Влияние удельного расхода взрывчатого вещества на интенсивность выбросов

При проведении горных выработок буровзрывным способом по выбросоопасным породам удельный расход BB обычно рассчитывают, пользуясь эмпирическими формулами или основываясь на известном удельном расходе BB для данных пород и обычных условиях. Показатели, получаемые в результате расчетов по формулам, не совпадают с фактическими. Это несоответствие объясняется тем, что предложенные эмпирические формулы не учитывают напряженного состояния массива. В условиях шахты нм. Скочинского напряжение в нетронутом массиве на глубине 1200 м при плотности песчаника 2,65 т/м3 составляет 3180 т/м2. В призабойной зоне как по периметру, так и по оси выработки напряжения превышают расчетные в 1,5—2 раза. Под воздействием статических напряжений изменяются упругие свойства (акустическая жесткость пород), а следовательно, и сопротивляемость разрушению их взрывом. Отсутствие надежных методов определения напряженного состояния пород в призабойной зоне не позволяет точно рассчитать удельный расход BB в зависимости от степени выбросоопасности пород.

На основании анализа большого количества практических данных о параметрах буровзрывных работ по выбросоопасным породам можно сделать вывод, что удельный расход BB зависит как от напряженности массива, так и от работоспособности ВВ. В выбросоопасных породах эта зависимость сказывается на интенсивности и частоте выбросов. Сравнением удельной частоты их проявления и интенсивности на шахте им. Скочинского установлено, что при взрывании аммонита скального № 1 выбросы в 1,5—2,5 раза чаще, чем при взрывании аммонита ПЖВ-20. Это объясняется следующим. По данным паспортов буровзрывных работ, применяемых на шахте, расход аммонита скального № 1 на 1 м3 породы в целике при прочих равных горно-геологических условиях на 20—25% меньше, чем аммонита ПЖВ-20. Однако удельная энергия и бризантность скального в 1,5 раза больше, чем аммонита ПЖВ-20. Поэтому давление на фронте волны напряжения от взрыва аммонита скального превосходит от взрыва аммонита ПЖВ-20. С увеличением нагрузок на массив подрастают напряжения в волне разгрузки на вновь образованной поверхности забоя.

Влияние вида BB на интенсивность выбросов породы исследовали в забое коренного откаточного штрека сечением 9,9 м2 по песчанику с f=7-8. При этом весьма важно соблюдение идентичности горно-геологических условий: степени выбросоопасности песчаника и расположения его в плоскости забоя выработки. Песчаник высокой степени выбросоопасности находился в нижней части забоя на высоте 0,8—1 м и в почве выработки.

Шпуры заряжали аммонитом скальным № 1 и аммонитом ПЖВ-20 с теплотой взрыва соответственно 1292 и 813 ккал/кг. Схема расположения шпуров (рис. 59) и. последовательность взрывания зарядов были постоянными, меняли только ВВ. С применением аммонита скального № 1 было выполнено семь циклов взрывов. Общий расход на цикл составлял 24 кг. В шпурах малого клинового вруба масса заряда на шпур составляла 0,75 кг, в остальных шпурах — 1 кг. Заряды инициировали, электродетонаторами ЭДКЗ-ПМ-15 пяти ступеней замедления. Из семи циклов взрывов четыре сопровождались выбросами породы интенсивностью до 30 м3. Общий объем излишней породы составил 96 м3. Деформировано девять рам постоянной металлической крепи. Подвигание забоя составило 13 м.

С применением аммонита ПЖВ-20 величина заряда в шпурах малого вруба составляла 0,9 кг и в остальных по 1,2 кг. Расход BB на цикл составил 28,8 кг. На протяжении восьми циклов произошло два выброса силой до 20 м3. Объем излишней породы составил 38 м3. Деформированы две рамы постоянной металлической крепи. Подвигание забоя составило 15 м.

Анализ полученных, результатов показывает, что применение аммонита ПЖВ-20 по сравнению с аммонитом скальным № 1 снижает показатели выброса на 1 м выработки: частоту выбросов с 0,307 до 0,133; интенсивность выбросов — с 7,38 до 2,53 м3; количество деформированной крепи — с 0,692 до 0,134 рамы.

Опытные работы по определению влияния типа BB на проявление выбросов породы поведены в полевом откаточном штреке сечением 10,6 м2 по песчанику высокой степени выбросоопасности. С применением аммонита ПЖВ-20 было выполнено И циклов взрывов, пройдено 19 м выработки. Общий расход BB на цикл составлял 24 кг. При этом произошло три выброса интенсивностью до 60 м3 и нарушено девять рам постоянной металлической крепи. В кровле образовались полости высотой 2—2,5 м. Подвигание забоя за цикл в среднем составило 1,72 м при длине шпуров 2 м. С применением аммонита скального № 1 расход BB на цикл составлял 22,5 кг, было выполнено шесть циклов взрывов и пройдено 11 м выработки. При этом произошло два выброса интенсивностью до 150 м3 породы и нарушено 16 рам постоянной металлической крепи. В кровле выработки образовались полости вы сотой до 10 м. Среднее подвигание забоя за цикл составило 1,83 м.

Применение аммонита скального № 1 по сравнению с аммонитом .ПЖВ-20 увеличило частоту проявления выбросов с 0,158 до 0,182 на 1 м выработки, интенсивность выбросов сверх проекта с 4,4 до 20 м3 на 1 м выработки, число поврежденных рам с 0,47 до 1,45 рамы на 1 м выработки. При этом значительно увеличился объем полостей за проектным сечением выработки.

Опытные работы по определению влияния удельного расхода BB на проявление выбросов породы выполнены в забое коренного откаточного штрека полным сечением 10,6 м2 в выбросоопасном песчанике с f=7-8. При длине шпуров 2 м удельный расход BB изменяли с 0,6 до 1,4 кг/м3.

Данные о влиянии удельного расхода BB на частоту и интенсивность выбросов породы приведены в табл. 28, анализ которой показывает, что при применении аммонита скального № 1 с удельным расходом BB 1,13 кг/м3 72% взрывов спровоцировали выброс средней интенсивностью 32,4 м3 породы сверх проекта. При применении аммонита ПЖВ-20 с удельным расходом 1,36 кг/м3 только 27% взрывов сопровождались выбросами средней интенсивностью 13 м3 породы сверх проекта. Частота проявлений выбросов и число поврежденных, рам на 1 м проходки снизились соответственно с 0,33 до 0,16 и с 1,41 до 0,52.

Использование аммонита скального № 1 позволило повысить коэффициент относительного подвигания забоя H с 0,86 до 1,08, однако среднесуточное подвигание выработки уменьшилось с 1,58 до 0,91 м по сравнению с использованием аммонита ПЖВ-20. Дальнейшее уменьшение удельного расхода BB аммонита ПЖВ-20 с 1,36 до 1 кг/м3 позволило снизить относительные величг/ны интенсивности выбросов сверх проекта до 1,1 м3/м и число поврежденных рам до 0,21. Коэффициент L снизился до 0,79, однако среднесуточное подвигание возросло до 1,73. При удельном расходе ВВ 0,56 кг/м3 интенсивность выбросов сверх проекта снизилась до 0,2 м3 на 1 м выработки. Повреждений постоянной металлической крепи не наблюдалось. Коэффициент относительного подвигания забоя снизился до 0,67, а среднесуточное подвигание — до 1,36 м.

Таким образом, опытные работы показали, что с уменьшением удельного расхода BB частота и интенсивность выбросов снижаются. Соответственно снижается и коэффициент L. При буровзрывном способе проведения выработок по выбросоопасным породам полностью исключить выбросы практически нельзя. Однако частоту и интенсивность выбросов можно снизить в несколько раз при правильном выборе удельного расхода BB и его типа. Вопрос об удельном расходе BB и количестве шпуров в забое может быть решен путем статистического обобщения практических и экспериментальных данных. Показатели взрывных работ при проведении полевого откаточного штрека приведены в табл. 29, из которой следует, что с увеличением удельного расхода BB соответственно возрастают выбросы породы.

Показатели взрывных работ при проведении вспомогательного бремсберга центральной панели сверху вниз приведены в табл. 30, снизу вверх — в табл. 31.

Фактический средний удельный расход BB при проведении выработок по выбросоопасным породам меньше расчетного для выбросоопасных песчаников на 30—50%. В зависимости от степени выбросоопасности он составляет 0,7—1,5 кг/м3.