Технология буровзрывных работ по выбросоопасным породам

01.12.2020

Технология проведения горных выработок буровзрывным способом на глубоких горизонтах шахт Донбасса по выбросоопасным породам практически не отличается от методов ведения взрывных работ по обычным породам.

В невыбросоопасных породах основными критериями оптимизации проходческого цикла являются глубина шпуров и удельный расход ВВ. На глубоких горизонтах шахт большое значение имеет также степень выбросоопасности горного массива. Поэтому при выборе оптимальных параметров проходческого цикла наряду с трудоемкостью и скоростью проведения выработки необходимо учитывать и ее стоимость, которая в несколько раз выше вследствие проведения мероприятий по предупреждению выбросов породы или ликвидации их последствии. В выбросоопасных породах обычно принята организация работ с последовательным выполнением операций в забое, основной предпосылкой которой является безопасность труда горнорабочих. Основные операции совмещаются при уборке породы и креплению выработки.

Выбросоопасные породы неоднородны как в слоях одной толщи по мощности, так и по простиранию. Отдельные пережимы, раздувы и нарушения приводят к сложному напряженному состоянию в призабойной зоне. В результате отдельные слои песчаника по-разному накапливают потенциальную энергию упругих деформаций, поэтому и степень выбросоопасности неодинаковая даже в пределах плоскости забоя.

Перед началом работ в забое согласно Временному руководству делением керна на диски прогнозируется степень выбросоопасности пород. Если плоскость забоя полностью проходит в слое однородного песчаника, то бурят одну скважину диаметром 59—76 мм по оси выработки. При наличии в плоскости забоя неоднородных слоев пород необходимо бурить три разведочные скважины (рис. 69), что позволяет дать более точную оценку расположения выбросоопасных слоев песчаника на некотором расстоянии по ходу выработки и за ее пределами.

Опыт работы по выбросоопасным породам позволил установить, что взрывание полного комплекта шпуров увеличивает интенсивность п частоту выбросов. Применение паспортов буровзрывных работ с уменьшением числом шпуров и взрывание в два-три приема позволяют снизить интенсивность выбросов.

Для определения рациональной технологии ведения буровзрывных работ в зависимости от положения выбросоопасного песчаника в сечении выработки были разработаны схемы расположения шпуров. Их эффективность проверена в забоях откаточных штреков (рис. 70 и 71) шахты им. Скочинского (табл. 37). При этом учитывали по методике МакНИИ степень выбросоопасности слоев песчаника в сечении выработки.


Взрывные работы выполняли в два приема: в первый взрывали врубовые и вспомогательные шпуры, во второй— оконтуривающие.

Клиновой вруб при выполнении опытных работ состоял из шести шпуров длиной 1,9 м с углом наклона 79° к вертикальной плоскости. Величина заряда врубовых шпуров: 0,6—0,9 кг аммонита ПЖВ-20 или 0,5—0,75 кг скального аммонита.

Вспомогательные шпуры длиной 1,7 м располагали следующим образом: три шпура ниже врубовых и по три слева и справа от врубовых (см. рис. 70). Глубина врубовой полости не превышала 2,5 м. Величина заряда вспомогательных шпуров составляла 0,6 кг аммонита ПЖВ-20 или 0,5 кг аммонита скального № 1.

Число и расположение оконтуривающих шпуров определяли с учетом напряженно-деформированного состояния массива согласно аналитическим расчетам, а также формы и размеров оставшегося целика в сечении выработки. Оконтуривающие шпуры располагали в один ряд, их длина составляла 1,2—1,6 м, масса заряда аммонита ПЖВ-20 0,3—0,6 кг, л. н. с. не более 0,8 м.

Анализ результатов позволил установить, что при раздельном взрывании и опережении врубовой полости 1,5—2,5 м и применении максимального числа ступеней замедления в них во 2-м западном и 2-м восточном откаточных штреках объем излишней породы на 1 м выработки составил соответственно 6,2 и 4,2 м3, т. е. снижен в 3 и 2,4 раза, средние темпы проведения составили 41,2 и 34,7 м, т. е. увеличились в 1,74 и 1,4 раза.

Применение предложенной технологии при дальнейшем проведении откаточных штреков па шахте им. Скочинского позволило достичь темпов подвигания на забой 55-60 м в месяц (табл. 38).

Выполненные промышленные эксперименты по проверке эффективности предложенного способа ведения взрывных работ, обеспечивающего снижение разрушения массива за проектным контуром выработки, позволили рекомендовать следующую технологию буровзрывных работ при проведении выработок по выбросоопасным породам. Перед началом работ должен быть составлен паспорт буровзрывных работ согласно Единым правилам безопасности с указанием следующих данных: а) характера залегания выбросоопасных пород в плоскости забоя выработки и за ее контурами по данным бурения керновых скважин: б) степени выбросоопасности пород; в) физико-механических свойств пород, а именно: плотности, прочности на сжатие и разрыв, влажности, акустической жесткости и др.; г) газонасыщенности пород.

В паспорте ведения буровзрывных работ указываются число и тип выбранных буровых станков, тип применяемого BB, тип ЭД, схема расположения шпуров с выбранным типом вруба, длина шнуров, диаметр шпуров; способ инициирования зарядов (прямой или обратный), число приемов взрывания комплекта шпуров, удельный расход BB и др.

Рациональная длина шпуров для выбросоопасных пород находится в пределах: 1,6—1,8 м для выработок площадью сечения вчерне 5,6—10,6 м2; 2—2,2 м для выработок площадью сечения 14,2—29,2 м2.

Средний удельный расход BB: 0,8—1,4 кг/м3 в породах высокой степени выбросоопаспости; 1—1,8 кг/м3 в породах средней степени выбросоопаспости; 1,4-2,2 кг/м3 — в невыбросоопасных породах.

По выбросоопасным породам в качестве BB рекомендуется применять аммониты ПЖВ-20, Т-19, ПВП-1А, патроны с демпфирующими прокладками и другие предохранительные ВВ.

При наличии разрешения на ведение врывных работ непредохранительным аммонитом скальным № 1, детонитом и другими BB рекомендуется применять их только во врубовых шпурах по песчаникам средней и низкой степени выбросоопасности.

Инициирование зарядов необходимо выполнять электродетонаторами повышенной инициирующей способности ЭД-8ПМ и ЭДКЗ-ПМ-15 с общим временем замедления не более 120 мс.

Число ступеней замедления комплекта шпуров должно быть максимальным. Одновременно взрываемое число шпуров не должно превышать 6 (в одной ступени замедления). Разрыв в интервале замедления между рядом расположенными шпурами не должен превышать более одной ступени замедления. Способ инициирования зарядов прямой и обратный.

Расположение шпуров в комплекте с врубом любого типа должно обеспечить подвигание забоя на глубину шпуров и соответствующее проекту оконтуривание выработки. Непостоянное залегание выбросоопасных пород по простиранию требует регулярной корректировки схем расположения шпуров, числа одновременно взрываемых зарядов, типа и удельного расхода ВВ. Параметры буровзрывных работ необходимо изменять в соответствии с горно-геологическими условиями по данным разведочного бурения. При отсутствии геологического разреза по залеганию выбросоопасных пород по направлению проводимой выработки параметры буровзрывных работ необходимо изменять согласно фактическому их расположению в забое.

Таким образом, в соответствии с горно-геологическими условиями рекомендуется изменить: тип вруба и место его расположения; схемы расположения шпуров в комплекте с выбранным типом вруба; число приемов взрывания комплекта шпуров; число шпуров и очередность взрывания; способ инициирования зарядов; конструкцию зарядов; удельный расход BB; вид применяемого ВВ.

В зависимости от расположения выбросоопасного песчаника в плоскости выработки и за ее пределами (см. рис. 53) рекомендуются следующие врубы.

Для выработок группы I: горизонтальный щелевой (рис. 72,а, д); вертикальный клиновой (рис. 72, в); призматический (рис. 72, е). Вруб располагать у подошвы выработки.

Для выработок группы II: горизонтальный щелевой; вертикальный клиновой; двойной вертикальный клиновой (рис. 72,б, г); призматический. Вруб располагать в центре забоя.

Для выработок группы III, IV и VI; вертикальный клиновой; двойной вертикальный клиновой; призматический. Вруб располагать в центре забоя.

Для выработок группы V: горизонтальный щелевой; вертикальный клиновой, Вруб располагать и выбросоопасном слое.

Параметры рекомендуемых врубов и зависимости от площади сечения Sч выработки, степени выбросоопасности пород и мощности слоя изменяются и следующих пределах:

Горизонтальный щелевой


Длина шпуров — l,6-2,2 м; расстояние между шпурами в ряду 0,4 м; число шпуров; 0—8 при Sч = 5,6-10,6 м2; 6—12 при Sч = 10,6-17,4 м2; 12—16 при Sч больше 17,4 м2.

Вертикальный клиновой


Длина шпура —1,6—2,2 м; расстояние между шпурами в ряду — 0,5—0,6 м; число шпуров: 4—6 при Sч = 5,6-10,6 м2; 6—8 при Sч = 10,6-12,4 м2; 8—10 при Sч больше 17,4 м2.

Двойной вертикальный клиновой


Длина шпуров: 1,4—1,8 м малого вруба; 1,6—22 м большого вруба; расстояние между шпурами в раму 0,5—0,6; число шпуров: 2/6 при Sч меньше 10,6 м2: 4/6 при Sч меньше 17,4 м2; 4/8 при Sч = 17,4 м2.

Призматический


Длина шпуров — 1,6—2,2 м; расстояние между шпурами — 0,4 м; число шпуров — 6—8.

Наклонные врубовые шпуры следует бурить под углом 70—80° к плоскости забоя.

Выбор схемы расположения шпуров в комплекте с любым типом вруба обусловливается степенью выбросоопасности пород и залеганием выбросоопасного песчаника в плоскости забоя.

В песчаниках высокой степени выбросоопасности взрывание полного комплекта шпуров для разрушения массива в пределах проектного контура выработки не рекомендуется. Число шпуров в зависимости от площади сечения выработки и массы BB (аммонита ПЖВ-20), взрываемого за один прием, рекомендуется принимать согласно табл. 39.

В песчаниках средней и низкой степени выбросоопасности общее число одновременно взрываемых шпуров может быть увеличено после проведения двухтрех опытных взрывов.

Взрывные работы по врубу и по раскоске выработки можно выполнять одновременно при наличии врубовой полости глубиной 2—2,5 м.

Взрывание зарядов во врубовых шпурах рекомендуется выполнять штатными патронами аммонита Т-19, а во вспомогательных и оконтуривающих — патронами с демпфирующими прокладками, которые располагают таким образом, чтобы прокладка была направо лена в сторону контура выработки, а заряд — в сторону разрушаемой части массива.

В песчаниках высокой степени выбросоопасности буровзрывные работы рекомендуется проводить в два-три приема: вначале бурят и взрывают только врубовые шпуры, после приведения забоя в безопасное состояние и уборки породы — вспомогательные и, если необходимо, в третий прием — оконтуривающие. При этом опережение врубовой полости должно находиться в пределах длины шпура. л. н. с. вспомогательных и оконтуривающих шпуров не должна превышать 0,6 м. Длина вспомогательных и оконтуривающих шпуров принимается равной длине врубовых шпуров.

Взрывные работы с применением патронов с демпфирующими прокладками рекомендуется выполнять в два-три приема. Патроны с демпфирующими прокладками применяются как во врубовых, так и во вспомогательных и оконтуривающих шпурах.

При проведении выработок по напряженным выбросоопасным породам точность бурения шпуров имеет важное значение и в особенности для врубовых зарядов. Отклонение от заданного направления бурения смежных шпуров вертикального клинового вруба создает направленное отбрасывание породы на стенки выработки, что приводит к повреждению крепи (выбиванию или смещению стоек). Отклонение и направлении бурения от горизонтальной оси выработки ведет к нарушению крепи по своду выработки. При проведении выработок с применением вертикального клипового вруба необходимо соблюдать расстояние как между смежными шпурами, так и между рядами. Уменьшение расстояния между смежными шпурами приводит к концентрации энергии взрыва, достаточной не только для разрушения и отрыва породы, но и для развития выбросов.

Максимальное подвигание забоя за цикл зависит от длины шпуров. Однако во многих случаях комплекты коротких шпуров обеспечивают большую скорость проведения выработок, так как шпуры располагаются в ненапряженной зоне. Глубина этой зоны выработок, площадь сечения которых 10,6—17,4 м2, для условий шахты им. Скочинского на горизонтах 900—1200 м находится в пределах 0,8—1,6 м (по опытным данным).

В напряженных выбросоопасных породах наиболее трудные условия работы по разрушению массива имеют врубовые шпуры, заряды в которых взрываются при максимальной глубине заложения.

От глубины и размеров врубовой полости и порядка взрывания зарядов во врубовых шпурах зависит подвигание забоя за цикл.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна