Расположение шпуров в забоях

При проходке горных выработок в твердых породах важно правильно расположить шпуры и соблюдать определенную последовательность при их взрывании. Порода легче отделяется от массива, если она имеет не одну, а несколько обнаженных поверхностей, хотя бы две.

Наличие дополнительной обнаженной поверхности ослабляет сопротивление породы в этом месте, что способствует большему эффекту взрыва.

Поэтому при проходке выработок выгодно сделать в забое “вруб”, т.е. предварительное углубление, дающее дополнительное обнажение поверхности.

Различают врубовые, отбойные и оконтуривающие шпуры.

Врубовые шпуры предназначаются для образования дополнительных обнаженных плоскостей. Их размещение определяется типом выбранного вруба.

В массивных породах наиболее эффективным является пирамидальный вруб в центральной части забоя. Для этого проходят 3-4 наклонных к поверхности забоя врубовых шпура.

В слоистых породах, в зависимости от направления слоистости, применяют вертикальный, горизонтальный, боковые, верхние и нижние врубы. Если невозможно получить пирамидальные и клиновые врубы, используют прямые (щелевые) врубы.

Во всех случаях врубовые шпуры располагаются соответственно выбранной форме вруба и подрываются первыми.

Отбойные шпуры предназначены для расширения пространства, образованного в результате подрыва врубовых шпуров. Они взрываются после подрыва врубовых шпуров, располагаясь равномерно в забое или вне периметра врубовых шпуров.

Оконтуривающие шпуры располагаются по периметру выработки и взрываются последними с целью отрыва пород до установленного контура горной выработки.

Рассчитанные или определенные опытным путем параметры шпуров, порядок их взрывания, а также необходимые буровые механизмы и ВВ указываются в паспорте буровзрывных работ, который составляется для каждой горной выработки и является главным документом при буровзрывных работах.

При эксплуатационных работах, например, на угольных месторождениях, используют специальные врубовые машины для получения врубов щелевидной формы.

При работах в слоистых породах не следует останавливать шпур на плоскости напластования, т.к. газы могут частично направиться между пластами, что снизит эффект взрыва; аналогично надо следить, чтобы заряд не поместился на трещине.

Геолог должен наблюдать за забоем и консультировать проходчиков, помогая правильному расположению шпуров.

Число шпуров рассчитывается по формуле Протодьяконова:

N = n_w × S n_w = 2,7 Öf/S

n_w - число шпуров на 1м₂ забоя

f – коэффициент крепости породы

S – площадь сечения выработки, м₂

Заряжение и взрывание шпуров

Взрывчатые вещества используются в виде патронов. Несыпучие взрывчатые вещества для заряжения шпуров изготовляют в виде небольших кусков (брусочков или цилиндриков), обернутых в простую, парафинированную или пергаментную бумагу. Длина патронов динамитных 10-12 см, диаметр 3-3,2 см, вес около 100-200 гр. Сыпучие тела (аммониты, аммонал) патронируются в парафинированную бумагу или небольшие картонные цилиндры. Патроны их направляются в шпур в виде небольших удлиненных цилиндрических пакетиков диаметром 30-35 мм и весом около 300 гр.

Для подрыва патронов с ВВ используются детонаторы. Детонаторы помещаются в небольшие картонные, латунные или алюминиевые цилиндрики (капсюли) длиной от 46 до 50 мм, диаметром от 5 до 7 мм, открытые с одного конца. Внутри капсюлей помещается быстро горящее вещество (тетрил) для быстрейшего воспламенения заряда и гремучая ртуть или азид свинца.

При взрывных работах наиболее часто употребляются капсюли длиной 46 мм, диаметром 6 мм, с количеством гремучей ртути от 0,8 до 2 гр. Капсюли должны быть сухие, т.к. отсыревшая гремучая ртуть не взрывается.

Для взрыва детонаторов применяют различные запалы в виде горящих огнепроводных шнуров. Чаще всего используют бикфордов шнур. Сердцевина его заполнена порохом, снаружи он покрыт двумя обмотками из льняных ниток. Обмотку шнура, используемого в сухих забоях, пропитывают гипсовым составом (белый шнур), а для употребления во влажных и мокрых забоях их покрывают слоем битума или гуттаперчей (черный и коричневый шнуры).

Огнепроводный (бикфордов) шнур выпускается кусками по 10 м двух сортов:

1. нормально горящий – скорость горения 1 см/сек,

2. медленно горящий – скорость горения 0,5 см/сек.

Перед зарядкой пробуренные шпуры должны быть проверены по их глубине и сечению. В них не должно быть крупных обломков пород и значительных выступах в стенках.

В приготовленный шпур аккуратно вводят патроны с ВВ и доводят их в забой палочкой – забойником. Чаще всего шпуры заряжают на одну треть или на половину их длины. Размеры зарядов от 200 до 1000 гр.

Для воспламенения заряда изготовляют патрон-боевик, состоящий из патрона взрывчатого вещества, капсюля-детонатора и бикфордова шнура.

Заряженный шпур тщательно забивают вязкими веществами – суглинком, глиной. При значительной обводненности шпуров, заряды помещают в специальные чехлы, резиновые или пергаментные.

Длина бикфордова шнура зависит не только от глубины шпура, но и от намеченной последовательности воспламенения шпуров. Шпуры должны взрываться один за другим, чтобы можно было сосчитать число взрывов.

Взрывают шпуры путем поджигания огнепроводных шнуров. Поджигают пеньковыми селитровыми фитилями, либо специальными медленно горящими шнурами. После поджигания всех шнуров запальщик быстро удаляется в безопасное место и считает число взрывов. Ручную запалку применяют при открытых работах и в закрытых забоях при небольшом количестве шпуров.

При большом количестве шпуров в забое используют электровоспламенители. Электровоспламенители представляют собой бумажную или латунную гильзу, внутри которой помещается легковоспламеняющийся состав и двужильный провод. Концы провода, находящиеся в гильзе, соединены мостиком с высоким сопротивлением. При прохождении тока мостик в гильзе –накаливается, зажигательный состав воспламеняется и передает искру инициирующему веществу капсюля-детонатора.

Провода от всех шпуров соединяются последовательно или параллельно с главным проводом, по которому проходит ток от электрических взрывных машинок.

После взрывов забои открытых выработок – канав, карьеров – осматривают, обстукивают молотком, чтобы не было неожиданного обвала, а подземные выработки, кроме того, предварительно проветривают. Отбитую оторванную породу удаляют из забоя.

В некоторых случаях, чаще всего при глубоких открытых разработках (например, в карьерах), для разрушения и выброса большого количества породы необходимо значительно увеличивать заряды ВВ. Для увеличения зарядов используется котловой способ, или увеличение диаметра шпура-скважины. При котловом способе шпуры бурят на глубину до 5 м и перед заряжением “простреливают” путем взрыва в них небольшого количества ВВ с образованием так называемого “котла”. В такие котлы можно заложить крупный заряд весом в несколько килограммов.

При крупных открытых эксплуатационных работах бурение глубоких 7-8 м шпуров-скважин большого диаметра 10-30 см ведут специальными буровыми станками. В буровые скважины-шпуры, которые располагаются по линии вдоль борта карьера, закладывают большое количество ВВ (десятки и сотни кг), что позволяет сразу оторвать очень много породы, значительная часть которой может быть в виде крупных глыб.

В некоторых случаях при эксплуатационных и строительных работах массовые взрывы проводят в так называемых минных камерах, которые закладываются на глубине 10-12 м от поверхности.

Специальные выработки в виде небольших штреков, квершлагов, орт или небольших камер, пройденные из шурфов, заполняют ВВ в количестве от нескольких сотен килограммов до тонны и более. При взрывах получают большое количество взорванных пород, преимущественно в виде крупных глыб.

Взрывные работы проводят и для других целей, таких как разрушение крупных глыб, для получения свежих образцов пород. Применяют накладные кумулятивные заряды.