Производство взрывных работ

Взрывание вне зависимости от способа состоит из подготовки к взрыву, изготовления патронов-боевиков, заряжения, забойки и взрыва. Подготовка к взрыву включает буровые работы, оформление исполнительной документации и имеет специфические особенности по каждому способу взрывания, которые рассмотрены ранее. Патроны-боевики (детонирующие патроны) изготовляют в специально отведенном месте или помещении, расположенном не ближе 50 м от места заряжения. Патроном-боевиком называют упакованные ВВ с введенным в него детонатором или собранным в узел детонирующим шнуром. Детонатор надежно закрепляют, чтобы исключить возможность его выдергивания при последующем заряжении и забойке заряда ВВ. Опускать патроны-боевики в скважину или шпур нужно с помощью специальных устройств без передачи усилия на огнепроводный шнур, детонирующий шнур или электрические провода.

При взрывании ВВ, имеющих пониженную детонационную способность (например, гранулиты и зеррогранулиты), применяют промежуточные детонаторы в виде шашек тротила, тротила-тетрила. Для заряжения взрывчатыми веществами шпуров и скважин применяют различные средства механизации. Так, для заряжения скважин ВВ применяют машины, обладающие производительностью до 4000 кг в час. Качество заряжения и безопасность работ при этом значительно возрастают. Уплотнение ВВ в скважине или шпуре производят специальными деревянными трамбовками, имеющими в середине полость для размещения огнепроводного шнура либо электропровода. Верхнюю часть выработки засыпают сухим песком и закрывают деревянной пробкой.

Расчет взрывных работ состоит в определении количества зарядов, их расположения и массы. По способу расположения в среде различают заряды внутренние и наружные. Зарядом называют определенную массу ВВ, подготовленную к взрыву. По форме заряды могут быть сосредоточенными, когда длина заряда L меньше шести диаметров d скважины или шпура (L < 6 d) и удлиненными (L > 6 d).

При наличии однородного сопротивления среды взрыв проявляет свое действие во все стороны с одинаковой силой, а взрывная волна распространяется в среде концентрически. Различают четыре сферы действия взрыва (рис. 4.1.4, а): 1 - сфера сжатия и измельчения; 2 - сфера выброса; 3 - сфера разрыхления; 4 - сфера сотрясения.

Если в каком-либо направлении сопротивление среды несколько ослаблено (открытая поверхность взрываемой породы проходит в пределах сферы разрушения), то главная сила взрыва будет направлена в эту сторону, образуя воронку взрыва. Воронка взрыва (рис. 4.1.4, б) характеризуется радиусом действия заряда R, радиусом воронки r и линией наименьшего сопротивления W.

Рис. 4.1.4. Действие взрыва:
а - сферы действия взрыва; б - воронка выброса;
r - радиус воронки взрыва; R - радиус действия заряда; W - линия наименьшего сопротивления (ЛНС), т.е. наименьшее расстояние от заряда до открытой поверхности, м

Отношение r / w называют показателем действия взрыва (выброса) п. Выброс следует считать нормальным при п = 1, уменьшенным при п < 1 и усиленным при п > 1. При п < 0,75 происходит рыхление породы без выброса. Заряд в этом случае называют выпирающим. Заряд, действие которого не дошло до открытой поверхности, называют «камуфлетным».

Объем воронки нормального выброса (п = r / w = 1) определяют по формуле

(4.1.1)

Масса заряда нормального выброса, кг

Q = K_н · w ³ (4.1.2)

где K_н - расчетный расход ВВ, кг/м³.

Расчетный расход ВВ для зарядов на выброс и разрыхление приведен в табл. 4.1.1.

Таблица 4.1.1

Средний расход взрывчатого вещества в расчете на аммонит №6

Горная порода	Категория прочности породы по ЕНиР	Расход аммонита, кг/м³, для зарядов
на выброс	на рыхление
Суглинок тяжёлый	I	1,0...1,15	0,35...0,40
Крепкие глины	III	1,01...1,30	0,35...0,45
Лесс	III, IV	0,90...1,30	0,30...0,15
Гипс	IV, V	1,00...1,30	0,35...0,45
Известняк, ракушечник	V, VI	1,50...1,75	0,50...0,60
Известняк, песчаник	VII	1,30...2,10	0,45...0,70
Гранит, гранодиарит	VII...X	1,50...2,15	0,50...0,70
Базальт, андезит	XI...XI	1,75...2,30	0,60...0,75

При использовании иного взрывчатого вещества (ВВ) вместо аммонита вводят переводные коэффициенты:

Скальные аммониты - 0,85;

Тетрил, зерногранулит 30/70 - 1,0...1,10;

Водоустойчивые аммониты В-3, 6-ЖВ - 1,00;

Аммонит №7 - 1,05;

Аммонит №9, 10 - 1,20;

Аммиачная селитра - 1,60;

Игданит - 1,15.

При показании выброса п > 1, очевидно, потребуется больше ВВ, чем при п = 1. В этом случае формула (4.1.2) примет вид

Q = K_н · w ³ f (n) (4.1.3)

На основании экспериментальных данных горный инженер Боресков в 1871 установил значение функции n f (n)

f (n) = 0,4 + 0,6 n ³ (4.1.4)

С учетом (4.1.4) формулу (4.1.3) можно представить как

Q = K_н · w ³(0,4 + 0,6 n ³) (4.1.5)

В случае, когда линия наименьшего сопротивления w > 25 м формула (4.1.5) дает заниженный результат. В этом случае в формулу (4.1.5) вносят поправку

(4.1.6)

Расстояние между зарядами в ряду, м

a = 0,5 w (n + l) (4.1.7)

Расстояние между рядами зарядов, м

b = 0,85а = 0,43 w (n + l) (4.1.8)

Массу заряда на рыхление определяют по формуле

Q = 0,5· K_н · w ³ (4.1.9)

Расстояние между зарядами в ряду, м

a = (0,8...1,2) w (4.1.10)

Расстояние между рядами зарядов

b = 0,85а (4.1.11)

Расчёт скважинных (удлинённых L > 6 d) зарядов производят также на основе объёмного метода. Массу заряда в таком случае получают по формуле

Q = ⅓ K_н · w ·a· H, (4.1.12)

где w - линия наименьшего сопротивления, м;

а - расстояние между зарядами в ряду, м;

Н - высота забоя, т.е. проектная высота взрываемого слоя, м.

Величина ЛНС может быть принята равной: 32 d - при взрывании легкодробимых пород; 25 d - при взрывании среднедробимых и 20 d - при взрывании труднодробимых пород (d - диаметр скважины). Рекомендуемый диаметр скважины приведён в табл. 4.1.2

Таблица 4.1.2

Рекомендуемые диаметры скважин

Категория породы	Степень крепости породы	Диаметр скважины, мм
I	Высшая степень крепости	105...140
II	Очень крепкие	105...160
III, IIIа	Крепкие	140...200
IV, IVa	Довольно крепкие	140...220
V, Va	Средине	160...280
VI, VIa	Довольно мягкие	160...300