Буровзрывные работы являются одним из труднейших процессов технологии добычи камня. Затраты на их проведение составляют 20...30 % себестоимости щебня. Поэтому особую важность при эксплуатации месторождений приобретает применение наиболее эффективных способов бурения и взрывания.
Бурение шпуров и скважин производят выше или ниже подошвы уступа. Длина недобура зависит от физико-механических свойств взрываемой породы, диаметра заряда, мощности взрывчатого вещества (ВВ) и составляет lн = (3...12) dзар (dзар - диаметр заряда). Недобур допускается в легко разрушаемых мягких породах, при наличии мягких рыхлых пород под разрушаемым твердым пластом.
Перебур - часть скважины или шпура, пробуренная ниже подошвы уступа. Перебур служит для усиления действия взрыва в нижней части скважины, обеспечивая ровный отрыв породы от подошв уступа. Величина перебура может составлять от 9 до 15 диаметров заряда в зависимости от крепости породы.
Метод шпуровых зарядов (рис. 7.1.2) применяют при небольшом объеме взрывных работ и там, где неприемлемы другие методы. При этом методе достигается хорошее дробление породы, однако он наиболее трудоемок и менее безопасен.
|
|
Рис. 7.1.2. Шпуровые зарядные устройства
Для бурения шпуров используются перфораторы (табл. 7.1.1)
Таблица 7.1.1
Техническая характеристика перфораторов
Показатели | Марка перфоратора | |||||||
ПР-30л | ПР-18л | ПР-10 | ПР-13 | ПР-30к | ПР-24к | ПР-35 | ПА-23 | |
Масса перфоратора, кг | ||||||||
Длина, мм | ||||||||
Диаметр поршня, мм | ||||||||
Ход поршня, мм | ||||||||
Число ударов в минуту | ||||||||
Расход воздуха, м /мин | 2,5 | 1,9 | 1,8 | 2,6 | 3,5 | 2,65 | 2,35 |
Производительность бурения перфораторами зависит от группы породы, типа бурильного молота, качества стали и формы головки бура, квалификации бурильщика, давления сжатого воздуха, начального диаметра шпура
П = П · К 1· К 2, (7.1.2)
где П - производительность перфоратора, принимаемая по ЕНиР;
К 1 - коэффициент, учитывающий начальный диметр шпура (табл. 7.1.2);
К 2 - коэффициент, учитывающий угол заложения шпура.
Таблица 7.12
Значения коэффициентов К 1, К 2
Начальный диаметр шнура, мм | |||||
Коэффициент, учитывающий начальный диаметр шнура, К 1 | 1,18 | 1,09 | 1,00 | 0,90 | 0,80 |
Угол заложения шпура, град | более -60 | от - 35 до +60 | от - 35 до +35 | от - 35 до -60 | более 60 |
Коэффициент, учитывающий угол заложения шнура, К 2 | 0,18 | 0,90 | 1,00 | 1,10 | 1,17...1,20 |
При использовании скважин можно одновременно взрывать несколько скважин, расположенных в один или несколько рядов. Заложение скважинных зарядов принимают вертикальным или наклонным в зависимости от высоты уступа и типа используемого бурового оборудования. Наклонные скважины (параллельные откосу уступа) рекомендуются при необходимости получения равномерного качественного дробления пород взрывом. Высоту взрываемого уступа принимают равной 10...15 м. С увеличением высоты уступа возрастает период действия взрыва на породу, что способствует более интенсивному ее дроблению. При высоте взрываемого уступа до 35 м значительно улучшается интенсивность дробления и повышаются технико-экономические показатели буровзрывных работ. Рекомендуемые диаметры скважин приведены в табл. 7.1.3
|
|
Таблица 7.1.3
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 |
Для бурения скважин применяют станки ударно-вращательного и вращательного бурения, характеристика которых приведена в табл. 7.1.4
Таблица 7.1.4
Станки для бурения скважин
Наименование | Ударно-вращательные | Вращательные | |||||
БМК | СБМК | БМП-115 | Урал-64 | БТС-2 | БСШ-24 | БСВ-3 | |
Диаметр коронки долота, мм | |||||||
Глубина бурения, м | |||||||
Угол бурения к горизонту, град | 0...90 | 0...120 | 90...60 | 90...60 | 0...90 | 60...90 | |
Расход воздуха, м3/мин | 4,2 | 4,2 | 4,2 | 14,4 | 9,0 | 18,0 | 11,2 |
Установленная мощность, кВт | 2,8 | 13,8 | 10,0 | 180,0 | 74,0 | 170,0 | 166,0 |
Основные размеры, м: | |||||||
длина | 0,6 | 3,1 | 4,0 | 7,98 | - | 7,65 | 5,65 |
ширина | 0,4 | 1,85 | 4,07 | - | 4,29 | 3,18 | |
высота с подъемной мачтой | 2,7 | 2,3 | 5,3 | 23,9 | - | 10,45 | 12,17 |
Масса станка, т | 0,336 | 3,20 | 4,5 | 29,0 | 19,7 | 41,0 | 30,0 |
Рациональный способ бурения и выбор бурильного станка определяется технико-экономическими расчетами, геологическими данными разрабатываемого месторождения, назначением добываемой породы.
При скважинном методе (рис. 7.1.3) величину заряда на рыхление определяют по формуле
Q = q ·a· Wn · Ну, (7.1.3)
где q - расчетный удельный расход аммонита №6 (табл. 7.1.5), кг/м3;
а- расстояние между скважинами в ряду, равное (1... 1,2) W;
Wn - расчетная линия сопротивления по подошве уступа, принимаемая равной
или (0,5...0,8) Ну,
где dc - диаметр скважины, см;
D - насыпная плотность взрывчатого вещества (ВВ), кг/дм3;
Ну - высота уступа, м
Рис. 7.1.3. Скважные зарядные устройства
Ну - высота уступа; a - угол откоса уступа; С - расстояние от верха бровки уступа до центра скважины первого ряда зарядов; Wn - величина расчетной линии сопротивления по подошве уступа; l заб - длина забойки скважины; l з - длина заряда; Lc - длина скважины; l nep - величина перебура; b - расстояние между рядами скважины; а - расстояние между скважинами в ряду
Рассчитанная для вертикальных скважин величина расчетной линии сопротивления по подошве уступа должна удовлетворять условием безопасности
Wn ³ Ну ctqa + С, (7.1.4)
где a - угол откоса уступа, град;
С - расстояние от верхней бровки уступа до ходового оборудования бурового станка.
Расстояние между рядами скважин
b = 0,85 - Wn ·7 (7.1.5)
Объем породы взрываемой одной скважиной
Vс = а - Wn - Ну (7.1.6)
Расстояние от верхней бровки уступа до центра скважины первого ряда зарядов
С = Wn - Ну ·ctqa (7.1.7)
Масса скваженного заряда по вместимости
Qс = (Lc - l заб)·Р = (Lc - 20 dc)· P, (7.1.8)
где Lc - длина скважины, равная высоте уступа Ну с перебуром l nep;
l заб - длина забойки, м;
Р - вместимость скважин в дм3 на 1 п.м ее длины;
dc - диаметр скважины, см.