Шпуровая отбойка

Шпуровую отбойку руды применяют при разработке зале­жей малой и средней мощности с любым углом падения. В зависи­мости от горно-геологических условий залегания месторождения, принятой системы разработки и средств механизации для бурения и заряжания шпуров принимают схему расположения шпуров в очистном забое.

Отбойку руды ведут горизонтальными, наклонными или вер­тикальными слоями. Мощность отбиваемого слоя обычно не пре­вышает 2-2,5 м. Форма забоя может быть сплошной или уступной.

В рудах средней крепости и крепких применяют ударное и ударно-вращательное бурение шпуров. Особенностью шпуровой отбойки при очистной выемке руды по сравнению с отбойкой при проведении горных выработок является наличие в забое как мини­мум двух обнажённых плоскостей, что исключает необходимость бурения врубовых шпуров. Длина шпуров при очистной выемке составляет 1,5-5,0 м, а диаметр изменяется от 32 до 75 мм (см. ГОСТ 17196-77, табл. П.2).

Коронки диаметром до 43 мм рекомендуется применять в перфораторах с энергией удара не более 63,74 Дж (6,5 кГс·м), диаметром 43-65 мм – с энергией удара 88,26 Дж (9 кГс·м), диаметром > 65 мм – при энергии удара 147,1 Дж (15 кГс·м) и более.

В зависимости от физико-механических свойств руд применяют долотчатые, крестовые пластинчатые, трёхперые штыревые или штыревые буровые коронки (табл. П.3).

При применении ручных перфораторов минимальные размеры очистного забоя должны быть следующими: высота 1,8 – 2,5 м, ширина 1,0–2,5 м, длина > 1,5 м.

В соответствии с Нормами технологического проектирования (НТП) [3] число рабочих для обслуживания перфораторов следует принимать:

§ при работе с ручными перфораторами – 1 чел.;

§ при работе с телескопными и колонковыми перфораторами – 1 чел. на 1–2 перфоратора;

§ количество рабочих для обслуживания самоходных бурильных установок – 1 чел.;

§ количество рабочих, обслуживающих буровые станки, принимать 1 чел. из расчёта на 1 станок.

Для отбойки руды в рудниках используют промышленные ВВ, допущенные к применению Ростехнадзором России (см. Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных Ростехнадзором России (табл. П.4).

Выбор ВВ для отбойки руды производят с учётом его работоспособности и конкретных горно-геологических условий разработки месторождения. Чем выше крепость руды, тем работоспособность ВВ должна быть больше. Способ заряжания шпуров при очистной выемке может быть ручным или механизированным. Ручная зарядка шпуров предполагает использование патронированных ВВ и применяется при разработке рудных тел короткими забоями с небольшим количеством взрываемого ВВ. При механизированной зарядке применяют гранулированные и эмульсионные ВВ.

Взрывание зарядов ВВ в шпурах при очистной выемке производят электрическим или неэлектрическим (с использованием волновода) способом с помощью электродетонаторов.

Для ведения буровзрывных работ в очистном забое необходимо составить паспорт буровзрывных работ, который должен содержать схему расположения шпуров (скважин) в очистном забое в трёх проекциях, их длину, величину уходки забоя за один цикл, объём отбиваемой руды, общее количество шпуров (скважин) на забой и удельный расход ВВ для отбойки одной тонны руды, диаметр шпуров, тип бурильных машин и их количество, тип ВВ, его плотность, способ заряжания шпуров, тип средств взрывания (СВ), схему вентиляции очистного забоя после взрывных работ.

1.1.1. Расчёт шпуровой отбойки

Последовательность расчёта параметров БВР при шпуровой отбойке:

1. Определить способ бурения и тип буровых коронок, исходя из крепости и других свойств руды (табл. П.1).

2. В зависимости от горно-геологических условий залегания рудного тела и принятой системы разработки принять расположение шпуров в очистном забое и тип буровой машины (установки). Привести техническую характеристику оборудования со ссылкой на библиографический источник.

3. Исходя из технических характеристик (энергии удара) принятой буровой машины (перфоратора), принять диаметр шпуров и тип буровой коронки.

4. Исходя из крепости руды и её трещиноватости, принять тип ВВ (в тексте следует привести характеристику принятого ВВ: плотность, работоспособность и.т.д.).

5. Вычертить предварительную схему очистного забоя.

6. Определить линию наименьшего сопротивления между шпурами W по формуле Л.И. Барона:

, м,

где: d_шп - диаметр шпура в метрах, м; Δ_ВВ - средняя плотность ВВ в шпуре в зависимости от способа заряжания, кг/м³ (при ручном заряжании соответствует естественной плотности ВВ, а при механизированном способе – плотности заряжания зарядчиком в соответствии с его технической характеристикой); τ - относительная длина заряда в шпуре, τ=0,60÷0,95; m - коэффициент сближения зарядов (при электрическом взрывании m = 1 ÷ 1,5); q - удельный расход ВВ, кг/м³.

Для маломощных залежей 0,8-3,5 м с двумя обнажёнными плоскостями удельный расход ВВ следует рассчитывать по формуле:

, кг/м³,

где: q₀ - теоретический удельный расход «эталонного» ВВ «Аммонит 6 ЖВ» в зависимости от крепости руды, кг/м³ (табл. 1.);

k₁ - коэффициент относительной работоспособности принятого ВВ, отличающийся от базового (табл. П.5 и П.7);

Таблица 1

k₂ - коэффициент, учитывающий выемочную горизонтальную мощность рудного тела или вынимаемого слоя (принимается по табл. 2) [1].

Таблица 2

При отбойке руды в очистных забоях с тремя обнажёнными плоскостями удельный расход ВВ принимать с коэффициентом 0,65 [3].

7. Определить расстояние а между шпурами в ряду:

, м.

8. Исходя из характеристик принятой буровой техники задать величину уходки l_УХ очистного забоя или высотой уступа , м;

9. Для принятой уходки забоя l_УХ определить истинную длину шпуров l_ШП с учётом угла падения рудного тела и угла

наклона линии очистного забоя :

l_ШП =l_УХ /( sin · ), м,

где: - коэффициент использования шпура (КИШ) принимается в зависимости от крепости руды по табл. 3.

Таблица 3

Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова	< 5	5-7	8-13	14-19	>19
	0,95	0,92	0,90	0,86	0,82

В случае наклона шпура в нескольких плоскостях, формулу для расчёта необходимо выводить с использованием правил начертательной геометрии.

10. Объём отбиваемой руды за цикл:

, м³,

где: - площадь забоя, отбиваемой руды за цикл, м²:

, м²,

11. Необходимое общее количество ВВ на отбойку руды за цикл:

, кг

12. Масса заряда ВВ в 1 шпуре:

а) при механизированном заряжании:

q_шп , кг,

б) при ручном заряжании (патронированное ВВ):

,

где: - число патронов в шпуре; - масса одного патрона ВВ (табл. 4).

Число патронов в шпуре:

,

где: - длина патрона ВВ (по справочным данным в зависимости от типа патронированного ВВ).

Величину округляют в большую сторону до целого числа.

Таблица 4

Тип ВВ	, мм	,мм	, грамм
Аммонит 6ЖВ
Аммонал
Скальный аммонал
Детонит
АП-5ЖВ
Аммонит Т-19
Угленит

13. Ориентировочное число шпуров на забой:

, шт,

14. Произвести графическое построение расположения шпуров с учетом следующих правил:

- размещение шпуров по площади забоя должно быть равномерным;

- шпуры размещаются в забое с расчётным расстоянием между рядами шпуров W, и расстоянием между шпурами в ряду a;

- шпуры у контактов с рудной залежью бурят под небольшим наклоном к ней на расстоянии, составляющим не менее 15-20 см и не превышающим 0,5W;

- расстояние между шпурами по вертикали и по горизонтали не должны отличаться друг от друга более чем в 1,3 раза;

Рис. 1. Пример оформления графической части паспорта БВР

При разработке тонких жил минимальная ширина (высота) очистного пространства в соответствии с [1] должна быть не менее 0,6 м при крутом и 0,8 м при пологом залегании рудного тела. Шпуры в этих условиях следует располагать в один ряд по центру залежи, подбирая диаметр шпуров и тип ВВ, обеспечивающие отбойку руды с минимальными потерями и разубоживанием. Как правило, диаметр шпуров при разработке крепких руд (f=10-14) жильного типа не превышает 43 мм, а для взрывания применяют патронированные ВВ.

При селективной выемке руды и породы (разработка тонких жил с подрывкой вмещающих пород) минимальная ширина отбиваемой породы составит 0,4 м при диаметре шпуров 32 мм.

Рис. 2. Схемы расположения шпуров: а) при пологом залегании; б) при крутом падении рудного тела

Отработку крутопадающих рудных тел мощностью свыше 1 м следует вести горизонтальными или наклонными слоями в восходящем или нисходящем порядке.

При отработке жил мощностью 0,6-1 м шпуры располагают в шахматном порядке.

15. На основании графического построения уточняют количество шпуров на отбойку уступа N_ШП и общую длину шпуров L_ШП.

Общую уточнённую массу ВВ в шпурах определяют по формуле:

, кг.

Проектный удельный расход ВВ на отбойку руды q_т определяют по формуле:

, кг/т.

Если проектный удельный расход будет отличаться от расчётного, то следует далее в расчетах принимать проектный удельный расход. При этом допускается превышение проектного удельного расхода ВВ на расчётным не более чем на 10%.

Вариант оформления графической части паспорта БВР приведен на рис. 1, а схемы расположения шпуров при различных углах падения рудного тела приведены на рис. 2.

Итоговая таблица расчёта параметров шпуровой отбойки руды в очистном забое

Таблица 4

1.

1.1.