Проектирование и строительство скважин средней и большой глубины взрывания в карьерах
1. Выбор оборудования для бурения горных пород и взрывного оборудования 1.1 Выбор оборудования для бурения горных пород Взрывные работы средней глубины относятся к взрывным работам с глубиной скважин более 5 м и диаметром скважин более 75 мм. Характеристики взрывной скважины определяют, что оборудование для бурения горных пород должно использовать инструменты для глубокого бурения. В этом плане используется погружной бур Сюаньхуа Ингерсолл Рэнд CM351, который подходит для различных пород с твердостью породы f в диапазоне от 6 до 20. Диаметр скважины составляет 115 мм, глубина скважины может достигать 30 м, а длина буровой штанги составляет 3 м. 1.2 Выбор оборудования для взрывных работ 1)
Типы взрывчатых веществ и детонирующие заряды: используются взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры 2#, а для детонации зарядов в присутствии воды используются эмульсионные взрывчатые вещества. Кроме того, использование столбчатых зарядов позволяет более равномерно распределять взрывчатые вещества в скальном массиве, что может увеличить объем взрыва на метр и снизить удельный расход взрывчатых веществ, тем самым уменьшая количество используемых взрывчатых веществ и снижая инженерные затраты. 2) Выбор детонатора: снаружи скважины используются электродетонаторы мгновенного действия, внутри скважины используются сегментированные детонирующие шнуры, а в 1-м и 3-м рядах используются 1-я, 3-я и 5-я секции каналов соответственно с временем задержки 25 мс для каждой секции. 3) Источник питания детонации: для детонации используется детонатор ГФБ-1200. 2 Определение параметров взрывных работ Факторы шага (как показано на рисунке 1, схематическая диаграмма параметров взрывных скважин): высота шага H, линия сопротивления шасси Вд, расстояние между шпурами a, расстояние между рядами b, глубина шпура L, глубина супершпура хк, длина заполнения лейтенант.
Выбор параметров взрывных работ и параметров сети скважин напрямую повлияет на эффект взрывных работ. Большинство месторождений гравия в определенном городе представляют собой карьеры гранита средней твердости с развитыми трещинами, коэффициентом Процкого 7~12 и хорошей взрывоопасностью горных пород. Формы бурения можно разделить на наклонное бурение и вертикальное бурение. Наклонное бурение имеет равномерные линии сопротивления и равномерный размер взрывных блоков, но технология работы сложна; технология вертикального бурения проста и быстра. Поскольку взрывные работы на средней глубине в настоящее время не получили широкого распространения, а соответствующий персонал в карьере не знаком с основами этой операции, рекомендуется сначала использовать относительно простой метод вертикального бурения. 1) Диаметр взрывной скважины d Диаметр буровой коронки погружного бура составляет 115 мм, поэтому диаметр взрывной скважины d составляет 115 мм.2) Линия сопротивления шасси Вд
①В соответствии с безопасной рабочей шириной буровой установки
Вд≥h·ктг（α+β） В формуле: h——высота ступени, которая составляет 10 м; α——угол наклона ступени, в реальном производстве для добычи используются экскаваторы, а угол наклона может достигать 75°. β——расстояние от центра взрывной скважины до вершины склона составляет 2,5 м. Тогда Вд≥h·ктг（α+β）=10×ctg75°+2,5=5,2 м②Рассчитываем по советской эмпирической формуле Давыдова Вд=53·КТ·d·(Δe/γ)1/2 Где: d——проем равен 0,115 м; КТ——коэффициент трещиноватости рудной породы, принимаем 1,1; Δ——плотность заряда берем из текущего опыта, которая составляет 0,6 г/см3; γ — насыпная плотность горной породы, которая составляет 2,5 т/м3; e — поправочный коэффициент на силу взрыва, принимаем 1. Тогда Вд = 53 × 1,1 × 0,115 × (0,6 × 1/2,5) 1/2 = 3,3 м. В сочетании с ① и ② принимаем Вд = 4 м3). Расстояние между скважинами a, расстояние между рядами b. Согласно площади скважин оптимального эффекта взрыва составляет 14,5 м2, согласно
a=m·Вд, m - коэффициент плотности взрывных скважин, диапазон значений 0,8~1,4, здесь m принимается равным 1,1, тогда a=1,1×4=4,4 м. Согласно фактическому значению
следующее:
Возьмите расстояние между скважинами a=4,5 м и рассчитайте расстояние между рядами b=3 м в соответствии с площадью сети скважин. 4) Глубина скважины L и сверхглубина хк Чтобы преодолеть зажимающий эффект нижней породы и не оставить фундамента после взрыва, взрывную скважину необходимо перебурить. Слишком глубокая приведет к потере взрывчатки, а слишком маленькая приведет к образованию фундамента и повлияет на погрузку и разгрузку. Обычно берутся следующие значения:
хк=（0,15-0,35）d, принимаем 0,25·Вд=0,25×4=1 м
L=h+хк=10+1=11 м5) Длина заполнения лейтенант Длина заполнения лейтенант=（16-32） d, принимаем 2,8 м6) Удельный расход взрывчатого вещества q берется из прошлого опыта q=0,45 кг/м3 7) Количество заряда на взрывную скважину Q ①По объему руды и породы, взорванной на одну скважину Q=q·a·h·Вд=0,45×4,5×10×4=81 кг ②По количеству взрывчатых веществ, которое она может вместить
Q=L·оп=(L-лейтенант)·p В формуле: Ло——Длина заряда скважины, L-лейтенант=11 -2,8 =8,2
м; р——заряд на м шпура, плотность заряда 7,1 кг/м
Q=8,2×7,1=58,22 кг. Объединяя ① и ②, принимаем Q=58,5 кг. 8) Количество шпуров N
Расположить в соответствии с конкретной местностью во время строительства. После проверки безопасности взрывных работ, здесь мы моделируем расчет с 15 отверстиями в ряду и 3 рядами каждый раз (то же самое ниже). Тогда N=15×3=45 9) Общий заряд Q общий Q общий = 45×58,5=2 632,5 кг3 Безопасность взрывных работ Согласно требованиям утверждения карьера, карьер, как правило, находится далеко от деревни, и мгновенный шум взрывных работ и дым от взрыва не оказывают очевидного воздействия на окружающую территорию. Эти два пункта можно игнорировать при проектировании. Ниже приводится необходимая проверка безопасности взрывной сейсмической волны, взрывной воздушной ударной волны и отдельных летящих камней. 3.1 Безопасное расстояние наземных сооружений от взрывных сейсмических волн можно рассчитать по следующей формуле (Формула 1) и проверить по Формуле 2. Дорога=Кд·фн·Q1/3 (1) V=K·(Q1/3/R)
α (2) Где: Дорога — безопасное расстояние взрывной сейсмической волны; Кд — коэффициент прочности фундамента, принимаемый по свойствам горных пород равным 10; фн — коэффициент взрывчатости, принимаемый по показателю взрывного действия равным 0,7; Q — максимальное количество взрывчатого вещества в одной секции, составляющее 13162,5 кг.
(Согласно схеме расположения детонационной сети максимальное количество взрывных скважин на одном участке взрывания составляет 15, поэтому максимальное количество взрывчатого вещества на одном участке взрывания составляет 15×58,5=13 162,5 кг) R——расстояние между центром взрывания и защищаемым зданием составляет 190 м, поэтому Дорога=10×0,7×(13 162,5)1/3=165 м
Проектируемое инструментальное помещение и другие здания и сооружения размещаются на отрабатываемом участке на расстоянии около 190 м, что соответствует требованиям. V — скорость колебаний точек грунта, см/с; K — коэффициент площадки, учитывающий свойства горных пород, принимаемый равным 160; R — расстояние от центра взрывания до защищаемого здания, 190 м; α — показатель затухания сейсмической волны взрыва, принимаемый равным 1,7, тогда V=160×(13·162,5)1/3/190)1,7=4,6 см/с. В "Правилах безопасности при взрывных работах" предусмотрены следующие безопасные значения сейсмической скорости:
①Земляные пещеры, глинобитные дома, дома из грубого камня, 1,0 см/с; ②Общее
кирпичные дома, несейсмостойкие крупноблочные здания, 2~3 см/с; ③Каркасные дома из железобетона, 5 см/с. Поскольку все типы сооружений в карьере представляют собой каркасные дома из железобетона, они соответствуют требованиям. 3.2 Воздушная ударная волна Δp=K·(Q1/3/R)α Где: K——эмпирический коэффициент, как правило, 1,48 для ступенчатого взрывания; α——эмпирический показатель затухания, 1,55; Q——заряд ВВ в наибольшем сечении, 13 162,5 кг; K — расстояние от центра взрыва до защищаемого объекта, 190 м, тогда Δp = 1,48 × (13 162,5) 1/3/190) 1,55 = 0,058 Согласно статистическим данным, когда воздушная ударная волна составляет 0,2 ～ 0,3 кг/см2, она вызовет легкую контузию у людей. Когда ударная волна = 0,7 ～ 1,0 кг/см2, она безопасна для легких конструкций. 3.3 Безопасное расстояние отдельных летящих камней Согласно положениям "Правил безопасности при взрывных работах" безопасное расстояние отдельных летящих камней от глубоких взрывных работ до людей должно быть не менее 200 м. Поэтому дальность предупреждения о безопасности должна быть больше 200 м. 3.4 Контролируемые взрывные работы вблизи фиксированных границ Максимальная отметка выработки карьера составляет 110 м, а минимальная отметка выработки +30 м, поэтому конечная высота границы составляет около 80 м. Для обеспечения безопасности и устойчивости границ в течение всего процесса добычи следует применять контролируемые взрывные работы вблизи границ. Существует три метода контролируемых взрывных работ вблизи границ: взрыв с предварительным разделением, плавный взрыв и буферный взрыв. Среди трех методов контролируемых взрывных работ границ буферный взрыв является самым простым, задействуя только последний ряд одиночного заряда скважин в основной сети взрывных скважин. При диаметре скважин 100-115 мм расстояние между скважинами составляет 1,5 м, линия сопротивления (или расстояние между рядами) составляет 1,8 м, плотность линейного заряда составляет 0,37-1,12 кг/м, а длина заполнения равна длине линии сопротивления. Использование этого параметра взрыва может избежать серьезного повреждения границы и обеспечить безопасность и устойчивость границы. 4 Заключение В результате повторных испытаний взрывных работ средней глубины было обнаружено, что после использования параметров взрыва для строительства взорванная скальная масса была полностью разрушена, а блоки были однородными. Скальные блоки размером более 1 м3 можно было контролировать в пределах 20%, а взрывное землетрясение, ударную волну и летящие камни можно было безопасно контролировать. Заключение по тесту: 1) По сравнению с работой по взрывным работам с ручным пневматическим бурением объем взрывных работ при взрывных работах средней глубины увеличивался в геометрической прогрессии, количество взрывных работ было значительно сокращено, а безопасность строительства была улучшена. 2) После взрывных работ шлаковая куча была сконцентрирована, что способствовало погрузке и транспортировке, а эффективность производства была значительно улучшена. 3) По сравнению с работой по взрывным работам с ручным пневматическим бурением средний удельный расход взрывчатых веществ, количество используемых детонаторов, стоимость бурения, стоимость рабочей силы,расход топлива и другие прямые производственные затраты на камень были меньше, чем при взрыве камня с помощью ручного пневматического бура. 4) Как экспериментальная дисциплина, взрывные работы в значительной степени зависят от среды взрыва и характеристик породы. Только путем повторной практики, анализа и исследований можно освоить соответствующие параметры взрывных работ.
