Research and model development of drilling and blasting technology penetrations of vertical shafts

УДК 622.25.(06)

О. И. РУБЛЕВА (ДонНТУ)

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ БУРОВЗРЫВНОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ПРОХОДКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ

СТВОЛОВ

Наведенамодельруйнуваннягірськихпорідвибухомувертикальнихстволах, набазі якоїрозраховано найважливішіпараметритехніко-економічнихпоказниківбуро-вибуховоїтехнології.

Приведенамодельразрушениягорныхпородвзрывомввертикальныхстволах, набазекоторойрассчи

-таныважнейшиепараметрытехнико-экономическихпоказателейбуровзрывнойтехнологии.

The model of destruction of rocks by explosion in vertical shafts is presented. On its basis the most important parameters of technical-and-economical indices of the drilling-and-blasting technology are calculated.

Успешная реализация мероприятий по ре

-конструкции действующих и строительству новыхугольныхшахтневозможнабезпроведе

-ния капитальных горных выработок. При этом сооружение вертикальных стволов, количество которых в обозримом будущем существенно возрастет в связи с реконструкцией действую

-щихисостроительствомновыхшахт, относит

-ся к категории наиболее сложных и трудоем

-ких. Из всех сооружаемых стволов примерно

95 % проходитсябуровзрывнымспособом.

Однимиз важнейших параметроввзрывных работявляетсядлиназаходки l_зах – подвигание забоя выработки за одно взрывание в верти

-кальныхстволах, котороехарактеризуется дву

-мясоставляющими:

зах 1ф 2ф

l =l +l , (1)

где l_1ф, l_2ф – углубление забоя ствола за счет первойивторойфазуборкипороды.

Отношение длины заходки к глубине шпу

-ров называется коэффициентом использования шпуров (КИШ), которым характеризуется эф

-фективностьвзрыва.

Припроходкевертикальныхстволовприме

-няют глубокие шпуры (4.2…4.5 м), что обу

-словлено высотой применяемой опалубки [1].

Результатомэтогоявляетсяразличноедействие взрыванаслоиобуренногогорногомассива. На практике последствия такого действия взрыва проявляются в том, что процесс уборки разру

-шенной взрывом породы обычно разделяется на две фазы. В первой фазевыдается, как пра

-вило, до 80…90 % породы; приэтом погрузоч

-ные и подъемные машины используются наи

-более эффективно. Во второй фазе производи

-тельностьгрейферныхпогрузчиков резкопада

-ет, и они не обеспечивают самостоятельной зачисткизабоя бездополнительныхзатратруч

-ноготрудапроходчиков [2, 3].

Повышение технико-экономических пока

-зателей (ТЭП) проходки вертикальных шахт

-ныхстволоввскальныхгорных породахпобу

-ровзрывнойтехнологииневозможнобез интен

-сификациипроцессауборкиразрушеннойвзры

-вом породы во 2-й фазе. Несмотря на накопленный опыт ведения взрывных работ в этих условиях, еще не разработаны надежные методы определения параметров обуренного массива, в пределах которого окажется после взрывания участок ствола с упомянутой фазой уборки. Для этого необходимо теоретически обосновать и подтвердить практикой модель осевогодеформированиямассивагорныхпород взрывом инаееоснове получитьформулы для расчетакаждойизустановленных приэтомзон разрушения. Методически эта задача решается путем систематизации известной модели ради

-ального деформирования массива горных по

-род взрывом с учетом временных параметров протекания механических процессов, происхо

-дящих при внутреннем действии взрыва ци

-линдрического шпурового заряда, установлен

-ныхМакНИИ.

Целью данной работы является построение модели разрушения горных пород вдоль обу

-ренного массива и на ее основе установление зависимостей длины заходки и коэффициента использования шпуров при буровзрывных ра

-ботах в вертикальных стволах от основных влияющих факторов. Для ее выполнения по

-ставлены следующие задачи: 1) разработать модель разрушения горных пород ввертикаль

-ческие зависимости для расчета глубины «ста

-канов» шпуровиворонкирыхления.

Основываясь на современных теоретиче

-ских представлениях, экспериментальных ис

-следованиях и многолетнем опыте проходки

вертикальных шахтных стволов можно пред

-ложить следующую качественную модель раз

-рушения массива скальных горных пород (рис. 1).

Рис. 1. Общийхарактервзрывногоразрушениягорногомассиваввертикальныхшахтныхстволах

1 – забойвертикальногоствола; 2 – участокшпура, разрушенныйвзрывомразмещенноговнемзарядаВВ; 3 – горная порода, разрушеннаяиприведеннаявдвижение (размещеннаявпределахворонкирыхления); 4 – боковаяповерхность воронкирыхления; 5 – радиальныеикольцевыетрещины; 6 – «стаканы» шпуров, оставшиесявнеразрушенномгорном массиве; аш – расстояниемеждушпурами; r – радиусворонкирыхлениягорныхпород; I – зонаобразованияворонки

рыхления; II – зонаразрушенияидробления; III – зонарастрескивания; IV – зонасотрясения.

Качественнаямодельразрушениягорных породвзрывомвертикальныхшпуровых

зарядов

Основываясь на современных теоретиче

-ских представлениях, экспериментальных ис

-следованиях общепринятых положений и мно

-голетнем [1-3] опыте проходки вертикальных шахтных стволов, можно предложить следую

-щую качественную модель и временные пара

-метрыпроцессарыхления иразрушениямасси

-ва скальных горных пород при производстве взрывных работ, показаннуюна рис. 1 на при

-меревзрыватрехсоседнихшпуровыхзарядов.

На представленной модели условно показа

-но, что радиус воронки рыхления (r) равен расстоянию между шпурами (a_ш). В действи

-тельности, в зависимости от условий взрыва

-ния, он может быть или меньше, или больше этого расстояния. Как показано в работе [4],

максимально возможный радиус воронки рых

-ления в вертикальных стволах при взрывании

одиночногошпурового зарядав «сухих» скаль

-ных горных породах равен 0.82 м, а в обвод

-ненных – 1.05 м. С подтоплениемзабоя ствола водой радиус воронки взрыва уменьшается и,

например, привысотеслояводы, равной 0.20 м,

он составляет 0.25 м. В этом плане следует за

-метить, чтоэффективностьвзрывных работпри проведении горных выработок определяется не раствором, а глубиной воронкивзрыва (вотли

-чиеотвзрывныхработнавыброс, когдарадиус воронки являетсячуть лине основнымпроект

-нымпараметром [1]). Разрушение породвэтом случае происходит в режиме так называемого

«выпирающегогорна» [3].

В соответствии с предлагаемой моделью,

процесс разрушенияскальных породпротекает так. При инициировании шпурового (цилинд

-рического) зарядаВВвдольнегораспространя

волны и сопутствующего потока продуктов взрыва, обладающихвысокимитемпературойи давлением, и распространяющихся во все сто

-роны от места взрыва. Взрывная волна практи

-ческимгновенно наноситпо окружающейсре

-дерезкийударогромнойсилы. Вмоментвыхо

-дадетонационнойволнынаповерхностьзаряда ВВ давление на ее фронте имеет значение по

-рядка 1.01·1010 _{Па при температуре около}

3000 °С.

Чтобы применить предложенную модель разрушения для установления искомых анали

-тических зависимостей, цилиндрический шпу

-ровой заряд представим как заряд, составлен

-ный из примыкающих друг к другу своими торцами сосредоточенных зарядов. При этом вокруг каждого такого «элементарного» заряда формируется своя сфера разрушения. В своей совокупности они образуют цилиндр с полу

-сферическим основанием радиусом R_p, сопря

-гающимся с горизонтальной плоскостью, про

-ходящей через нижнюю границу зоны разру

-шения, располагаемую несколько ниже дна шпуров – за пределами дна шпура глубина трещинообразования не превышает диаметра шпура [4].

Принявтакую схемувзрывного разрушения горных пород в вертикальных стволах, пред

-ставилось возможным впервые в инженерной практике аналитически определить глубину

«стакана» шпура. Общеизвестно, что при со

-вместном действии близко расположенных шпуровых зарядов глубина «стакана» будет меньшей, чем при взрыве одиночного заряда.

Поэтому за величину «стакана» принимаем придоннуючастьшпура, накоторую воздейст

-вует только взрыв заряда рассматриваемого шпура (ниже пересечения передних фронтов зоныразрушениявсехсоседних шпуров забой

-ногокомплекта).

Сильная взрывная волна вызывает интен

-сивное дробление и сильнейшие пластические деформации среды, непосредственно примы

-кающейкзаряду. Вдоль зарядаобразуется кот

-ловая (камуфлетная) полость, со стенками из мелкораздробленной, уплотненнойпороды, ра

-диускоторойвскальныхпородахможетдости

-гать 2...4 радиусов заряда. По мере потери

энергии, давлениевзрывныхгазовослабеваети деформацияпородысжатиемнанекоторомрас

-стоянии от места взрыва прекращается. Фронт ударнойволнысглаживаетсяионапереходитв волну напряжений. Начало деформаций в мас

-сиве происходит через 2.0 мс после взрыва.

Волновые процессы в массиве завершаются за

4...6 мс. Однако все еще большое давление

взрывных газов приводит к возникновению растягивающих усилий. Вокруг камуфлетной полости наступает лавинообразный процесс роста микродефектовиразрушениягорных по

-род, происходят разрывы массива при средней скорости распространения деформаций в мас

-сиве, равной 7.5 мм/мс.

Врезультате этого, впервуюочередь, обра

-зуются радиальные трещины в виде лучей, су

-живающихсяпомереудаленияотместавзрыва шпурового заряда. Вто жевремянанекотором расстоянииот взорвавшегося заряда ВВвзрыв

-ные газы значительно расширяются и охлаж

-даются, давление резко падает, а растягиваю

-щиеусилиястановятся недостаточными, чтобы вызвать такой характер разрушения породы.

Поэтому сильно сжатая упругая порода незна

-чительно смещается обратно в направлении места взрыва соответствующего шпурового заряда, т.е. вслед за волной сжатия в породе возникает волна растяжения, под действием которой между радиальными трещинами обра

-зуются кольцевые трещины (прерывистые,

сферические)

Время начала сдвижения массива (форми

-рованиясистемы радиальных икольцевых тре

-щин) после взрыва, например, для песчаников равно в зависимости от условий взрывания

4.3...10.0 мс. Одновременно с этим происходят

откольныеявления (поддействием отраженной ударной волны) на открытых поверхностях, в том числе на стенках сближенных шпуров, в которых заряды еще не взорвались. Давление,

которое действует на заряды в упомянутых шпурах более 10 мс, условно называют оста

-точным или статическим (его величина может достигать 30 МПа). С течением времени рас

-твор трещин возрастает. Максимальная ради

-альнаяскоростьсмещения частицпороды (рас

-хождение берегов трещин) за фронтом волны напряжений изменяется от 16.0 до 0.5 м/с. Че

-рез 13...25 мсихсетьдостигаеттакогопредела,

чтопродукты взрыва прорываются черезнихв призабойноепространство.

Врезультатевзрываниякомплектазарядовв массиве возникает сложная картина интерфе

-ренции волн напряжений (прямых и отражен

-ных от взрыва последующих зарядов), образу

-ются дополнительные открытые поверхности.

Поэтомувзоне, вкоторойрадиусыразрушения горных пород взрывом соседних шпуровых за

-рядов накладываются друг на друга, увеличи

-вается эффект разрушения массива, ослабляет

-тельное разрушение давлением газов взрыва.

Через 25...46 мс после взрыва образуются до

-полнительные открытые поверхности. Часть энергиивзрывнойволныпреобразуетсявкине

-тическую, расходуемую на приведение в дви

-жениегорного массива до открытойповерхно

-стивобъеме воронкивзрыва – ввертикальных стволах этоворонкарыхления. Такимобразом,

верхний (ближайший к устью шпуров) объем обуренного горного массива не только подвер

-гается интенсивному разрушению взрывом, но и приходит в движение, образуя воронку рых

-ления. Скоростьразлетапородпереднегофрон

-та составляет 60...70 м/с, а последующих – 3...6 м/с. Ниже этогоучасткарасполагается об

-ласть растрескивания пород (радиальными и кольцевыми трещинами) без полного разделе

-ния горного массива на отдельности. По мере приближения к дну шпура, трещиноватость уменьшаетсяипостепеннопереходитвпороду,

сохранившую свою структуру. Придонная

часть шпуров остается практически в ненару

-шеннойвзрывомпородеввидетакназываемых

«стаканов». С течением времени происходит резкоеторможениепроцесса сдвижениягорной породы. В это время ударная волна опережает волну сжатия, уходит за пределы радиуса раз

-рушения и распространяется на значительные расстояния. Приэтомона невызываетнаруше

-нийсвязимеждучастицамипороды, носоздает значительные упругие колебания и сотрясение окружающих пород (переходит в сейсмиче

-скую). Для смягчения такого сейсмического воздействия на поверхностный комплекс строящегося ствола проходчики перед взрыва

-нием открывают ляды, а в обшивке копра де

-лаютразгрузочныеокна.

Для наглядности нанесем на прямую АВ,

определяющую общее время нахождения мас

-сива горных пород в напряженном состоянии от взрыва шпуровых зарядов, последователь

-ностьдеформациимассива (рис. 2).

АВ

0 2.0 4.3 10.0 13.0 25.0 46.0 мс

Рис. 2. Областьнахождениямассивагорныхпородвнапряженномсостоянии

1 – взрывшпуровыхзарядовВВ; 2 – пластическиедеформациисреды, непосредственнопримыкающейкзаряду; 3 – началодеформацийобуренногомассивагорныхпород, непримыкающегонепосредственнокзаряду; 4 – началораз

-рушенияидроблениесреды; 5 – интенсификацияоткольныхявленийнаоткрытыхповерхностях; 6 – сдвижениегорных пород (истечениепродуктоввзрываиззарядныхполостей); 7 – образованиедополнительныхоткрытыхповерхностей;

8 – началоформированияворонкирыхления

Из представленной модели четко просмат

-риваются вертикальные зоныхарактера дефор

-мации массива горных пород под действием взрыва вертикальных шпуровых зарядов, а именно:

• I зона – зонаобразования воронки рых

-ления;

• II зона – зона разрушения и дробления массивагорныхпород;

• III зона – зона растрескивания горных пород – характеризуется отдельными трещина

-мисмалымраствором;

• IV зона – зона сотрясения (образования и распространения в массиве сейсмических волн).

Установление принципиально различного характера разрушения по глубине обуренного массива позволяет определить физические ис

-токи появления двух фаз уборки разрушенной взрывом породыввертикальныхстволах: I фа

-за – это уборка породы в пределах воронки рыхления (зона I), а II фаза – разборка разру

-шенного, но не приведенного в движение гор

-ногомассива (зона II). Взоне III располагаются

«стаканы» шпуров.

Необходимо обосновать параметры верти

-кальных зон деформации массива взрывом с тем, чтобы разработатьтехнические предложе

-ния по усилению динамического воздействия нанижнюючастьобуренногомассива.

7 6

5 4

3 2

1

Притакойпостановкезадачиглубину «ста

-кана» нетрудно определить, решая соответст

-вующую геометрическую задачу. Конечная формулаприметвид:

2 2

ст p ш p ш

l =R −d − R −a , (2)

где R_p – радиус разрушения горных пород, м;

ш

d – диаметр шпура, м; a_ш – расстояние меж

-душпурами, м.

Глубину «стаканов» поэтойформулеможно рассчитывать только для условий, когда рас

-стояниемеждушпурамибудетменьшерадиуса разрушения, т.е. приусловии a_ш <R_p.

Задачапо расчетурадиусазоныразрушения горных пород (под зоной разрушения понима

-ется совокупность зон вытеснения и трещино

-образования) решалась многими учеными. На

-пример, системный анализ данных, взятых из опубликованных работ по разрушениюгорных пород взрывом, позволил в работе [5] устано

-витьразмерызоныинтенсивноготрещинообра

-зования при совместном взрывании комплекта шпуровыхзарядовВВ, равнойвзависимостиот прочности пород на сжатие 18.7…34.0 радиу

-сов заряда. Корреляционная зависимость раз

-меров зоны трещинообразования от прочности пород на растяжение установлена в работе [6].

Она оказалась равной 4 0.43 p

3.88 10 ( )⋅ σ − . Теоре

-тические исследования, изложенные в работе

[7], рассматривают только конкретную задачу

расчетазарядоввыброса. Вто жевремяизвест

-ные расчетные схемы основаны на эмпириче

-ских зависимостяхи поэтому, естественно, по

-лучены с учетом дефектности и трещиновато

-стигорныхпород, т.е. длякаких-токонкретных условий, когда разрушение происходит по по

-верхности естественной трещиноватости. Это означает, что расчеты по существующим зави

-симостям не дадут точных значений радиуса разрушения для определенного забоя. Кроме того, недостатком известных зависимостей яв

-ляется то, чтоони не разделяют размеры зоны разрушения «сухих» и обводненных скальных горныхпород.

Модель, учитывающая упомянутые особен

-ности, базируется на том, что прочность гор

-ных пород определяется только величиной по

-тенциала бинарного взаимодействия между кластерами глинозема (α-Al2О3) в кластерной решетчатойструктурекремнезема (α-SiО2) [8].

Существует критическое давление, при кото

-ром происходит разрыв бинарной связи между кластерами α- Al2О3впроцессесжатия, равное

1.75 · 106 _{Па. Если взрывом воздействовать на}

горную породу давлением большим, чем кри

-тическое, то породабудет разрушена. Следова

-тельно, исходя из данногомеханизма разруше

-ния горных пород взрывом, все полученные на его основе аналитические зависимости иколи

-чественные параметры будут справедливы для скальных алюмосиликатных пород с любым значением коэффициента крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Дополнительнок этому необходимо добавить следующее. После разрыва бинарных связей между кластерами берега микротрещин могут при определенных условиях (в зависимости от длительности дей

-ствиякритического давления, растворатрещин и другихфакторов) сомкнутьсяс возрастанием потенциала бинарного взаимодействия. Одна

-ко, при взрывном разрушении водонасыщен

-ных горных пород такое явление полностью исключается из-за наличия молекул воды в межкластерном пространстве. Поэтому постро

-еннаямодель является вполне достовернойдля условий взрывного разрушения водонасыщен

-ныхскальныхгорныхпород.

Основываясьна работе [8], определеночис

-ленноезначение радиусаразрушения скальных горныхпородотвзрываниязарядаизаммонала скального № 1, прессованного (Q_V = 5.4·106_{Дж/кг) дляслучаярасположениязаряда} вшпуре наполноеего сечение (без радиально

-го зазора). Он оказался равным: для «сухих»

скальных горных пород – R_p.c= 0.58 м, для об

-водненныхскальныхпород – R_p.в= 1.02 м.

Для проверки установленной зависимости

(3) вусловиях разрушенияобводненныхскаль

-ных горных пород использованы фактические данные, полученные при проходке вертикаль

-ных шахтных стволов, обобщенные в работе

[9]. ВкачествеВВвовсехпроходкахиспользо

-вался аммонал скальный № 1 прессованный в диаметре d_п = 45 мм при диаметре шпуров

ш

d = 52…53 мм. Масса заряда в отбойных и

«длинных» оконтуривающих шпурах составля

-ла 4.0 кг (длина заряда 1.8 м). Учитывая, чтов реальных условиях проходки стволов коэффи

-циентзаряжания (d_п/d_ш)2_{численноравен 0.75,} фактическая энергия воздействия на горный массив сосредоточенного заряда, а следова

-тельно, иобъем разрушенной взрывом породы окажутся меньше приведенных вышезначений

на 25 %, а именно: для обводненных скальных

горных пород R_p.в =0.93 м. Фактические ре

-зультаты взрывания и расчетные данные (глу

-бина стаканов рассчитана для а_ш≤R_p.в) сведе

Таблица 1

Фактическиеирасчетныеданныепроходкивертикальныхшахтныхстволов

побуровзрывнойтехнологии

Расстояниеаш , м Глубина «стаканов» (lст), м

№

п/п водстваМестопроизвзрыв-

-ныхработ _{окружно}между -стями

между шпурами вдольок

-ружности

ш

l ,

м

КИШ/

длина заходки,

м

(

зах

l

η

)

Подвигание забояза счет I фазы

уборки породы

(l_1ф), м p

l ,**

м _{фактическая расчетная}

1.

Клетьевой ствол,

ш. им.

60-летияОктября

0.88 0.80 4.2 0.85/3.57 3.29 0.91 0.63 0.41…0.58

2.

Клетьевой ствол,

ш. им.

50-летияСССР

– 0.75* _{4.5 0.89/4.00 3.34 1.16 0.50 0.33}

3.

Вентиляци

-онныйствол,

ш. «Бутовка

-Донецкая»

– 0.92* _{4.5 0.80/3.60 3.14 1.36 0.90 0.87}

4.

Вентиляци

-онныйствол,

ш. им. Кали

-нина

0.65 1.00 4.5 0.93/4.18 3.88 0.62 0.32 0.22

5.

Вертикальный ствол,

ш. «Проле

-тарская

-Глубокая»

1.0…1.1 0.77…0.86 4.5 0.90/4.07 3.35 1.15 0.72 0.36…0.53

6.

Вентиляци

-онныйствол,

ш. № 17-17

бис

0.87…1.05 0.84…1.05 4.5 0.88/3.96 3.47 1.03 0.54 0.49…0.56

7.

Воздухопо

-дающийствол № 2,

ш. «Красно

-армейская

-Западная»

0.60…0.75 1.14…1.18 4.2 3.52 0.68 0.20 0.17…0.32

8.

Восточный вентиля

-ционный ствол№ 2,

АП «Шахта им. А.Ф. За

-сядько»

0.50 0.91…1.04 4.2 0.88/3.70 3.34 0.86 0.50 0.11…0.71

9.

Воздухопо

-дающийствол № 2,

АП «Шахта им. А.Ф. За

-сядько»

0.60…0.90 0.82…0.94 4.2 0.84/3.53 2.88 1.32 0.67 0.17…0.62

* _{рассчитанопоплощадипоперечногосечениястволаичислушпуров.} **

p ш 1ф

Сопоставление расчетных и эксперимен

-тальных данных убедительно подтверждает достоверность предложенной модели разруше

-ниягорных пород взрывомвертикальных заря

-дов в обводненном массиве скальных горных пород, атакже выдвинутогоопределения поня

-тия «стакан шпура» – придонная часть шпура,

на которую не воздействует взрыв соседних шпуровыхзарядов.

Прирасстояниимеждушпурамибольше ра

-диуса разрушения, глубина «стаканов» может достигать величины, равной глубине разруше

-ниягорных пород нижеотметки (забоя) ствола по завершению I-й фазы уборки породы (l_p).

Фактическаяжеглубинастакановвэтомслучае будет определяться подвиганием забоя ствола во II-йфазеуборкипороды. Изформул (1) и (2)

следует, что для определения этой величины необходимо знать подвигание забоя ствола за счет 1-йфазыуборкипороды, которое, каксле

-дует из предложенной модели разрушения (см. рис. 1), взаимосвязанас глубиной воронки рыхления (h_p).

Решение задачи по определению глубины воронки рыхления, выполненное методом

«крупных частиц», отличается от известных методов учетом работоспособности применяе

-мого для производства взрывных работ ВВ,

глубины шпуров и величины заряда в них, а также крепости разрушаемых горных пород

[10], аименно:

( )

( )

ш з з

р

0.1ln 0.029ln

Р l q q

h

f

⎡ ⎤

⋅ _⎣ − _⎦

= , (3)

где f – коэффициенткрепости породпошкале проф. М. М. Протодьяконова ( f = 7...20); P–

работоспособностьВВ (P= 380...460 см3_);

ш

l –

глубина шпура (l_ш = 2.5...4.5 м); q_з– масса шпуровогозаряда (q_з= 1.2...4.0 кг).

Результаты расчета глубины воронки рых

-ления по фактическим данным, полученным при проходке вертикальных шахтных стволов

[9], сведенывтабл. 2.

Таблица 2

РезультатывзрыванийирасчетаприпроходкевертикальныхшахтныхстволовДонбасса

Ствол

Коэффи

-циенткре

-постипо

-род

Масса шпурового

заряда,

кг

Длина шпура,

м

Коэффици

-ентисполь

-зованияшпу

-ров

(КИШ)

Подвигание забоязасчет

I-йфазы

уборкипо

-роды,

м

Глубина воронки рыхления,

м

Клетьевой, шахта

им. 50-летияСССР 10 4.4 4.5 0.89 3.34 3.88 Воздухоподающий, шахта

«Ново-Бутовская» 10 4.0 4.2 0.91 3.55 3.43

№ 2, «Красноармейская

-Западная» 6 4.0 4.2 0.95 3.52 3.78

№ 2,

АП «Шахтаим. Засядько» 15 4.0 4.2 0.84 2.88 2.80

Вентиляционный,

шахта№ 17/17-бис 12 4.4 4.5 0.88 3.47 3.54

Анализ полученных результатов показыва

-ет, чтофактическаявеличинаподвигания забоя вертикального ствола по завершению I-й фазы уборкипородысовпадаетсрасчетнойглубиной воронкирыхления, полученнойрассмотренным методом, т.е.

1ф р

l =h . (4)

Такимобразом, глубина «стаканов» шпуров можетдостигатьприаш > Rрвеличины, равной:

ст ш

l <l

( )

( )

1.5 3

0.6 0.8

ш 0.1ln з 0.029ln з

Р l q q

f

⎡ ⎤

⋅ _⎣ − _⎦

.(5)

Следовательно, для получения высокого КИШ необходимо, чтобы расстояние между соседними шпуровыми зарядами, размещен

-ными в пределах одной концентрической ок

-ружности иливдвухпоследовательных окруж

меньше радиуса разрушения, равного для раз

-рушения обводненных скальных пород взры

-вом аммонала скального № 1, прессованного – 0.93 м.

Выводы

1. Построенная физическая модель взрыв

-ной технологии проходки вертикальных шахт

-ныхстволовсоответствуетпрактикеипозволи

-ла впервые установить вертикальные (осевые)

зоны характера и степени воздействия взрыва шпуровых зарядов на обуренный массив гор

-ных пород в вертикальных стволах, что дает возможность решить различные технические и технологические задачи, одной из которых яв

-ляется установлениерасстояния между шпура

-ми, прикоторомобеспечивается получение, по меньшей мере, нормативного значения КИШ,

равного 0.8.

2. Решена задача по определению глубины воронки рыхления, выполненная методом

«крупных частиц»; установленная закономер

-ность отличается учетом работоспособности применяемого для производства взрывных ра

-бот ВВ, глубины шпуров и величины заряда в них, а также крепости разрушаемых горных пород.

3. Разработанный метод расчета глубины воронки рыхления позволяет прогнозировать протяженность I-й фазы уборки породы, а сле

-довательно, управлятьтехнологиейсооружения вертикальныхшахтныхстволов.

4. Применительнокмоделиразрушениягор

-ных пород взрывом в вертикальных стволах наиболее близко соответствует практике гипо

-теза, состоящая в том, что прочность горных пород определяется величиной потенциала би

-нарного взаимодействия между кластерами.

Полученные на ее основе значения радиуса трещинообразования после взрывания шпуро

-вых зарядов в различных горно-геологических условиях и формулы для расчета «стаканов»

шпуров в полной мере отражают фактические результатывзрывания.

5. Расстояниемежду шпурамидолжнобыть не больше радиуса разрушения скальных гор

-ных пород, равного в случае производства взрывных работ в обводненном массиве аммо

-налом скальным № 1, прессованным 0.93 м, а аммонитомАП-5ЖВ – 0.59 м.

6. Разработанный метод расчета глубины

«стаканов» шпуров позволяет на уровне со

-ставленияпаспортаБВР (проектаБВР) впервые прогнозироватьдлинузаходки (l_зах) иКИШ.

Данную работу необходимо продолжить в направлении разработки способов и средств процесса разрушения горных пород на II фазе уборкипороды (вовторойзоне).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК

1. Новик Е. Б. Опыт проведения буровзрывных работ при скоростной проходке воздухопода

-ющего ствола шахты им. А. Ф. Засядько /

Е. Б. Новик, В. В. Левит, И. В. Купенко // Уголь Украины, 2002, № 4. – С. 44-46.

2. Тюркян Р. А. Обобщение передового опыта и пути совершенствования технологии проходки вертикальных стволов с высокой производите

-льностью труда. – М.: ЦНИЭИуголь, 1972. – 10 с.

3. СтоевИ. С. Технологияиорганизация строите

-льствавертикальныхстволовшахт. / И. С. Сто

-ев, П. И. Стоев. – Донецк: ЦБНТИ, 1994. – 212 с.

4. Андрєєв Б. М. Науковеобґрунтування техноло

-гії іпараметрів вибухової відбійкиприпідзем

-ному добуванні руд в умовах техногенезу:

Автореф. дис. д-ратехн. наук: 05.15.12 / Криво

-різькийтехн. ун-т. – КривийРіг, 2006. – 36 с. 5. ФамВанЛан. Обоснованиебезопасныхпараме

-тров камуфлетного взрывания при открытом способе разрушения горных пород и строите

-льных конструкций: Автореф. дис. канд. техн.

наук: 05.26.01 / Донецкий нац. техн. ун-т. –

Донецк, 2001. – 20 с.

6. Черныгина Л. Ф. Эффективность способов управления взрывным разрушением напряжен

-ных пород / Л. Ф. Черныгина, К. С. Ищенко,

А. Г. Бутырин // Уголь Украины, 2003, № 6. –

С. 8-11.

7. ЛитвинскийГ. Г. Геомеханикавзрывазарядана выброс // Матеріалиміжн. конф. «Форумгірни

-ків-2006». – Д.: Нац. гірн. ун-т, 2006. – С. 65-73. 8. Гречихин Л. И. Взрывные технологии в шахт

-ном строительстве // Современные проблемы шахтногоиподземногостроительства: Вестник Отраслевого отделения «Строительство шахт,

рудниковиподземныхсооружений» Академии строительства Украины (материалы межд. на

-уч.-практ. симпозиума 27 мая – 2 июня 2006 г.,

Крым, Алушта, Украина). Вып. 7. / Л. И. Гре

-чихин, О. И. Рублева – Донецк: Норд-Пресс, 2006. – С. 85-96.

9. ПронинВ. И. Основныепричины значительной продолжительности уборки породы в вертика

-льных стволах припроизводстве взрывных ра

-бот // Прогрессивные технологии строительст

-ва, безопасности и реструктуризации горных предприятий: Материалы региональной науч

.-практ. школы-семинара 24-26.11.2005 г. /

В. И. Пронин, О. И. Рублева– Донецк: Норд

-Пресс, 2006. – С. 80-92.

10. Налисько Н. Н. Действиеотбойных зарядовВВ в забое вертикальныхстволов // Физикаи тех

-ника высокоэнергетической обработки матери

-алов: Сб. науч. ст. НГУ. / Н. Н. Налисько,

А. В. Черный, В. В. Левит, О. И. Рублева. – Д.:

АРТПРЕСС, 2007. – С. 320-328.