Рис.9 Схема к определению глубины перебура

В данном случае линия наименьшего сопротивления принимается как радиус воронки взрыва, а глубина перебура — как глубина заложения заряда. Угол раствора воронки в нормальных условиях зависит от свойств массива и массы заряда. Однако фактически образование воронки разрушения в зоне перебура гораздо сложнее.

Величина забойки. Исходя из явления действия взрыва взрывчатого вещества в массиве и задачи получения необходимого состава горной массы в забое для экскавации величина забойки, в которой образуется зона нерегулируемого дробления, не должна превышать размера негабаритного куска. С другой стороны, при разработке нижележащего горизонта верхняя его часть представляет собой разрушенную зарядами в перебурах скважин вышележащего горизонта зону. Следовательно, величина забойки скважин на этом горизонте должна быть не менее величины перебура.

Повышение эффекта выполнения функции “запирания” заряда достигается применением самозаклинивающейся забойки в виде трех небольших зарядов взрывчатого вещества, расположенных в материале забойки на расстоянии трех диаметров скважины друг от друга и взрываемых одновременно с основным зарядом.

Наилучшим материалом забойки являются пластичные быстротвердеющие материалы типа гипсовых растворов или растворов из быстросхватывающегося цемента. Эффективна забойка из сыпучих материалов с большим удельным весом - песка, щебня из плотных горных пород. Хорошие результаты дает использование водяной забойки в полиэтиленовых оболочках, которая помимо своих функций позволяет уменьшить запыленность воздуха после взрыва.

Сетка скважин. Согласно теории взрыва при одновременном взрывании двух соседних зарядов, расположенных на расстоянии, возникают большие по величине по сравнению с одиночным взрыванием растягивающие напряжения, что увеличивает действие взрыва на отрыв горной массы по линии скважин.

Расчет расстояния между скважинами базируется на предположении, что распространение трещин от взрыва заряда взрывчатого вещества заканчивается на расстоянии а = 2W, где энергия ударной волны становится равной удельной энергии поля в этой зоне (Рис.10).

Рис.10 Схема к расчёту параметров сетки скважин:

а – два заряда на расстоянии максимального радиуса образования трещин;

б – тоже на расстоянии с учётом остаточной энергии заряда;

в – тоже при многорядном шахматным расположении зарядов.

При взрыве двух зарядов разрушение в массиве в направлении друг друга заканчивается в точке максимального радиуса образования трещин. Остаточная энергия каждого заряда по В. К. Шехурднну складывается при условии, что сумма ее будет достаточна для образования трещины еще на некоторую величину. Если принять, что остаточная энергия каждого заряда при наложении составляет половину первоначальной затраченной на трещинообразование, то радиус распространения трещин от одного заряда в сторону другого составляет . Тогда расстояние между зарядами будет

.

Расстояние между рядами при шахматном расположении скважин и одновременном их взрывании из этих же соображений составляет

При квадратной сетке и короткозамедленном взрывании между рядами

.

Взрывчатые вещества. При выборе взрывчатого вещества учитывают в целом экономичность подготовки горных пород к выемке. Чем крепче порода и больше затраты на бурение, тем целесообразнее применение более мощных, хотя и более дорогих взрывчатых веществ.

Многие простейшие взрывчатые вещества хотя и не обладают высокими качественными показателями, но дешевые, легко поддаются механизированному заряжанию и поэтому наиболее предпочтительны при массовом производстве взрывных работ.

В случае, если по характеру действия для достижения определенных результатов в конкретных условиях подходят несколько типов взрывчатых веществ, то окончательный выбор производят исходя из экономической эффективности с учетом стоимости взрывчатого вещества, затрат на доставку его в карьер, бурение и заряжание и расходов на дробление негабаритов.

Конструкция зарядов. Все конструкции зарядов объединяются в три группы (Рис.11).

Первая группа — вертикальные и наклонные сплошные и рассредоточенные скважинные заряды. Изменение воздействия энергии взрыва может быть достигнуто за счет пространственного расположения самих зарядов или их отдельных частей.

Вторая группа — вертикальные скважинные заряды с внутрискважинным замедлением, комбинированные из разных типов взрывчатого материала и парносближенные. Силовые параметры действия энергии взрыва изменяются в них подбором типа взрывчатого вещества или изменением положения детонатора.

Третья группа — фигурные заряды, от плоского заряда до конусообразного. Требуемые параметры импульса в них достигаются изменением формы зарядной полости, а, следовательно, количества взрывчатого вещества в ней.

Рис.11 Схемы конструкций зарядов, используемых на карьерах для подготовки крепких горных пород к выемке.

Параметры развала взорванной горной массы должны обеспечивать безопасную и высокопроизводительную работу экскавационного оборудования.

Расчет ширины развала (м) при однорядном расположении скважин (рис.12)

….

Рис.12 Схема к расчёту ширины развала массива уступа после взрыва.

производится по формуле.

.

где R - ширина развала взорванной горной массы от нижней бровки уступа, м;

c - расстояние от верхней бровки уступа до скважины, м;

h - высота уступа, м;

—угол откоса уступа, градус;

- коэффициент разрыхления породы в развале;

hp - высота развала взорванной горной массы, м,

= (1-1,5) ,

- высота черпания экскаватора, м.

При многорядном взрывании

,

где n - количество рядов скважин.

Ширина развала горной массы при взрыве скважинного заряда зависит от свойств горных пород, параметров уступа и практически от всех параметров буровзрывных работ. Обычно .

Исследования направлений, силы импульсов частей зарядов каждого и во взаимодействии с соседним зарядом в ряду при детонации и кинематике движения каждого элемента блочного массива при взрыве зарядов показывают сложную картину разрушения и их движение в пространстве (рис.13).

Наибольший импульс получают блоки, находящиеся на прямой линии наименьшего сопротивления. Согласно баллистике он будет определять наибольший разлет кусков, а следовательно, и ширину развала .

Исследование зависимости ширины развала горной массы при взрыве скважинного заряда от основных параметров взрывного разрушения массива показывают, что ширина развала увеличивается при: увеличении диаметра скважинного заряда, длины забойки, мощности взрывчатого вещества, высоты уступа, и уменьшается при: уменьшении угла наклона скважин, увеличении расстояния между скважинами в ряду, величины воздушного промежутка в рассредоточенных зарядах, линии сопротивления по подошве и плотности горных пород (рис.14).

Рис.13 Схема динамического воздействия взрыва скважинного заряда на элементы уступа: а – в профиле, б – в плане.

Рис.14 Схема к определению кинематических параметров взрыва в зависимости от: а – длины забойки, б – величины воздушного промежутка, в – угла откоса уступа.

Высота развала растёт при взрыве каждого последующего ряда, начиная со второго, вследствие того, что пространство для размещения развала горной массы с соответствующим коэффициентом разрыхления ограничено (рис.15).