Буровзрывные работы при проведении горных выработок

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеративное агентство по образованию

ГОУ ВПО Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова

Кафедра ПРМПИ

Курсовая работа

по курсу «Технология и безопасность взрывных работ»

Содержание

1. Исходные данные для проектирования 4

2. Выбор типа бурового оборудования 5

3. Определение диаметра и глубины шпура 6

4. Выбор типа ВВ 7

5. Определение удельного расхода В.В. 8

6. Выбор способа инициирования 12

7. Выбор типа вруба, числа и схемы расположения врубовых шпуров 15

9. Показатели буровзрывных работ 18

Список литературы 25

Введение

В данной курсовой работе по дисциплине "Технология и безопасность взрывных работ" я закрепил свои теоретические знания и приобрел практические навыки по составлению паспортов буровзрывных работ при проведении горных выработок.

Курсовой проект по технологии и безопасности ведения взрывных работ выполнен «Едиными правилами безопасности при взрывных работах».

В данном курсовом проекте использована рекомендуемая техническая литература и последние достижения современных рудников.

При проведении горизонтальных выработок к буровзрывным работам предъявляются повышенные требования в части обеспечения необходимого развала породы после взрыва и качественного дробления, высокой устойчивости выработок и оконтуривание их в соответствии с проектом. При проведении горизонтальных выработок отбойку с помощью буровзрывных работ выполняют в основном сплошным забоем небольшого поперечного сечения.

Эффективность горнопроходческих работ в значительной мере зависит от правильного выбора параметров буровзрывных работ (схемы расположения, числа диаметра и глубины шпуров, удельного расхода и типа ВВ, диаметра, конструкции и параметра зарядов, режима их взрывания и т.д.) и качественно составленного паспорта БВР.

1. Исходные данные для проектирования

Исходные данные представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1

Показатели	Значение
1. Наименование выработки	Штрек
2. Форма выработки	Сводчатая
3. Сечение выработки вчерне	9 м²
4. Коэффициент крепости пород	10-12
5. Породы	Монолитные
6. Обводненность забоя	Не обводненный
7. Особые условия	Не опасный
8. Высота выработки	4,4 м
9. Ширина выработки	3,4 м

2. Выбор типа бурового оборудования

В зависимости от крепости пород (f = 10-12), и от площади поперечного сечения (S = 9м²) принимаем установку вращательно-ударного действия «Миниматик HS205L».

Техническая характеристика бурильной установки «Миниматик HS205L» представлена в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Техническая характеристика бурильной головки «Миниматик HS205L»

Характеристики	Показатели
1. Способ бурения	Вращательно-ударный
2. Высота обуриваемого забоя, м	5,1
3. Ширина обуривания, м	3,7
4.Площадь обуривания с одной установки,	8-38
5. Глубина бурения, м	2,2
6. Диаметр шпура, мм	36-56
7. Число бурильных машин	2
8. Тип бурильной машины	Гидравлический
7. Ходовая часть	На пневматическом ходу
8. Тип привода	дизельный
9. Скорость передвижения, км/ч	10
10. Преодолеваемый уклон, градус	20
11. Мощность привода, кВт	40
12. Габариты в транспортном положении, м высота ширина длина
2,4
1,94
10,8
13. Масса, т	14

3. Определение диаметра и глубины шпура

3.1 Глубина шпуров

Принимаем глубину шпуров исходя из технической возможности бурильной установки:

Врубовые – 2 м

Отбойные – 1,5 м

Оконтуривающие – 1,55

3.2 Диаметр шпуров

Диаметр шпуров принимаем исходя из технической характеристики бурильной установки (диаметр коронки - 36-56 мм) – 42 мм.

4. Выбор типа ВВ

Учитывая горнотехнические и горно-геологические условия проведения горной выработки, принимаем ВВ второго класса – Аммонит № 6ЖВ в патронах.

Патроны выпускаются диаметрами 32, 60 и 90 мм, весом 200-250 гр. 1400 гр. и 3000 гр.

Так как диаметр шпура 42 мм то наиболее подходящими будут патроны диаметром 32 мм, массой 250 гр. и длинной 25 см.

Характеристика аммонита №6ЖВ представлена в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Техническая характеристика аммонита №6ЖВ

Характеристики	Показатели
1. Плотность в патронах, гр/см³	1,0-1,2
2. Бризантность, мм	14-17
3. Работоспособность, см³	360-400
4. Объем газов, л/кг	945
5. Водоустойчивость	водоустойчивый
6. Примечание	Для пород средней крепости.
7. Составные части	АС + тротил + водоустойчивая селитра
8. Кислородный баланс, %	-0,53
9. Теплота взрыва, кДж/кг	4305
10. Идеальная работа взрыва, кДж/кг	3561

Конструкция шпуров

Выбираем сплошной заряд с одним патроном боевиком и прямым инициированием.

5. Определение удельного расхода В.В.

Удельный расход ВВ, кг/м³

кг/м³, (5.1)

где: e^-1– показатель обратный коэффициенту работоспособности, ;

P_>эт> – фугасность ВВ, принято за эталонное, см³

P_>х> – фугасность применяемого ВВ, см³

S_>пр> – площадь забоя выработки, м².

f – коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконов;

k_>уз> – коэффициент усиления зарядов, (1,2-1,3)

кг/м³

Проф. Н.М. Покровский предложил для расчета удельного расхода ВВ формулу:

кг/м³, (5.2)

где q_>эт> – нормальный удельный расход эталонного ВВ, кг/м². Для нашего случая q_>эт>=1,1кг/м³;

S_>1>– коэффициент, учитывающий структурные особенности пород S_>1>=1,5

– коэффициент зажима взрываемой породы =2

кг/м³

Ш.И. Ибраев предложил для расчета удельного расхода ВВ формулу

кг/м³, (5.3)

где: а_>выр> - коэффициент, зависящий от вида выработки a_>выр> = 0,3;

b_>кэ> - коэффициент относительной концентрации энергии в единице объема патронированного ВВ, b_>кэ> =1,2.

кг/м³

Рассчитав удельный расход принимаем q_>вв>=2,08 кг/м³

Врубовые шпуры заряжают ВВ с удельным расходом в 1,15-13,8 раз больше максимального значения удельного расхода (большие значения для более крепких пород).

кг/м³, (5.4)

Где q_>вр> – удельный расход ВВ на образование врубовой полости, кг/м³;

Q_>вp> – количество ВВ, размещаемого во врубовых шпурах, кг;

V_>вр> – объем врубовой полости;

К_>рад> – коэффициент разрушающего действия вруба, Крад=1,15-13,85.

кг/м³.

Удельный расход ВВ в оконтуривающих шпурах целесообразно уменьшать для снижения законтурного разрушения.

кг/м³, (5.5)

кг/м³.

Удельный расход ВВ в отбойных шпурах принимаем равным расчетному удельному расходу ВВ

кг/м³.

Ориентировочное количество шпуров,

, (5.6)

где: - коэффициент заполнения шпура, доли ед.;

- плотность заряжания, =1000 кг/м³.

шт.

Линия наименьшего сопротивления, м.

, (5.7)

Длина уходки, м.

(5.8)

Где КИШ - коэффициент использования шпура, доли ед.

6. Выбор способа инициирования

В качестве способа инициирования зарядов примем электрический. Для взрывания врубовых шпуров используем ЭД мгновенного действия типа ЭД–8–Ж, отбойных – ЭДКЗ–ПМ–15 с замедлением 15 мс, оконтуривающих ЭДКЗ–ПМ–15 с замедлением 30 мс и ЭДКЗ–ПМ–15 с замедлением 45 мс для отбивания почвы забоя.

Соединение Э.Д. примем последовательное.

Сопротивление взрывной сети, Ом

, (6.1)

где - число ЭД, шт.;

- сопротивление электродетонатора, Ом;

- сопротивление магистрального кабеля, Ом.

Среднее сопротивление электродетонаторов ЭД–8–Ж и ЭДКЗ–ПМ–15 составляет 2,5 Ом (=2,5 Ом).

Сопротивление магистральных проводов можно найти по формуле:

Ом, (6.2)

где - длина магистрального провода, м;

- удельное сопротивление магистральных проводов, Ом/м.

, м (6.3)

где - радиус безопасной зоны, м.

1,1 – коэффициент, учитывающий непрямолинейность прокладки магистрали.

Определим радиус безопасной зоны:

м, (6.4)

где Q –масса заряда, кг;

k_>B> – коэффициент пропорциональности, равный 50.

В качестве магистральных проводов выбираем провод марки ЭВ. Характеристика этого провода приведена в таблице 6.1

Таблица 6.1.

Марка провода	Число жил	Сечение жилы, мм²	Сопротивление 1 км провода, Ом	Масса 1 км провода, кг
ЭВ	1	0,2	100	6,6

Ом

Ом.

Ток в сети, А

, (6.5)

где - напряжение взрывного прибора ПИВ – 100М, В.

Условие безотказности выполняется, т.е. . Гарантийный ток при постоянном напряжении составляет 1 А.

7. Выбор типа вруба, числа и схемы расположения врубовых шпуров

Примем прямой призматический вруб с холостой центральной скважиной для увеличения площади обнажения.

Прямой вруб - это совокупность параллельных заряжаемых шпуров и компенсационных холостых скважин (шпуров), взаимное расположение которых с учетом предельных л.н.с. обеспечивает при взрывании в установленной последовательности образование врубовой полости заданной глубины, площадь поперечного сечения которой (размером не менее 1  1 м²) необходима и достаточна для последующей отбойки массива горных пород в пределах поперечного сечения проводимой выработки с постоянной л.н.с. отбойных шпуров и коэффициентом их использования, близким к единице.

Прямой вруб имеет следующие достоинства:

1. Величина подвигания не зависит от ширины выработки. Это положение чисто теоретическое. Практически отклонение шпуров от заданного направления и их запрессовка ограничивают величину подвигания.

2. Высокая эффективность вруба в крепких породах. В производственных условиях в породах, склонных к пластической деформации, для полного выброса взорванной породы из вруба иногда в холостой шпур помещают дополнительный заряд ВВ, взрываемый после взрыва остальных. Тип ВВ для дополнительного заряда выбирают по чувствительности его к детонации, так как в случае высокой чувствительности дополнительный заряд может взорваться одновременно с другими зарядами, что приводит к запрессовыванию взорванной породы.

3. Малый разброс породы, который определяется направлением отбойки, влечет за собой повышение производительности погрузки в забое и уменьшение нежелательных последствий взрыва.

4. Позволяет создать максимальную концентрацию бурового оборудования у забоя, что важно для осуществления скоростного сооружения выработок. В перспективе применение прямого вруба позволит полностью механизировать и автоматизировать процесс бурения шпуров.

К недостаткам прямого вруба относятся:

Трудоемкость бурения компенсационных скважин большого диаметра (в случае применения соответствующей конструкции прямого вруба);

Недостаточное исследование процессов, происходящих при взрыве прямого вруба, что затрудняет определять параметры прямого вруба в конкретных условиях.

8. Определение параметров заложения шпуров

При построении схемы расположения шпуров, число шпуров, установленных расчетным путем, можно корректировать исходя из условий целесообразного их размещения на забое. Сначала размещают врубовые шпуры, а после, на оставшейся площади забоя, располагают вспомогательные, отбойные и оконтуривающие. Объем взрываемой породы, приходящейся на один врубовый шпур, должен быть меньше, чем для отбойного шпура, так как врубовые заряды работают в условиях интенсивного "зажима" и одной свободной поверхности, их глубина должна быть на 10-20 % больше остальных.

Длину отбойных и оконтуривающих шпуров примем 1,55 метра.

Длина врубовых шпуров – 2 м

В качестве забойки примем щебень. Длина забойки 0,5м.

Для оконтуривающих шпуров применим контурное взрывание по методу зарядов пониженной бризантности. К этим зарядам относятся заряды, имеющие меньшую зону бризантности по сравнению с зарядами на основных взрывных работах. Понижение бризантности зарядов достигается включением в конструкцию заряда специальных конструктивных элементов в виде полостей (воздушных или заполненных инертными материалами).

Аммонит №6ЖВ передает детонацию на расстоянии 5,32 см. Поэтому для контурного взрывания оставим воздушные промежутки между патронами длиной 5 см.

9. Показатели буровзрывных работ

Перечень основных показателей буровзрывных работ приведен в таблице 9.1.

Таблица 9.1 Показатели буровзрывных работ

Группа взрываемых шпуров	Количество шпуров в группе	Расчетные параметры шпуров по очередности взрывания	Параметры патронов ВВ	Проектные параметры
Удельный расход ВВ, кг/м³	Размер полости, м²	Глубина шпуров, м	Заряд ВВ шпура, кг	Объем отбиваемой породы, м³	Диаметр	Длина	Масса	Количество патронов ВВ в шпуре, шт.	Масса заряда ВВ в шпуре, кг	Длина заряда ВВ в шпуре, м	Длина забойки в шпуре, м	Коэффициент заполнения шпура	Фактический удельный расход ВВ, кг/м³
Врубовые	4	15,6	0,16	2	1,41	0,36	0,032	0,25	0,25	7	1,75	1,75	0,5	0,78	16,59
Отбойные	4	2,08	1,05	1,5	1,21	2,10	0,032	0,25	0,25	6	1,50	1,50	0,5	0,75	2,48
Оконтуривающие	10	1,87	2,79	1,55	1,17	5,44	0,032	0,25	0,25	5	1,25	1,45	0,5	0,74	1,96
Сумма на заходку		19,55	4			7,90									21,03

10. Технико-экономические показатели

Таблица 9.2

Показатели	Значения
Условия проходки	Не обводненная, не опасная
Площадь сечения, м²	9
Коэффициент крепости	10-12
Продвигание забоя, м	1,9
Диаметр шпуров, мм	42
Число шпуров на цикл (в т.ч. заряженных), шт.	19(18)
Глубина шпуров, м	2
Количество шпуров на 1м² площади забоя, шт.	4
Удельный расход ВВ, кг/м³	2,08
Удельный расход шпурометров, м/м³	4,6
Коэффициент использование шпура	0,95
Расход детонаторов, шт.	18
Расход проводов, м	396

бурильная взрывание горная выработка

11. Правила безопасности при ведении взрывных работ в горной выработки

Проверка детонаторов и ВВ при получении с расходных складов.

Перед выдачей электродетонаторы должны быть проверены по внешнему виду и электрическому сопротивлению, а также пронумерованы в помещении склада взрывчатых материалов или в других установленных местах на открытом воздухе под навесом в соответствии с инструкциями (техническими условиями).

При проверке электродетонатор должен помещаться в футерованную металлическую трубу, за щит или в специальное устройство, исключающее поражение людей в случае взрыва. Провода электродетонаторов после проверки их сопротивления должны быть замкнуты накоротко и в таком положении находиться до момента присоединения к взрывной сети. При выполнении этой операции на рабочем столе проверяющего должно быть не более 100 электродетонаторов. Источники освещения на столе не должны находиться.

Электровзрывные сети должны иметь исправную изоляцию, надежные электрические соединения.

Концы проводов и жил кабелей должны быть тщательно зачищены, плотно соединены (срощены) и соединения (сростки) изолированы при помощи специальных зажимов или других средств.

После проверки отбирают ЭД одинакового сопротивления. При получении патроны ВВ подвергают наружному осмотру.

Доставка ВВ к местам производства ВВ

Взрывчатые вещества и средства инициирования необходимо доставлять и перевозить к местам производства взрывных работ раздельно в сумках, кассетах, заводской упаковке и т.п. Средства инициирования или боевики с детонаторами могут переноситься (кроме погрузочно-разгрузочных операций) только взрывниками, при этом они должны помещаться в сумки с жесткими ячейками (кассеты, ящики), покрытыми внутри мягким материалом.

При совместной доставке средств инициирования и ВВ взрывник может переносить не более 12 кг взрывчатых материалов. Масса боевиков, переносимых взрывником, не должна превышать 10 кг.

При переносе в сумках ВВ без средств инициирования норма может быть увеличиваться до 24 кг.

При переносе ВВ в заводской упаковке их количество должно быть в пределах действующих норм переноски тяжести.

В нашем случае взрывник несет боевики с детонаторами массой 4,5 кг, упакованные в сумку с жесткими ячейками, а помощник несет 21 кг ВВ.

Изготовление боевиков.

Боевики должны изготавливаться на местах производства работ или в других местах, установленных руководителем предприятия, в количествах, требующих для взрывания зарядов за один прием.

При проходке стволов шахт с поверхности боевики должны изготавливаться в будках.

Детонаторы должны вводиться в боевик на полную глубину и надежно фиксироваться. При этом используемые для образования углублений иглы необходимо изготавливать из материалов, не дающих искр.

Боевики из прессованных или литых ВВ разрешается изготавливать только из патронов с гнезда заводского изготовления. Расширять или углублять имеющееся гнездо запрещается.

Коммутация электровзрывных сетей

Электровзрывная сеть должна быть двухпроводной. Использование воды, земли, труб, рельсов, канатов и т.п. в качестве одного из проводников запрещается. До начала заряжания взрывник обязан осмотреть взрывную магистраль, соединительные провода, убедиться в исправности сети.

Запрещается монтировать электровзрывную сеть в направлении от источника тока или включающего ток устройства к заряду.

В каждый электродетонатор должен поступать ток силой не менее установленной ГОСТ (техническими условиями).

Запрещается проводить электрическое взрывание непосредственно от силовой или осветительной сети без предназначенных для этого устройств.

Концы проводов смонтированной части электровзрывной сети должны быть замкнуты накоротко все время, предшествующее подсоединению их к проводам следующей части электровзрывной сети. Запрещается присоединение проводов уже смонтированной части электровзрывной сети к следующим проводам, пока противоположные концы последних не замкнуты накоротко.

Концы магистральных проводов электровзрывной сети также должны быть замкнуты в течение всего времени до присоединения их к клеммам прибора или устройства, подающего напряжение для взрывания.

Со всех электроустановок, кабелей, контактных и воздушных проводов и других источников электроэнергии (в том числе источников опасных электромагнитных излучений), действующих в зоне монтажа электровзрывной сети, напряжение должно быть снято с момента монтажа сети.

В подземных условиях в зону монтажа электровзрывной сети необходимо включать выработки, в которых монтируется такая сеть.

После монтажа и осмотра электровзрывной сети необходимо проверить ее токопроводимость. При проверке токопроводимости сети взрывперсонал должен находиться вне опасной зоны.

Проверка цепи

Цепь проверяется контрольно измерительными приборами. Сопротивление цепи должно соответствовать сопротивлению рассчитанному в паспорте БВР.

Контрольно-измерительные приборы должны проходить государственную поверку в органах метрологической службы по согласованным графикам.) электровзрывную сеть, замкнуть накоротко ее концы, взять с собой ключ от прибора (ящика, в котором находится взрывное устройство) и только после этого выяснить причину отказа.

Взрывные машинки

Взрывные приборы (машинки) и взрывные стационарные устройства должны храниться в местах, исключающих доступ к ним посторонних лиц.

Ключи от взрывных приборов (машинок) при производстве взрывных работ должны находиться у взрывника (мастера-взрывника) или руководителя взрывных работ.

В каждой организации на основании типового положения должен быть определен порядок хранения, выдачи и технического обслуживания приборов и устройств взрывания, а также контрольно-измерительных приборов.

Взрывные приборы (машинки) перед выдачей взрывникам должны проверяться согласно инструкциям по эксплуатации на соответствие установленным техническим характеристикам, в том числе на развиваемый ток, импульс тока; на шахтах (рудниках), опасных по газу или пыли, кроме того, - на длительность импульса напряжения. Указанную проверку могут выполнять специально подготовленные лица.

Ликвидация отказавших зарядов.

Во всех случаях, когда заряды не могут быть взорваны по причинам технического характера, они рассматриваются как отказы.

Каждый должен быть записан в журнал регистрации отказов взрывных работ.

При обнаружении отказа на земной поверхности взрывник должен выставить отличительный знак у невзорвавшегося заряда, а подземных условиях – закрестить забой выработки и во всех случаях уведомить лицо технического надзора.

Работы, связанные с ликвидацией отказов, в том числе на земной поверхности, должны проводиться под руководство лица технического надзора в соответствии с инструкцией, утвержденной руководителем предприятия по согласованию с органом Госгортехнадзора.

В местах отказов запрещается какие-либо процессы, не связанные с их ликвидацией. В угольных шахтах до работ по ликвидации отказа отбитый уголь должен быть убран из забоя. Провода обнаруженного детонатора в отказавшем заряде необходимо замкнуть накоротко.

Список литературы

Единые правила безопасности при взрывных работах //Безопасность при взрывных работах. Сб. документов. – Вып.1. Сер.13. – М.: НТЦ по безопасности в промышленности, 2001.

Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. М. Недра, 1983. УДК 622.233:622.235.02 (075.8).

Справочник взрывника. Под ред. проф., д.т.н. Б.Н.Кутузова. М. Недра, 1988. УДК 622.235-05(035).

Справочник по горнорудному делу. Под. ред. В.А.Гребенюка, Я.С.Пыжьянова, И.Е.Ерофеева. М. Недра, 1983. УДК 622.272.06:622.34 (035).

Покровский Н.М. Технология строительства подземных сооружений и шахт. Часть 1. Технология сооружения горизонтальных выработок и тоннелей. М. Недра, 1977. УДК 622.261.2 (075.8).