Технология работ с буровзрывной выемкой угля

Технология работ с буровзрывной выемкой угля

Технология очистных работ с отбойкой угля буровзрывным способом применяется в условиях, где механизация очистных работ трудно осуществима: при отработке крутых пластов щитовой системой или камерным способом, под гибким перекрытием, наклонными слоями, а также при отработке нарушенных пластов и пластов с труднообрушаемой кровлей.
Разрушения угольного массива взрывным способом происходит за счет энергии расширяющихся газов, освобождающихся в результате разложения (взрыва) специальных взрывчатых веществ (ВВ) под влиянием внешнего воздействия.

Основные понятия

.

Взрыв – процесс высвобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за весьма короткий промежуток времени. Взрыв – химический, физический, ядерный. Химический взрыв – окисление кислородом химических элементов, т.е. быстрое горение веществ.
Скорость взрывчатого разложения ВВ, используемых в горной промышленности, 6000- 8000 м\с, температура до 40000С. При взрыве 1кг ВВ образуется от 500 до 1000л газов.
Различают: детонацию, взрывное горение и выгорание.
Детонация – взрыв с постоянной и максимальной для данного вещества и в данных условиях сверхзвуковой скоростью. Характеризуется прохождением по заряду детонационной волны (волны сжатия).
Взрывное горение – взрыв, протекающий со скоростью нескольких сотен м/с (взрыв дымного пороха от искры или пламени).
Выгорание – переход детонации в горение со скоростью несколько десятков м/с.
Взрывчатые вещества – химические соединения или смеси химических веществ, способные взрываться под влиянием внешнего импульса (нагрев, удар, взрыв другого ВВ) с выделением большого количества тепла и газа.
Работоспособность ВВ – способность ВВ производить работу, в см3. (130-500см3). В свинцовой бомбе взрывают ВВ и замеряют полость.
Для размещения заряда в массиве горных пород образуют полость – шпур, скважину или выработку (камеру). Соответственно и методы взрывных работ называют методами шпуровых, скважинных или камерных зарядов. Диаметр шпуров обычно составляет 30 – 75 мм, а глубина - до 5м. Шпуры, имеющие диаметр более 75мми глубину более 3м, называют скважинами.

Схема расположения шпуров в забое выработки

l- глубина шпура – проекция длины шпура на горизонтальную ось выработки. При взрывании зарядов порода разрушается не на всю глубину шпура l, остается неиспользованная часть шпуров («стаканы»). Подвигание забоя выработки в результате взрыва называется величиной заходки или полезной глубиной шпура lз. Коэффициент использования шпура – киш – отношение величины заходки к глубине шпура.
Пример: при глубине шпура 2,5 м забой подвинулся на 2м, киш = 2/2,5 = 0,8.
W- линия наименьшего сопротивления – кратчайшее расстояние от центра заряда до открытой поверхности (обнажения). Линия наименьшего сопротивления по углю не менее 50см, и не менее 30см по породе.

Правильное расположение шпуров в забое выработки должно обеспечить отрыв горной массы по проектному контуру выработки с наибольшим коэффициентом использования шпуров, равномерное дробление угля, исключить возможность подрыва соседних шпуров и выброс невзорвавшихся патронов ВВ. При проведении выработок шпуры разделяют на врубовые, отбойные, вспомогательные и оконтуривающие.

Способы бурения шпуров.

Различают следующие виды бурения шпуров: вращательное, ударно – поворотное, ударно – вращательное и вращательно – ударное.

Буровой инструмент.
а – бур, состоит из штанги 2, резца 1. Штанга имеет хвостовик 3, которым она вставляется в патрон бурильной машины.
Резцы: а – угольный, б – породный.
1 – корпус, 2 – хвостовик, 3 – перья. Передняя грань резца 4 обращена в сторону вращения, она армируется пластинкой твердого сплава 5. Задняя грань обращена в сторону забоя шпура. Пересечение передней и задней граней образует главную режущую кромку.

Сущность вращательного способа состоит в том, что резец под действием усилия внедряется в породу и скалывает её. При увеличении крепости пород, увеличивается усилие, прилагаемое к резцу. Поэтому область применения вращательного бурения ограничивается крепостью пород f = 6-8.
Достоинства: непрерывность процесса, высокая производительность; разрушение породы крупным срезом, что уменьшает пылеобразование; относительно небольшая вибрация.
Недостатки: ограниченная область применения по крепости
Бурильные машины вращательного бурения: ручные электросверла и пневмосверла, в том числе и принудительной подачей – СЭР19М, ЭР14Д2М, ЭР18Д2М, ЭРП18Д2М; электрогидравлические буры ЭБГП1; бурильные установки типа БУЭ, БКГ.

Ударно – поворотное бурение: клиновидный инструмент внедряется в породу под действием кратковременной нагрузки (удара), направленной по оси инструмента. После каждого удара инструмент отскакивает от забоя и поворачивается на некоторый угол – 10-200. Разрушенную породу удаляют из шпура промывкой или продувкой.
Достоинства: возможность бурить породы любой крепости.

меньшая производительность, чем при вращательном способе, значительное пылеобразование, вибрация, шум.

Переносные и колонковые перфораторы
Ударно – вращательное – можно рассматривать как ударное с непрерывным вращением инструмента. В основном применяется в буровых агрегатах рудной промышленности при бурении скважин в крепких абразивных породах.
Вращательно – ударное представляет собой сочетание двух способов, при которых на бур действует большое осевое усилие, большой крутящий момент и ударная нагрузка. Применяется в длинноходовых бурильных машинах.
Бурильные установки типа БУР, БУКС, БУ, СБУ2М.

ЭР18Д2М	Анкероустановщик

 

Пневмобур	Буровая установка

Средства инициирования.

Средства инициирования – ВВ, применяемые в качестве начального импульса (капсюли – детонаторы, детонирующий шнур, электродетонаторы).

Электродетонаторы

Электродетонаторы.

Электродетонаторы (ЭД) бывают мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия. В шахтах опасных по газу и пыли разрешены к применению только электродетонаторы и только мгновенного и короткозамедленного действия. ЭД мгновенного действия (Рис16а) представляет собой капсюль – детонатор, снабженный электровоспламенителем. Электровоспламенитель состоит из двух медных проводов 1 в пластиковой изоляции длиной 1,5 – 4м, мостика накаливания 3, помещенного в воспламенительный состав 4. Электровоспламенитель закрепляют обжатием гильзы вокруг пластиковой пробки 2, через которую проходят провода. В ЭД короткозамедленного (ЭДКЗ) действия между воспламенителем и первичным инициатором размещают замедлитель 5. Для шахт опасных по газу и пыли предохранительные детонаторы ЭД-8ПМ и ЭДКЗ-ОП со временем срабатывания 0-6мс. ЭД короткозамедленного действия выпускаются марки ЭДКЗ-ПМ-15 семи ступеней замедления через 15 мс; марки ЭДКЗ-ПМ-25 четырех ступеней замедления через 25мс. Номера ступеней замедления указаны на металлической бирке, прикрепленной к проводу ЭД.

Подготовка выработки к взрывным работам.

1 – забой должен иметь хорошее и непрерывное проветривание;
2 – оборудование и инструменты должны быть убраны и надежно защищены;
3 – крепь должна соответствовать паспорту крепления;
4 – на расстоянии не менее 20м не должно быть неубранной породы и других предметов, загромождающих её более чем на 1/3;
5 – мастер – взрывник должен проверить соответствие шпуров паспорту БВР;
6 – шпуры должны быть очищены от буровой мелочи;
7 – запас забоечного материала – суточный в забое, 3-х суточный – в устье;

Взрывные работы запрещаются:

1 – при нарушении проветривания;
2 – при отставании постоянного крепления более, чем указано в паспорте крепления;
3 – при отсутствии запаса забоечного материала;
4 – при отсутствии средств борьбы с пылью;
5 – при отсутствии в забое чищалки и точеной трамбовки;
6 – при содержании СН4 1% и более;
7 – при отсутствии приборов контроля СН4;
8 – все легковоспламеняющиеся материалы должны быть убраны из забоя на расстояние более 30м.

Перед началом заряжания на границах запретной (опасной) зоны должны быть выставлены посты, обеспечивающие ее охрану, а люди, не занятые заряжанием, выведены в безопасные места лицом технического надзора или по его поручению взрывником. Постовым запрещается поручать работу, не связанную с выполнением прямых обязанностей. В подземных выработках с исходящей струей воздуха, по которым направляются продукты взрыва, посты не выставляются. Эти выработки должны быть ограждены аншлагами с надписями, запрещающими вход в опасную зону. Расположение постов охраны, аншлагов, места укрытия людей и мастера – взрывника указывается в паспорте БВР.

Примеры добычи угля буровзрывным способом.

В настоящее время добыча угля на пологих и наклонных пластах полностью механизирована и рассматривать буровзрывную выемку угля можно только, как историю горных работ. Буровзрывная технология в наши дни находит еще применение на крутопадающих пластах при щитовых и камерных системах разработки.

Технология работ с буровзрывной выемкой угля

Технология очистных работ с отбойкой угля буровзрывным способом применяется в условиях, где механизация очистных работ трудно осуществима: при отработке крутых пластов щитовой системой или камерным способом, под гибким перекрытием, наклонными слоями, а также при отработке нарушенных пластов и пластов с труднообрушаемой кровлей.
Разрушения угольного массива взрывным способом происходит за счет энергии расширяющихся газов, освобождающихся в результате разложения (взрыва) специальных взрывчатых веществ (ВВ) под влиянием внешнего воздействия.

Основные понятия

.

Взрыв – процесс высвобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за весьма короткий промежуток времени. Взрыв – химический, физический, ядерный. Химический взрыв – окисление кислородом химических элементов, т.е. быстрое горение веществ.
Скорость взрывчатого разложения ВВ, используемых в горной промышленности, 6000- 8000 м\с, температура до 40000С. При взрыве 1кг ВВ образуется от 500 до 1000л газов.
Различают: детонацию, взрывное горение и выгорание.
Детонация – взрыв с постоянной и максимальной для данного вещества и в данных условиях сверхзвуковой скоростью. Характеризуется прохождением по заряду детонационной волны (волны сжатия).
Взрывное горение – взрыв, протекающий со скоростью нескольких сотен м/с (взрыв дымного пороха от искры или пламени).
Выгорание – переход детонации в горение со скоростью несколько десятков м/с.
Взрывчатые вещества – химические соединения или смеси химических веществ, способные взрываться под влиянием внешнего импульса (нагрев, удар, взрыв другого ВВ) с выделением большого количества тепла и газа.
Работоспособность ВВ – способность ВВ производить работу, в см3. (130-500см3). В свинцовой бомбе взрывают ВВ и замеряют полость.
Для размещения заряда в массиве горных пород образуют полость – шпур, скважину или выработку (камеру). Соответственно и методы взрывных работ называют методами шпуровых, скважинных или камерных зарядов. Диаметр шпуров обычно составляет 30 – 75 мм, а глубина - до 5м. Шпуры, имеющие диаметр более 75мми глубину более 3м, называют скважинами.

Схема расположения шпуров в забое выработки

l- глубина шпура – проекция длины шпура на горизонтальную ось выработки. При взрывании зарядов порода разрушается не на всю глубину шпура l, остается неиспользованная часть шпуров («стаканы»). Подвигание забоя выработки в результате взрыва называется величиной заходки или полезной глубиной шпура lз. Коэффициент использования шпура – киш – отношение величины заходки к глубине шпура.
Пример: при глубине шпура 2,5 м забой подвинулся на 2м, киш = 2/2,5 = 0,8.
W- линия наименьшего сопротивления – кратчайшее расстояние от центра заряда до открытой поверхности (обнажения). Линия наименьшего сопротивления по углю не менее 50см, и не менее 30см по породе.

Правильное расположение шпуров в забое выработки должно обеспечить отрыв горной массы по проектному контуру выработки с наибольшим коэффициентом использования шпуров, равномерное дробление угля, исключить возможность подрыва соседних шпуров и выброс невзорвавшихся патронов ВВ. При проведении выработок шпуры разделяют на врубовые, отбойные, вспомогательные и оконтуривающие.