Практикум для организации самостоятельной работы студентов, обучающихся по направлению подготовки 130400 «Горное дело»

- ударно-вращательное (разрушение осуществляется ударами вращающейся коронкой);
- вращательно-ударное (разрушение осуществляется вращающейся коронкой при ударах и повышенном осевом усилии подачи коронки на забой;
- шарошечное (порода раздавливается зубками перекатывающегося по забою бурового инструмента (шарошки) при большом усилии подачи).
На рудниках в крепких породах применяют при бурении шпуров буровые установки, именуемые перфораторами. Способ бурения ударно-поворотный. Они относятся к переносным установкам и в зависимости от веса и типа называются ручными, телескопными и колонковыми. Вес перфораторов изменяется от 18 до 60 кг и более. Телескопными перфораторами бурят только восходящие шпуры, им не нужны пневмоподдержки и потому они удобны в восстающих выработках.
Взрывные работы. Взрывом называется чрезвычайно быстрый переход вещества или системы веществ из твердого или жидкого состояния в газообразное, сопровождающееся таким же быстрым превращением энергии в механическую работу.
Взрывчатыми веществами называют химические соединения или механические смеси, которые под действием внешних факторов могут чрезвычайно быстро превращаться в другие соединения с выделением тепла и газоборазных продуктов, способных производить разрушение и перемещение окружающей среды.
Распространение процесса взрывчатого превращения (со скоростью несколько тысяч метров в секунду) называется детонацией, а способность к началу детонации под действием начального импульса называется чувствительностью ВВ.
Каждое ВВ имеет комплекс характеристик, которые определяют его технические возможности и область применения. Основными промышленными ВВ, применяемыми в рудных шахтах, являются аммиачно-селитренные ВВ, представляющие собой смеси аммиачной селитры с взрывчатыми и не взрывчатыми (горючими) веществами (см. табл. 3.5.).
Таблица3. 5. Характеристики гранулированных ВВ, применяемых на шахтах и рудниках,
неопасных по взрыву газа и пыли

Наименование ВВ	Расчетные характеристики			Экспериментальные характеристики
	Кислородный баланс,%	Теплота взрыва, кДж/кг	Объем газов взрыва, л/кг	Насыпная плотность ВВ, г/см	Скорость детонации, км/с	Чувствительность к удару,%
Граммонит 79/21	+0,02	4285	895	0,8-0,85	3,2-4,0	12-24
Гранулит АС-4	+0,41	4522	907	0,85-0,90	2,6-3,5	4-12
Гранулит АС-8	+0,34	5191	847	0,87-0,95	3,0-3,6	8-12
Гранулит М	+0,14	3852	980	0,78-0,92	2,5-3,6	0-8

Зарядом называется определенное количество ВВ, подготовленное к взрыву. Заряды классифицируются по форме, по строению и способу размещения во взрываемом массиве. По способу приложения (размещения) к взрываемому объекту заряды разделяют на наружные и внутренние. Наружные еще называют накладными. Системная характеристика исполнения зарядов ВВ представлена в табл. 3.6.
Таблица 3.6.
Системная характеристика конструктивно-технологического исполнения зарядов ВВ

СТРУКТУРНЫЙ ПРИЗНАК	ВЫРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ
1. Положение единичного заряда относительно разрушаемого объекта (массива)	а) накладные, (наружные), б) углубленные (погруженные, внутренние)
2. Соотношение геометрических размеров единичного заряда (тип заряда)	а) точечный заряд (сосредоточенный), б) линейный заряд: 1 – шпуровой, 2 – скважинный, в) площадной заряд
3. Состав заряда	а) не совокупный (одиночный,единичный) заряд, б) совокупный заряд: 1 – совокупность двух элементарных зарядов, 2 - совокупность N элементарных зарядов
4. Внутренняя структура единичного заряда	а) сплошной, (массивный) заряд, б) рассредоточенный
4. Характер взаимодействия зарядов, составляющих совокупный заряд (зарядное устройство)	а) без взаимодействия, б) со взаимодействием: 1 – по линии, 2 – по площади, 3 – по объему
5. Характер работы взрыва	а) заряды дробления (разрушения), б) заряды выброса, в) заряды камуфлектные

Пространство или горная выработка, предназначенная для размещения в ней заряда ВВ, называется зарядной камерой. В зависимости от формы и сечения эти выработки называются шпурами, скважинами, камерами или котловыми шпурами и скважинами, если они имеют расширение, созданное предварительно путем взрывания определенного количества ВВ.

Заряды ВВ в зарядных камерах могут размещаться в оболочке (патронами)или россыпью. Совокупность операций по размещению ВВ в зарядных камерах с подготовкой к взрыванию называется заряжанием. В заряжание входит подготовка и установка боевиков, а также забойка – заполнение свободной части полости инертным материалом или водой для повышения эффективности работы взрыва. Зарядная камера с определенными размерами размещенных в ней составных частей заряда, средств инициирования и забойки называется конструкцией заряда. По виду применяемой зарядной камеры выделяют методы взрывных работ: метод шпуровых зарядов, метод скважинных зарядов, метод минных зарядов, метод накладных зарядов и т.д.
При проведении единичных выработок вскрытия, подготовительно-нарезных выработок в крепких породах широко используют метод шпуровых зарядов. Метод характеризуется набором показателей, определяющих его эффективность. Так, метод шпуровых зарядов при проходке горных выработок характеризуется: числом шпуров определенного функционального назначения (врубовых, основных, оконтуривающих), их глубиной, диаметром, коэффициентами использования шпура под заряд и по отрыву или уходу, удельным расходом ВВ и средств инициирования (СИ).
З а каждый цикл проходки горной выработки выбуривают комплект из врубовых, отбойных (основных) и оконтуривающих шпуров. Врубовые шпуры предназначены для образования рабочей плоскости обнажения массива за счет его частичного разрушения и выброса, отбойные – для разрушения основной части разрушаемого массива, а оконтуривающие – для доведения сечения выработки до проектных размеров и формы. Примеры схем расположения шпуров во врубах приведены на рис. 3.2, 3.3 , схема расположения всех шпуров в забое горизонтальной выработки – на рис.3.2 .
Рис. 3.2. Конструкции прямых врубов, применяемые на рудниках Норильского комбината: а –прямой треугольный вруб с центральной компенсационной скважиной; б – вруб типа «Коромант»; в – вруб с донным зарядом выброса; г, д – призматические врубы с донным зарядом выброса, е – призматический двухсекционный вруб

Рис. 3.3. Схема усиленного двухсекционного ярусного вруба (Норильский ГМК): А – патрон-боевие; Б – заряд гранулированного ВВ; В - забойка

Рис. 3.4. Схема расположения шпуров при различной глубине заходки: а – глубина заходки 4м; б – глубина 5-6м; в – глубина 4-6м; в случаях а, б – диаметр шпуров 40мм, в случае в – 60мм.

Рис. 3.5. Схема расположения шпуров (а) и конструкция зарядов: при патронированных (б) и россыпрых (в) ВВ; 1 – патроны-боевики; 2 – патронированное ВВ; 3 – фальш-патроны; 4 – детонирующий шнур; 5 – огнепроводный шнур, 6 – россыпное ВВ; 7 – деревянная рейка (Норильский ГМК).

Глубина шпуров при бурении их ручными перфораторами на пневмоподдержках обычно составляет 1.6 – 1.8 м. Для самоходных буровых установок наименьшая трудоемкость проведения выработок достигает при глубине шпуров 2.1 – 3.6 м. В забоях с неустойчивыми породами глубина шпуров не должна превышать 0.5 – 0.9 ширины выработки. Число шпуров вначале определяется расчетным путем по общему объему взрываемого массива, удельному расходу ВВ на1м, плотности заряжания и конструкции заряда, окончательно оно устанавливается по результатам опытных взрывов.
Буровзрывной способ разрушения массива должен обеспечить заданные размеры и форму поперечного сечения выработки, равномерное дробление породы, сосредоточенный отброс породы от забоя и высокий коэффициент использования шпура по уходу (КИШ). Выполнение этих условий зависит от типа применяемого ВВ, величины и конструкции заряда, особенностей вруба, числа и глубины шпуров. Создание таких условий обеспечивается правильным выбором исполнения паспорта буровзрывных работ (БВР) на основе знания закономерностей работы взрыва в конкретной ситуации.