455000 Челябинская область
г. Магнитогорск, ул. Комсомольская,
д. 17
+7 (902) 86-228-45
+7 (3519) 23-20-93

Технология работ с буровзрывной выемкой угля

Вверх на один уровень

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.

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 шпуракиш – 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.

Схема расположения шпуров в забое с одним обнажением

Врубовые шпуры (1-4), предназначены для предварительного образования врубовой полости и создания дополнительных плоскостей обнажения в массиве породы в пределах контура выработки. Врубовые шпуры бурят обычно на 0,2-0,3 м глубже остальных и взрывают заряды во врубовых шпурах первыми.
Вспомогательные шпуры (5-12) взрывают вслед за врубовыми, они расширяют первоначальный вруб и облегчают работу зарядов оконтуривающих шпуров.
Оконтуривающие шпуры (13-25) взрывают вслед за вспомогательными шпурами, они придают выработки необходимую форму и размеры.
Для повышения эффективности взрыва и уменьшения отброса угля от забоя врубовые и вспомогательные шпуры могут взрываться в несколько очередей с применением электродетонаторов короткозамедленного действия. Нужно правильно выбрать интервалы замедлений между очередями взрываний. Число шпуров в каждой группе определяется паспортом буровзрывных работ.

Врубовые шпуры (1,2,3,4)- взрывают первыми.
Отбойные (5,6,7,8)- взрывают вслед за врубовыми.
Отбойные (9,10,11,12)- взрывают вслед за 5,6,7,8. и т.д.

Взрывные работы разрешается выполнять только в соответствии с утвержденным паспортом взрывных работ. Паспорт составляет начальник участка, подписывают начальник участка БВР, вентиляции и техники безопасности, утверждает главный инженер или директор шахты.

Паспорт БВР – технический документ, являющийся технологической схемой производства бурения и заряжания шпуров, а также инициирования зарядов. Разрабатывается в соответствии с требованиями ПБ и ЕПБ при ВР.
При составлении паспорта необходимо знать опасность шахты и выработки по газу и пыли, характеристики забоя - площадь забоя, мощность пласта, угол падения пласта, коэффициент крепости пород, время на заряжание, взрывание, проветривание и осмотр забоя. В паспорте указывают количество шпуров, подвигание забоя за цикл и объем взорванной горной массы, тип взрывчатых веществ и тип ЭД, длину шпура и очередность взрывания, схему расположения шпуров в забое, конструкцию заряда в шпуре, схемы водозавесы, схему проветривания, расположения постов охраны, предупреждающих знаков и места укрытия людей и мастера – взрывника. Далее указывают мероприятия по безопасности.

При изменении горно-геологических или технических условий паспорт должен быть пересмотрен и переутвержден в течение суток. Рабочие и ИТР, занятые при производстве БВР должны ознакомиться с паспортом по роспись.

Способы бурения шпуров.

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

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.

Меры безопасности при бурении шпуров.

Бурильные машины, установочные приспособления, буровой инструмент выбирается в зависимости от свойств пород, размеров поперечного сечения выработки, газоносности, абразивности, диаметра патрона ВВ и пр.

Необходимо: 1- перед началом бурения произвести оборку забоя с последующей разметкой шпуров в соответствии с паспортом БВР;
2 – при забуривании поддерживать штангу спец. приспособлением;
3 – не допускать присутствия людей в зоне работы манипулятора;
4 – применять рациональные способы бурения с учетом свойств горных пород и способов бурения;
5 – не допускать отклонения оси бурмашины от оси шпура и трение штанги о его стенки;
6 – следить за надежным креплением установочных приспособлений и бурильных машин на ней;
7 – во время бурения проходчик должен следить за тем, чтобы кабель, шланг или одежда не попали на вращающуюся штангу;
8 – запрещается бурение перфоратами, колонковыми электросверлами без промывки шпуров водой;
9 - запрещается при бурении использовать тупые резцы, работать в незастегнутой одежде, нажимать на ручное сверло стойками, затяжками и другими предметами;
10 – запрещается переносить эл. сверло и аппаратуру, находящуюся под напряжением или переносить, удерживая их за кабель.

Взрывчатые вещества и средств анициирования.

Все взрывчатые вещества делятся на 7 классов, первые два класса – это непредохранительные ВВ, а с третьего по седьмой – предохранительные, допущенные к применению в подземных выработках. Они различаются по цвету оболочки: Не предохранительные:
I класс – на открытых горных работах, цвет оболочки белый
II класс – для шахт не опасных по газу и пыли, цвет оболочки красный.
Предохранительные:
III класс – для шахт опасных по газу и пыли по породе – цвет синий.
АП – 5жв, ВП – 4
IV класс - для шахт опасных по газу и пыли по углю – цвет желтый.
ПЖВ-20, Т-19
V класс – повышенной предохранительности
Э-6, угленит №5, ПВП-1а VI класс – особопредохранительные,
Угленит 12ЦБ, патроны СП-1, П-12ЦБ.
VII класс – ионит- не воспламеняет метано – воздушную смесь в подвешенном состоянии при взрывании заряда массой 1кг. Для разбучивания зависшего угля в углеспускных печах.

Средства инициирования.

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

Сигналы при взрывных работах.

При производстве взрывных работ обязательна подача звуковых сигналов. Первый сигнал – предупредительный (один продолжительный). Подается при вводе опасной зоны. - подается после удаления людей из забоя, выставления постов и знаков охраны. По этому сигналу приступают к заряжанию шпуров.
Второй сигнал – боевой (два продолжительных). По этому сигналу проводится взрыв. – После заряжания, удаляются люди, которые участвовали в заряжании. Мастер – взрывник проверяет правильность заряжания и монтажа взрывной сети, удаляется в место своего укрытия, из которого подает сигнал и производит взрыв.
Третий сигнал – отбой (три коротких). Окончание взрывных работ. После проветривания забоя по времени, указанном в паспорте БВР, мастер – взрывник осматривает забой и подает три коротких сигнала, а лицо технического надзора дает разрешение на допуск людей в забой.

Конструкция шпурового заряда. Назначение и величина внутренней забойки при ВР.

Правильное расположение патрона-боевика в заряде

Зарядом называется определенной количество ВВ, подготовленное к взрыву. При заряжании шпуров разрешается пользоваться только круглым забойником. При этом каждый патрон заряда вводят в устье шпура, проталкивая им в шпур ранее введенные патроны, затем весь заряд забойником досылают до забоя шпура и легко прижимают. Это исключает образование промежутков между патронами, заполненных буровой мелочью, наличие которых может привести к неполному взрыву заряда или к выгоранию ВВ. Патрон – боевик досылают к заряду отдельно. Капсюль – детонатор должен быть направлен кумулятивным углублением ко дну шпура. Свободную от заряда часть шпура заполняют забойкой (чаще песок, глину или смесь песка с глиной). Если применяется гидрозабойка, то она помещается вслед за зарядом, а за ней – запирающая забойка из песка и глины.

Минимальная глубина шпура и величина забойки

Минимальная глубина шпура – 0,6м.
При взрывании по углю и породе минимальная величина забойки для всех забоечных материалов :
а) при глубине шпура 0,6 – 1,0м – половину глубины шпура;
б) при глубине шпура более 1,0 м – 0,5м;
в) при взрывании зарядов в скважинах – .
Минимальное расстояние от заряда ВВ до ближайшей поверхности по углю – не менее 0,5м, и не менее 0,3м по породе.

Предупреждение выгорания шпуровых зарядов.

Неустойчивая детонация может привести к выгоранию ВВ в шпурах и вызвать взрыв газа метана или угольной пыли. Причины неустойчивой детонации: недостаточная мощность детонатора, неравномерная плотность ВВ, повышенная влажность, слеживаемость; переуплотнение ВВ в процессе взрывных работ (сближенные заряды), образование пылевых пробок или воздушных промежутков между патронами при заряде, увлажнение ВВ в мокрых шпурах. Необходимо применять доброкачественные ВВ, правильно заряжать шпуры, следить за минимально – допустимыми расстояниями между зарядами. Разрешаются для шахт опасных по газу и пыли только прямые (призматические) врубы, уменьшающие вероятность сближения зарядов.

Ликвидация отказавшего заряда.

При обнаружении отказа немедленно остановить все работы, закрестить забой, выставить посты охраны. Если в отказе обнаружены детонаторные провода, то они должны быть немедленно замкнуты накоротко. Работы, связанные с ликвидацией отказа, должны проводиться под руководством лица технического надзора в соответствии с инструкцией, утвержденной руководителем организации по согласованию с территориальными органами Госгортехнадзора.
Ликвидацию отказавшего заряда разрешается проводить взрыванием зарядов во вспомогательных шпурах, пробуренных параллельно отказавшему заряду на расстоянии не ближе 30см. Для установления направления таких шпуров разрешается вынимать из шпура забоечный материал на длину до 20см от устья

.

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.

Буровзрывная технология выемки угля с индивидуальной крепью на пологих и наклонных пластах тонких и средней мощности.

От бремсберга или уклона проводятся конвейерный и вентиляционный штреки, на границе поля они соединяются разрезной печью. Т.е. нарезается длинный столб угля по простиранию (или падению, восстанию, по диагонали). Если очистной забой имеет наклон(25-300 и более), позволяющий осуществить самотечный транспорт угля, то вдоль очистного забоя настилаются эмалированные рештаки или забойный конвейер. Производится обуривание забоя, заряжание шпуров, а затем и их взрывание.

1- отбитый уголь; 2- временная крепь.

Под прикрытием временной крепи производится выгрузка отбитого угля. Затем передвигается забойный конвейер и устанавливается постоянная крепь.
Забойный конвейер переносится на новую дорожку по частям или передвигается по всей длине при помощи передвижчиков (домкратов).

При отходе лавы на определенное паспортом расстояние (оно еще называется «шагом посадки») кровлю в выработанном пространстве обрушают. Т.е. производят мероприятия по управлению кровлей.
На границе обрушения кровли устанавливают усиленную крепь (органную, костры, посадочные тумбы и пр.) – крепь под №2.
А из выработанного пространства крепь убирают – крепь под №1. Крепь извлекается механизированным способом при помощи лебедок.
Породы обрушаются, напряжения в кровле снимаются.
Посадку кровли производят периодически в соответствие с шагом посадки, который обычно составляет от 5 до 15м и зависит от горногеологических условий.

Новости
ООО «Промышленная Компания РосУголь»
г. Магнитогорск , 2009г.
Изготовлено: «Prime»
Дизайн: Черкасова Н.Д.