МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПРЯМЫХ ВРУБОВ В САПР


Для разработки методики расчета рациональных параметров прямых врубов, основанных на принципе воронки выброса, был произведен анализ существующих способов их определения. Анализ показал, что в большинстве случаев предлагаются возможность определения только отдельных параметров зарядов вруба (расстояний между ними, величины зарядов или количества шпуров). Остальные параметры устанавливают, основываясь на опыте ведения буровзрывных работ. Это же рекомендует нормативный документ, регламентирующий проведение опытных взрывов при отсутствии расчета [1].
Однако при вскрытии и подготовке новых горизонтов или блоков, горногеологические условия проведения выработок могут значительно отличаться от условий забоев действующих горизонтов. Кроме этого, при проведении пластовых выработок встречаются разрывные нарушения со средними и крупными амплитудами, которые переходят обходными выработками по пустым породам. В таких полевых забоях полностью меняется схема расположения шпуров и шпуровых зарядов при уходе с пласта. Сложившаяся технология и опыт проходческой бригады в этом случае не позволяет эффективно вести горные работы. В этом случае резко падают темпы проведения, возрастает расход ВМ. На отработку нового паспорта БВР и опробование различных схем и параметров врубов уходит не менее месяца. В этих условиях необходимо производить предварительный расчет, в том числе врубов, что также предусмотрено нормативным документом [2].
Наиболее точным и надежным способом является детальный способ расчета, который опирается на расчет каждого заряда во врубовой конструкции. Такой способ расчета очень важен в условиях крепких скальных пород (f gt; 12), когда даже небольшое отклонение параметров вруба от рациональных резко уменьшает объем врубовой полости. Необходимость использования точных расчетов подтверждает тот факт, что материальные и трудовые затраты на буровые работы в крепких породах в 5-10 раз больше, чем стоимость ВМ [2].
Для эффективного применения прямых врубов основанных на принципе воронки выброса необходимо определение рациональных и надежных детальных параметров: длины шпуров и массы зарядов ВВ в шпурах каждой ступени, углубления врубовой полости в каждой ступени, количество ступеней во врубе, расстояния между шпурами в одной ступени и между ступенями вруба.
В данном способе расчета, для определения детальных параметров, используются регрессионные уравнения, полученные на основе проведения натурных и численных исследований действия одиночных и парных шпуровых зарядов ВВ в условиях крепких скальных пород [3].
Область применения способа расчета: прямые врубы в условиях крепких пород с высокой акустической жесткостью и с коэффициентом крепости f от 12 до 20.
Расчет выполняется в 4 этапа. В начале выбирается принципиальная схема прямого ступенчатого вруба.

1-й этап. Определяется глубина шпуров и величина заряда первой ступени, при которой происходит образования максимальной глубины воронки при минимальном расходе ВВ и шпурометров, в заданных условиях. Для этого программа рассчитывает возможные значения глубины начальной воронки выброса по зависимости, полученной на основе изучения действия одиночного шпурового заряда (рис.1):

где Рз - показатель эффективности заряда:
работоспособность принятого ВВ, см ; кэ- коэффициент уменьшения глубины воронки выброса с увеличением радиального зазора (рис. 2);
f - коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьконова;
q - масса заряда, кг;
I - длина шпура, м.
По результатам счета строится графикОбщий вид
графика показан на рис. 3. По графику определяется рациональная масса и глубина шпуровых зарядов. Эти значения находятся в области ВС, где линия АВСЭ переходит из наклонной части в горизонтальную. Поскольку график имеет относительно плавное выполаживание, то в эту область может входить несколько возможных соотношений массы заряда (длины шпуров) и глубины воронки. Пользователь устанавливает необходимое соотношение параметров путем перемещение движка по линии графика.
2-й этап. Определение рациональных расстояний между зарядами в одной ступени. Оптимальными, в данном случае, является максимальное расстояние между двумя шпурами, при котором глубина образовавшейся щелевидной воронки будет не меньше глубины воронки выброса одиночного шпурового заряда в этих условиях (рис. 4). Для его определения применяется формула (2) которая связывает значения глубины полости от глубины воронки выброса и расстояния между шпурами 1пол = f (he , a). Глубина начальной воронки выброса в этой зависимости выступает в качестве интегрального показателя действия заряда на массив, т.к. является максимально возможной при максимальном соотношении              hjq. По формуле (2) рассчитывается
несколько значений глубины полости (1пол) при изменяющемся расстоянии между шпурами (а) от 0,2 до 0,8 м.
(2)
Из полученного ряда значений (Рпол) принимается такое максимальное значение, при котором выполняется условие Рпол gt;              he. Одновременно

учитывают минимально допустимые расстояния между зарядами в заданных условиях. Выбор производят путем перемещения движка по графику.
3-й этап. В нем определяется приращение глубины шпуров и массы зарядов в последующих ступенях (рис.
5). Для этого вначале необходимо определить угол раскрытия начальной воронки выброса (3) и массу заряда во второй ступени (4).
(3)




(4)



Далее, по формуле (5) определяют рациональную величину приращения глубины врубовой полости в зависимости от расстояния между зарядами смежных ступеней (b), глубины начальной воронки выброса (he) и массы заряда второй ступени (q2). Последняя определяется через длину колонки заряда.
(5)
Вычисления производятся для нескольких значений (b) в интервале от 0,2 до 1,0 м. Общи вид зависимостипредставлен на рис 6.
Пользователь по графику определяет рациональные значения приращения
167

врубовой полости в каждой ступени вруба и расстояния между шпурами в смежных ступенях. Рациональные значения находятся в области выполаживания линии графика, при этом необходимо учитывать минимально допустимые расстояния. В некоторых конструкциях врубов имеет смысл принять расстояния между зарядами смежных ступеней (b) равным расстоянию между зарядами в ступени (а).
4 этап. Определяется количество ступеней во врубе, масса и глубина заложения зарядов последующих ступеней. Для этого строится развернутая схема прямого вруба (рис. 7). Вначале показывается плоскость забоя (линия АА^. От неё в масштабе строится необходимая глубина вруба (линия ВВ1) и глубина заходки (пунктирная линия). От плоскости забоя под углом 900 строится два шпура с зарядами начальной воронки выброса, расстояние между которыми (а) определено во втором этапе. Здесь же показывается воронка выброса рациональной глубины (определенной на 1 этапе) и глубина полости от взрывания двух зарядов. Далее, на расстоянии b строится шпур с зарядом второй ступени. Его длина будет больше длины шпура предыдущей ступени на величину А1. На этом же шпуре показывается углубления воронки взрыва на А1. В последующем на расстоянии b от последнего шпура строятся шпуры последующих ступеней, глубина и воронки которых последовательно увеличиваются на величину А1. А вес зарядов увеличивается на величину Aq = q2 - q. Шпуры строятся до тех пор, пока расширяющаяся воронка не достигнет необходимой глубины заходки. Причем шпуры, глубина которых превышает глубину вруба, будут мнимые (показываются пунктиром). А фактически во врубе эти шпуры принимают глубиной, равной глубине вруба. Длина колонки заряда в них увеличивается, соблюдая условия размещения минимальной забойки. Эти шпуры показываются сплошной линией, глубина приращения в них остается.
Таким образом, на развернутой схеме наглядно изображаются детальные параметры вруба, полностью определяющие его конструкцию. Эти параметры позволяю в рассматриваемых условиях надежно образовывать врубовую полость с максимальной безопасностью по выбиванию крепи и воспламенению метанопылевоздушной среды в рудничной атмосфере. Предложенная методика
168

также позволяет формализировать процесс определения параметров, что открывает возможность разработки САПР.
В настоящее время во все сферы производства внедряются компьютерные технологии, которые позволяют интенсифицировать процессы управления и проектирования. С этой целью была создана САПР буровзрывных работ "Детонатор", одним из разработчиков которой является автор данной работы.
Одним из разделов САПР является модуль расчета и конструирования врубового комплекта шпуров, основанный на разработанной методике определения детальных параметров прямых врубов.
Все расчеты и построения выполняются программой в полуавтоматическом режиме. Пользователю необходимо в окне расчета установить начальные условия и на графиках 1 - 3 выбрать окончательные параметры согласно вышеописанным критериям. Построение схемы выполняется после каждого изменения на любом этапе расчета.
Последние результаты сохраняются в окне расчета, которое можно вызывать в процессе и конструирование вруба.
В САПР «Детонатор» решен один немаловажный вопрос - расчет и конструирования прямых врубов, которому в литературе по разрушению горных пород уделяется недостаточно внимания. В специальном разделе программы конструирования врубов, для условий крепких горных пород, где отработка паспорта БВР является наиболее длительным и затратным процессом, можно определить рациональные глубины шпуров их количество, массу шпуровых зарядов и расстояния между ними (рис. 8).

Рис. 8. Рабочее окно режима расчета прямых врубов Литература

Методические указания по проведению опытных взрываний шпуровых зарядов для составления или пересмотра паспортов буровзрывных работ//

Сборник нормативных документов по взрывным работам в угольных шахтах.- Макеевка-Донбасс: МакНИИ, 2000. - С. 37-53. Лыхин П.А., Зильбершмидт В.Г., Правин А.Б. Комплекты шпуров при проведении горных выработок.- М.: Недра, 1973.- 143 с. Налисько Н.Н., Чернай А.В. Исследование закономерностей разрушения горных пород удлиненным зарядом ВВ методом "крупных частиц"// Сб. научн. тр./ НГУ.- 2003.- № 18.- С. 110-116.
УДК 622.28
<< | >>
Источник: Неизвестный. Проблемы горного дела и экологии горного производства: Матер. IV междунар. науч.-практ. конф. (14-15 мая 2009 г., г. Антрацит) - Донецк. 2009

Еще по теме МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПРЯМЫХ ВРУБОВ В САПР:

  1. 2.2 Методика расчета забойного давления в условиях поступления газа в циркулирующий буровой раствор.
  2. 22. СТРАТЕГИЯ ФИНАНСИРОВАНИЯ ПРОЕКТА. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ ПЛАНОВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕНЕЖНЫХ ПОТОКОВ
  3. 2. Методика расчета энергетических затрат и затрат машинного времени при сиуско-иодьемных операциях за цикл бурения скважины
  4. § 1. Общие положения о расчетах Статья 861. Наличные и безналичные расчеты
  5. ГИПЕРБОЛОИД - КРИВИЗНА ИЗ ПРЯМЫХ
  6. Глава 5. Оценка прямых и косвенных потерь окружающей среды
  7. ГЛАВА XIV О ПРЯМЫХ И КРИВЫХ ЛИНИЯХ. УГОЛ И ФИГУРА 1.
  8. 4.4.4. Методика «Климат» (модифицированный вариант методики Б. Д. Парыгина)
  9. 3. 1. Выбор себя. От методики спасения к методике самореализации
  10. § 5. Расчеты чеками Статья 877. Общие положения о расчетах чеками
  11. § 3. Расчеты по аккредитиву Статья 867. Общие положения о расчетах по аккредитиву
  12. § 4. Расчеты по инкассо Статья 874. Общие положения о расчетах по инкассо
  13. II. МЕТОДЫ (МЕТОДИКИ) ПАТОПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНИМАНИЯ И СЕНСОМОТОРНЫХ РЕАКЦИЙ
  14. § 2. Расчеты платежными поручениями Статья 863. Общие положения о расчетах платежными поручениями
  15. Параметры системы
  16. Параметры микроклимата в производственных помещениях