Основними параметрами буровибухових робіт є: конструкція шпурового заряду, глибина шпуру, коефіцієнт використання шпуру, коефіцієнт заповнення шпуру.
Конструкція заряду. Конструкція заряду визначається розташуванням патронів ВР у шпурі, місцем знаходження патрона-бойовика, довжиною і типом набійки. Патрон-бойовик - патрон ВР з введенням детонатором.
При будівництві гірничих виробок застосовують в основному колонкову (подовжену) конструкцію заряду, при якій довжина заряду перевищує його діаметр, а патрони ВР розташовуються один за іншим впритул один до одного
Патрон-бойовик може розташовуватися першим від устя шпуру (пряме ініціювання) (Рис 4.1.а) або першим від забою шпуру (зворотне ініціювання) (Рис 4.1.б). При прямому ініціюванні детонація поширюється від устя шпуру, вплив вибуху на масив породи і розкриття тріщин відбувається в напрямку до вільної поверхні. Втрати енергії і прорив продуктів детонації через тріщини в атмосферу знижує коефіцієнт використання енергії вибуху, порода в донної частини шпуру недостатньо руйнується, залишаються «склянки».
При зворотному ініціюванні детонація поширюється від забою шпуру. У цьому випадку збільшується час впливу газів вибуху на породу, зростає кількість енергії, витраченої на руйнування породи, підвищується повнота детонації. На підставі досвідчених даних, застосування зворотного ініціювання підвищує коефіцієнт використання шпуру на 8 - 10%, що сприяє рівномірності дроблення породи.
Рис 4.1 Конструкція шпурового заряду.
а- пряме ініціювання; б - зворотне ініціювання.
1 -забойка; 2 - патрон-бойовик; 3 - патрони ВР.
У гірських виробках, небезпечних за газом та пилом, зворотне ініціювання не застосовується, так як продукти вибуху заряду ВР, що викидаються в атмосферу, в цьому випадку мають більш високу температуру, ніж при прямому ініціюванні, і можуть викликати запалення газу.
При всіх способах ініціювання детонатор в патроні-бойовику повинен бути поміщений в такий спосіб, щоб кумулятивна воронка на дні детонатора була направлена в бік заряду.
Простір між зарядом і гирлом шпуру заповнюється інертним матеріалом - проводиться забойка шпуру.
У момент вибуху частина набійки, що примикає до заряду ВВ, розклинюється і герметизує шпур на період вибуху, збільшуючи тим самим час впливу продуктів вибуху на породу, і сприяє найбільш повному використанню енергії вибуху. Як набійки можуть бути використані піщано-глиняні пижі, поліетиленові ампули з водою, та ін.
Довжина набійки в шпурі нормована коефіцієнтом заповнення шпуру КЗШ:
де: lз - довжина заряду шпуру;
lш - глибина шпуру.
Значення КЗШ для горизонтальних виробок
Діаметр патрона, мм
Діаметр шпуру. Діаметр шпурів визначається виходячи з діаметра патронів ВР і необхідного зазору між стінкою шпуру і патронами ВВ, що дозволяє посилати патрони ВР в шпур без зусиль. Різці і коронки при бурінні і заточування зношуються, в результаті чого зменшується їх діаметр. Тому початковий діаметр різців і коронок застосовують дещо більшим, ніж потрібно, і він становить 41 - 43 мм для патронів ВР діаметром 36 - 37 мм і 51 - 53 для патронів ВР діаметром 44 - 45 мм. Діаметр шпуру повинен бути на 5 -6 мм при розташуванні патрона-бойовика першим від устя шпуру, і на 7 - 8 мм при розташуванні патрона-бойовика не першим від устя шпуру.
Збільшення діаметра шпурів веде до збільшення розміщується в них заряду вибухової речовини, і отже, зменшується число шпурів. Разом з тим збільшення діаметра шпурів призводить до погіршення оконтуривания гірничої виробки, зайвого руйнування породи за проектним контуром, а також негативно позначається на темпах буріння - знижується швидкість буріння.
Зі збільшенням діаметра заряду шпурів на контурі виробки зростає зона руйнування масиву і, отже, знижується стійкість порід. Тому із зменшенням поперечного перерізу виробки доцільніше застосування шпурів малого діаметра. Зі зменшенням перерізу виробки і підвищенням міцності порід діаметр шпурів і зарядів при інших рівних умовах повинен зменшуватися. Оскільки випускаються в даний час ВВ (детоніти) здатні з високою швидкістю детонувати в патронах малого діаметра (20 - 22 мм), то очевидна доцільність застосування шпурів зменшеного діаметра. А при використанні ВВ з невисокою швидкістю детонації типу амонітів в шпурах доцільно розміщувати патрони діаметром 32 - 40 мм.
Глибина шпуру. Глибина шпурів - параметр прохідницьких робіт, що визначає обсяг основних операцій в прохідницькому циклі і швидкість проведення виробки.
При виборі глибини шпурів враховують площу і форму забою, властивості підриваються порід, працездатність застосовуваних ВВ, тип бурового обладнання, необхідне посування вибою за вибух та ін. Бажано, щоб тривалість прохідницького циклу становила зміну або ціле число змін, а при многоціклічной роботі в зміну закінчувалося ціле число прохідницьких циклів.
При малої (1 - 1,5 м) глибині шпурів збільшується віднесене до 1 м посування забою час допоміжних робіт (провітрювання. Підготовчо-заключні операції при бурінні шпурів і навантаження породи, заряджання та підривання ВВ і т.д.).
При великий (3,5 - 4,5 м) глибині шпурів знижується швидкість буріння шпурів і в кінцевому підсумку збільшується відносна тривалість проведення 1 м гірничої виробки.
Крім того, при виборі глибини шпуру слід враховувати, що при підриванні на великих глибинах від земної поверхні, де підриваються породи з усіх боків стиснуті гірським тиском, руйнівну дію вибуху значно зменшується.
Глибину шпурів визначають виходячи із заданої технічної швидкості проходки, кількості і продуктивності гірничопрохідницького устаткування або за нормами виробітку.
Знаючи задану швидкість проходки, можна розрахувати глибину шпуру:
де: # 957; - задана швидкість проходки, м / міс;
t ц - тривалість циклу, год;
nс - число робочих діб в місяці;
nч - число робочих годин на добу;
# 951; - коефіцієнт використання шпуру (КІШ).
Коефіцієнт використання шпуру. Коефіцієнтом використання шпурів називають відношення використаної глибини шпуру до первісної глибині. Під час вибуху зарядів ВР у шпурах порода не відривається на всю глибину шпурів, частина шпуру по глибині не використовується і залишається в масиві поди, яку прийнято називати склянкою.
Для визначення КІШ для всього комплекту шпурів необхідно заміряти глибину всіх шпурів і визначити середню глибину шпуру. Після вибуху зарядів потрібно заміряти глибину всіх склянок і визначити середню глибину склянки, по якій можна знайти середнє значення КІШ. Отже, для визначення середнього значення КИШ необхідно величину. середнє посування вибою розділити на середню глибину шпуру.
де: lз - довжина заряду шпуру;
lш - глибина шпуру.
Якщо задано посування вибою за цикл, то середню глибину шпуру можна визначити, розділивши посування вибою за цикл на середнє значення КІШ.
Величина КИШ залежить від фортеці, тріщинуватості і шаруватості підриваються порід, площі вибою, числа відкритих поверхонь під вибухає масиві, працездатності ВВ, глибини шпурів, якості набійки шпурів, черговості підривання зарядів і інших чинників. При правильному визначенні всіх параметрів, суворому виконанні технології ведення вибухових робіт величина КИШ повинна бути не менше таких величин.