ДВУХЪЯРУСНЫЙ ВРУБ

Заявляемое техническое решение относится к области буровзрывных работ и предназначено для использования в горной промышленности при отбойке горной массы. Заявляемое техническое решение может быть использовано как в рудных, так и в угольных шахтах.
Известен вруб с запрессовкой шпуров, состоящий из четырех параллельных и одного внутреннего шпура одинаковой глубины, причем во внутреннем шпуре заряд расположен только в устьевой части шпура. (Копытов А.И. Экспериментально-теоретические основы совершенствования буровзрывных технологий проведения выработок на рудниках / А.И.Копытов, А.В.Ефремов, В.В.Першин. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 1999, с.10, рис.1.2).
Недостатком известного вруба является то, что заряд внутреннего шпура предназначен только для запрессовки свободной части остальных шпуров вместо использования внутренней забойки, взрывание которых происходит в обычном режиме.
Известен также призматический ступенчатый вруб, принятый за прототип, состоящий из четырех шпуров внешнего призматического вруба и четырех укороченных шпуров внутри призматического вруба (Кушнеров П.И. Безопасность взрывных работ при электрическом взрываний на угольных и сланцевых шахтах. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005, 462, рис.5.25). Недостатком указанного вруба является то, что в нем отсутствуют дополнительные незаряжаемые шпуры и то, что работа зарядов внутреннего призматического вруба происходит в зажатой среде и не обеспечивает отбойку породы на всю глубину шпуров, а из-за этого затруднена работа внешнего призматического вруба, заряды которого работают также в зажатой среде.
Таким образом, недостатком рассмотренных вариантов врубов является то, что взрыв зарядов врубовых шпуров происходит в зажатой среде при отсутствии дополнительной обнаженной поверхности, что снижает эффективность формирования врубовой полости при взрывании крепких вязких, упругих пород, особенно в рудных шахтах.
Техническим результатом заявляемого решения является повышение эффективности формирования врубовой полости и обеспечение качественного разрушения крепких, вязких, упругих горных пород.
Указанный технический результат достигается тем, что в двухъярусном врубе, включающем внешний призматический и внутренний врубы, согласно полезной модели, внутренний вруб выполнен щелевым, а его шпуры расположены на одной горизонтальной линии и содержат две пары сдвоенных незаряжаемых шпуров и три заряжаемых шпура, из которых центральный имеет глубину 0,4-0,5 от проектной глубины и заряжен полностью, а два крайних имеют проектную глубину, заряды в них равны центральному и расположены в устьевой части шпура.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показано расположение шпуров двухъярусного вруба в плоскости забоя; на фиг 2 - расположение шпуров щелевого вруба внутреннего яруса и зарядов ВВ в них, на фиг.3 и 4 - расположение шпуров призматического вруба внешнего яруса и зарядов ВВ в них; на фиг.5 - первичная врубовая полость и зона предразрушения, образованная взрывом щелевого вруба внутреннего яруса.
Заявляемый двухъярусный вруб (фиг.1) состоит из призматического вруба внешнего яруса (фиг.1, Б-Б) и щелевого вруба внутреннего яруса (фиг.1, А-А), шпуры которого расположены на одной горизонтальной линии и состоят их двух пар сдвоенных незаряжаемых шпуров 1'-1'' и 2'-2'' (фиг.1 и 2), которые выполняют роль дополнительных обнаженных поверхностей в системе вруба, и трех заряжаемых шпуров 1, 2 и 3. При этом центральный шпур 3 имеет глубину, составляющую 0,4÷0,5 проектной глубины остальных шпуров вруба и заряжается на всю глубину (фиг.2).
Шпуры 1 и 2 являются крайними, их глубина равна проектной, но заряды в них размещены в устьевой части на одном уровне с зарядом шпура 3 таким образом, что донная часть их остается свободной, представляя собой компенсационное пространство при взрыве зарядов ВВ призматического вруба внешнего яруса, которые расположены в их донной части (фиг.3 и 4), служат дополнительной обнаженной поверхностью наряду с незаряжаемыми сдвоенными шпурами 1'-1'' и 2'-2''.
При взрыве зарядов ВВ щелевого вруба внутреннего яруса 1, 2 и 3 возбуждаемые волны напряжения проходят по породному массиву, достигают незаряжаемых шпуров 1'-1'' и 2'-2'' и действуют на их поверхности одновременно с двух сторон, формируя систему отраженных волн. При этом между самими парами сдвоенных шпуров, также формируются отраженные волны и, в результате, за счет взаимодействия прямых и отраженных волн напряжения происходит сложный процесс интерференции волн, что и обеспечивает эффективное разрушение пробивных расстояний между шпурами щелевого вруба внутреннего яруса и формирование первичной врубовой полости.
В связи с тем, что заряды щелевого вруба внутреннего яруса занимают 0,4÷0,5 от проектной глубины основных шпуров и расположены в устьевой части шпуров, то при их взрываний за счет наличия дополнительных обнаженных поверхностей легко преодолевается сопротивление породного массива в сторону плоскости забоя, что способствует качественному формированию широкой щелевидной полости и очистке ее от разрушенной породы.
Одновременно, в свободных от зарядов ВВ донных частях шпуров 1 и 2 (компенсационное пространство), а также сдвоенных незаряжаемых шпурах 1'-1'' и 2'-2'', в результате взаимодействия волн напряжения формируется зона предразрушения в виде густой сети трещин (фиг.5).
В шпурах 4, 5, 6, 7, 8, 9 призматического вруба внешнего яруса заряды ВВ располагаются в донной части (фиг.4) и их воздействие на породный массив при взрыве происходит при наличии комплекса обнаженных поверхностей: донных частей (компенсационное пространство) шпуров 1 и 2, незаряжаемых сдвоенных шпуров 1'-1'' и 2'-2'' (донных частей); щелевидной врубовой полости, образованной взрывом зарядов ВВ, расположенных на одной горизонтальной линии внутреннего яруса. А сформированная зона предразрушения в виде густой сети трещин значительно облегчает разрушение породы и обеспечивает окончательное формирование врубовой полости на полную глубину пробуренных шпуров. Это создает условия эффективного разрушения породы взрывом основного комплекта зарядов отбойных и оконтуривающих шпуров и получения коэффициента использования шпуров в породах крепких, вязких, упругих в пределах 0,95-0,98, что подтверждено опытными взрываниями в рудных шахтах.
Эффективность двухъярусного вруба оценивается за счет:
- наличия щелевого вруба внутреннего яруса, состоящего из шпуров, расположенных на одной горизонтальной линии и призматического вруба внешнего яруса;
- наличия в щелевом врубе внутреннего яруса двух пар сдвоенных незаряжаемых шпуров и трех заряжаемых, из которых один центральный имеет длину 0,4÷0,5 от проектной глубины и заряжен полностью, а два крайних имеют проектную глубину, заряды в них размещены в устьевой части, их длина и вес соответствуют центральному, а свободные от зарядов их донные части служат компенсационным пространством и способствуют формированию системы отраженных волн при взрыве зарядов призматического вруба внешнего яруса;
- образования зоны предразрушения в виде сети радиальных и концентрических трещин в области незаряжаемых донных частей шпуров при взрыве щелевого вруба внутреннего яруса, что значительно облегчает разрушение породного массива при взрыве зарядов призматического внешнего вруба и обеспечивает эффективное формирование врубовой полости на полную проектную глубину.