Проходка горных выработок

Все электродетонаторы должны тщательно подбираться по сопротивлению мостика накаливания и величине гарантийного тока. При изготовлении сростков обязательным условием является хорошая зачистка, плотное скручивание и качественная изоляция сращиваемых концов проводников.

Безотказность взрыва и безопасность работ могут быть гарантированы только в том случае, если сеть будет правильно рассчитана и правильно смонтирована.

Детонирующий способ.

Взрывание детонирующим шнуром при проходке горноразведочных выработок имеет ограниченное распространение. Но при взрывании скважинных и камерных зарядов, зарядка и забойка которых стали совершенно безопасными и не требуют сложных мер предосторожности, столь необходимых при наличии в заряде детонаторов, взрывание детонирующим шнуром получило исключительное распространение. Этот метод широко используется и при необходимости одновременного взрыва большого числа зарядов ВВ.

Шнур можно резать ножом на куски требуемой длины до введения его в заряд или боевик. После введения шнура в заряд или боевик резка его запрещается. Для сращивания отрезков детонирующего шнура применяются два вида соединений: накладной сросток и морской узел. Конец вводимого в заряд ДШ необходимо завязывать в два-три обычных узла с тем, чтобы увеличить весовое количество ВВ в заряде. Вместо узлов можно складывать конец шнура в две-три линии и туго обвязать места соединений изоляционной тесьмой или шпагатом. Для присоединения отрезка шнура к магистрали методом накладного сростка нужно выполнить то же условие, кроме того, нужно, чтобы присоединяемый отрезок отходил от магистрали по направлению развития детонации, а не наоборот, иначе возможны отказы в передаче детонации.

Предельную длину магистральной линии детонирующего шнура рекомендуется брать не более 50 м, а приращенные к ней отрезки делать не более 15+25 м. При необходимости применения магистральной линии большей длины сростки нужно выполнять более тщательно. Угол изгиба шнура должен быть не менее 90°. Детонация шнура вызывается капсюлем-детонатором при огневом взрывании или электродетонатором при электричеством взрывании. Соединение детонирующего шнура с детонатором должно производиться по типу накладного сростка на расстояния 10-15 см, от конца отрезка шнура.

Все основные данные о проходческих работах приводятся в паспорте буровзрывных работ. Паспортом буровзрывных работ (БВР) называют инструктивную карту (технический документ), определяющую основные параметры взрыва: число, направление и глубину шпуров, массу зарядов и последовательность их взрывания, схему и расчет электровзрывной сети, материал и размер забойки, указания о месте укрытия взрывников и рабочих, продолжительность проветривания забоя горной выработки после взрыва, меры техники безопасности. Паспорт БВР определяет порядок выполнения взрывных работ. К паспорту БВР прикладывается схема расположения шпуров на забое горной выработки.

Паспорт буровзрывных работ.

1 Тип выработки

2 Площадь сечения выработки

3 Длина выработки

4 Категория пород

5 Коэффициент крепости

6 Тип вруба

7 Общее количество шпуров

- в т.ч. врубовых

- вспомогательных

- оконтуривающих

8 Угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя

9 Глубина шпуров:

- врубовых

- вспомогательных

- оконтуривающих

10 Длина шпуров:

- врубовых

- вспомогательных

- оконтуривающих

11 Длина заходки

12 Количество заходок на всю выработку

13 Коэффициент использования шпуров

14 Взрывчатое вещество

15 Средства взрывания:

- электродетонаторы

- проводники

16 Способ взрывания

17 Источник тока

18 Расход ВВ

- на одну заходку

- на всю выработку

19 Расход СВ

- на одну заходку:

- на всю выработку:

20 Величина заряда

- в каждом врубовом шпуре

- в каждом вспомогательном шпуре

- в каждом отбойном шпуре

21 Расход СВ

- в каждом врубовом шпуре

- в каждом вспомогательном шпуре

- в каждом отбойном шпуре

22 Длина зарядки

- в каждом врубовом шпуре

- в каждом вспомогательном шпуре

- в каждом отбойном шпуре

23 Длина забойки

- в каждом врубовом шпуре

- в каждом вспомогательном шпуре

- в каждом отбойном шпуре

4.5 Технология проведения взрыва и техника безопасности

Бурение шпуров производят в соответствия с паспортом БВР для данного забоя. Взрывник перед взрыванием должен проверить глубину, угол наклона и правильность размещения шпуров. Если они не соответствуют паспорту, взрывник не должен производить зарядку шпуров. Длину шпуров измеряет алюминиевым или деревянным забойником длиной 2-2,5м. Взрывные работы состояи из следующих операций:

1/ изготовление зажигательной трубки при огневом способе

2/ изготовление боевого патрона,

3/ очистки пробуренных шпуров от буровой муки,

4/ зарядки и забойки шпуров,

5/ взрывание шпуров.

Изготовление зажигательной трубки производятся в специальном помещении или в специально отведенном месте. Столы, на которых готовят зажигательные трубки, должны быть обшиты войлоком и брезентом или резиной в толщину не менее 3 мм. Столы должны иметь бортики для предохранения капсюлей от падения.

Шнур режут на отрезки, соответствующие глубине шпура и глубине расположения боевого патрона. Но, как уже отмечалось, минимально допустимая длина отрезка шнура должна быть не менее 1 м. При этом длина отрезка шнура, которая выходит за пределами шпура, должна быть не короче 15 см. Концы шнуров, подлежащие вводу в детонатор, должны отрезаться под прямым углом, чтобы они плотно прилегали к чашечке капсюля-детонатора. Другие концы шнура - наискось, чтобы лучше обнажить поверхность пороховой сердцевины и облегчить ее поджигание.

Перед тем, как вставить отрезок шнура в капсель-детонатор, необходимо проверить чистоту внутренней поверхности гильзы. Посторонние частицы следует удалить, постукивая открытым дульцем о ноготь пальца. Продувать капсюль нельзя. Конец отрезка шнура вставляют в капсель-детонатор до отказа, после чего капсюль-детонатор обжимают специальными щипцами на расстоянии не более 5 мм от края гильзы. Если при изготовлении зажигательной трубки используют детонатор в бумажной гильзе, то после вставки в него огнепроводного шнура, дульце затягивают суровой ниткой на расстоянии не более 10 мм от края, делая при этом не менее двух петель.

В зажигательных трубках, предназначенных для работ в мокрых забоях, место соединения шнура с капсюлем обматывают прорезиненной лентой или покрывают мастикой.

Изготовление боевых патронов производят только на месте взрывания и в количестве, требующемся только для данного забоя.

Патрон ВВ, предназначенный для изготовления боевика, нужно размять руками и развернуть бумажную оболочку на торце. Затем в патроне по его длинной оси деревянной или медной наколкой нужно сделать углубление, необходимое для помещения капсюля-детонатора зажигательной трубки. Капсюль-детонатор вводят на полную длину. После введения капсюля в патрон края оболочки необходимо собрать в складки и завязать шпагатом вместе со шнуром зажигательной трубки. При изготовлении боевых патронов для работ в мокрых забоях место ввода в них детонатора должно быть изолировано мастикой.

Соединение электродетонатора с патроном ВВ производится аналогично. Однако для того, чтобы натяжение детонаторов проводников не передавалось бы на сам детонатор, патрон вытягивается петлей из детонаторных проводников, а детонатор устанавливается в патроне только после этого.

Монтаж взрывной сети начинают только после полного окончания заряжания зарядов и забойки всех шпуров или скважин. Монтаж цепи производят всегда от зарядов к источнику тока.

Очистка шпуров от буровой муки /шлама/ производится бурильщиком. Но если взрывник обнаружит шпур, плохо очищенный от буровой муки и грязи, то очистку шпура обычно он производит сама. Зарядка не производится до тех пор, пока шпур не будет очищен.

Для очистки шпуров применяют специальные ложки, скребки или совки. При наличии сжатого воздуха или водопровода продуваются или промываются.

Заряжание и забойка шпуров. Прежде чем приступить к заряжанию шпуров взрывник должен убедиться в том, что в пределах опасной зоны отсутствуют люди. Радиус опасной зоны должен быть не менее 200 м ,в подземных выработках это расстояние может быть иным, но каждый раз оно связывается с безопасностью для людей и конкретной обстановкой. Безопасные расстояния для всех механизмов определяются соответствующими инструкциями и положениями Правил техники безопасности. В необходимых случаях для ограждения опасной зоны выставляются посты охраны.

Убедившись в том, что в пределах опасной зоны никого нет, а забой подготовлен к взрыванию, взрывник подает первый предупредительный сигнал /один продолжительный сигнал свистком или сиреной/ и приступает к заряжению шпуров.

Для обеспечения хорошей плотности заряжания рекомендуется надрезать оболочку патронов ВВ. Надрезанные патроны аммиачно-селитренных ВВ и приравненных к ним вводят в шпур по одному и прижимают забойником. При этом надрезанные места оболочки разрываются, патрон расширяется и лучше заполняет сечение шпура. При заряжении восстающих шпуров оболочку патрона надрезать нельзя, нельзя также надрезать оболочку патрона-боевика. Патроны динамита также не подрезаются, но без того уплотняются достаточно хорошо.

Если вес шпурового заряда значительно отличается от веса стандартных патронов ВВ /одного или нескольких/, то патроны аммиачно-селитренных ВВ можно резать на части для того, чтобы довести вес шнурового заряда до нужной величины. Производить то же самое с патронами динамита не желательно, хотя существующие Правила безопасности и допускают резку динамитных патронов костяным или медным ножом. Экссудиронанные, замерзшие и полузамерашие динамиты резать нельзя.

Патрон-боевик вводят в шпур последним, вводить его нужно очень осторожно, следя за тем, чтобы не нарушить зажигательной трубки или детонаторных проводников электродетонатора. Боевой патрон нельзя уплотнять забойником, так как при этом он может взорваться.

Едиными правилами безопасности при ведении взрывных работ предписывается обязательное применение забойки. Качественная забойка способствует повышению эффективности взрывных работ, снижению расхода ВВ и увеличивает безопасность в производстве работ.

В качестве забоечного материала применяется сухая или влажная смесь глины с песком (в соотношении 1:3), песок, породная мелочь, глина или любые другие негорючие порошкообразные или пластичные материалы. В мокрых выработках, направленных вниз, для этих целей используется также и вода. Для забойки горизонтальных и направленных вверх шпуров изготавливают из забоечного материала пыжи длиной около 150мм. Забойкой заполняют все свободное пространство шпура вплоть до его устья. Первые пыжи забойки вводят без уплотнения, а следующие - со слабым нажатием забойника. Длина забойки должна составлять не менее 30% от общей длины шпура, а в выработках опасных по газу или пыли - не менее 50%.

Взрывание шпуровых зарядов. По окончании заряжания и забойки шпуров, взрывник должен еще рае убедиться в том, что в пределах опасной зоны нет людей, должен проверять электровзрывную сеть при электрическом взрывании или подготовиться к зажиганию отрезков огнепроводных шпуров при взрывании огневом. Затем он, подает второй сигнал (боевой) - два продолжительнах свистка или гудка. По этому сигналу взрывник при электрическом взрывании уходит в укрытие и включает ток, а при огневом - зажигает шнуры и уходит из забоя.

Сколько бы взрывников не участвовало в подготовке забоя к взрыву, само взрывание или отпалку должен производить только один человек. При электрическом взрывании число одновременно взрываемых зарядов не ограничивается.

При огневом взрывании взрывник должен считать взрыва. Если при этом обнаружится, что какой-нибудь заряд не взорвался, то подходить к забою можно только после завершения вентиляции его, но не раньше, чем черев 15 минут после взрыве последнего заряде. Взрывник обязан проверить состояние забоя после взрыва. даже если качество и количество взрывов не вызывают никакого сомнения. Подходить с этой целью к забою разрешается не раньше, чем завершится вентиляция, а при проходке канаве раньше, чем черев 15 минут.

Третий сигнал - отбой /три коротких свистка или гудка/ подается только после того, как взрывник убедится в полной безопасности всех последующих работ. По этому сигналу снимается ограждение и разрешается приступать ко всем необходимым работам в пределах данной опасной зоны.

Зарядка, забойке и взрывание шпуровых зарядов в выработках, опасных по газу или пыли будет значительно более сложным и ответственным делом, чем в обычных условиях.

Ликвидация отказов (невзорвавшихся зарядов). Если в забое окажется невзорвавшийся заряд, взрывник обязан немедленно его ликвидировать. Ликвидация отказов производится в следующем порядке.

Из устья шпура извлекают на 10-20 см забойку и, вставив забойник, определяют направление невзорвавшегося шпура. Параллельно ему на расстоянии не менее 30 см бурят один или несколько новых шпуров и, зарядив их, взрывают. Новый шпур или шпуры должны быть заложены в таком месте, чтобы после их взрыва была подорвана порода вокруг отказавшего шпура. Породу осторожно убирают и собирают патроны из подорванного шпура,

Если при электровзрывании не произошло взрыва, взрывник обязан отсоединить концы магистральных проводников от машинки, замкнуть их накоротко и ключ иметь при себе, не оставляя его в машинке. В таких случаях разрешается входить в забой не ранее, чем окончится вентиляция его. Прежде всего, взрывник должен установить причину отказа и найти место неисправности. В тех случаях, когда причина отказа находится вне шпуров, ее нужно немедленно устранить, если же не в порядке шпур /или шпуры/, устранять неисправность не разрешается. Такой шпур /или шпуры/ ликвидируются как отказавшие. Каждый случай отказа должен регистрироваться в специальном журнале.

4.6. Хранение ВВ

Специфические свойства взрывчатых материалов требуют хранения их в таких условиях, при которых обеспечиваются удобство и безопасность обращения, а также исключаются хищения, порча и самопроизвольный взрыв.

Хранить ВМ разрешается только в специальных оборудованных в строгом соответствии с Правилами безопасности помещениях и зарегистрированных в органах Государственного горного надзора,

Склады ВМ необходимо располагать на отдельной изолированной площадке, удаленной от жилых и технических зданий и сооружений. Эти склады нельзя одновременно использовать для других целей или хранения иных материалов.

В практике геологоразведочных рабов, в условиях их временного характера или большой подвижности, приходится пользоваться только расходными временными и кратковременными складами ВМ со сроком служит не более 2 лет. При сооружении, оборудовании и оформлении всех складов ВМ следует руководствоваться соответствующими инструкциями и правилами безопасности при взрывных работах. Получение, хранение и учет движения ВМ регламентируются соответствующими положениями.

Хранилища складов могут быть:

1) поверхностные;

2) полууглубленные;

3)углубленные

4) подземные:

1 - Основания хранилищ расположены на уровне земной поверхности.

2 - Здания хранилищ углублены в землю не более, чем по карниз здания.

3 - Толща грунта над хранилищами менее 15 м.

4 - Толща грунта над хранилищами более 15 м

По степени опасности при хранении и перевозке ВМ делятся на следующие группы:

1. Динамиты с содержанием нитроглицерина свыше 15%, нефлегматазированный гексоген, тетрил.

2. Аммониты, тротил и его сплавы с другими нитросоединениями, ВВ с содержанием нитроэфиров до 15%, флегматмзированный гексоген, детонирующий шнур.

3. Пороха дымные и бездымные.

4. Детонаторы.

5. Перфораторные снаряды в боевом снаряжении с установленными взрывателями.

Совместное хранение в одном хранилище ВМ различных групп, как правило, запрещается. Во всяком случае, обеспечение надлежащих условий для такого хранения при геологоразведочных работах весьма трудно.

Огнепроводный шнур, средства его поджигания, а также электровоспламенителя могут храниться совместно с ВМ 2, 3, 4 групп. Детонирующий шнур разрешается хранить совместно с детонаторами.

Совместное хранение в одном хранилище ВВ и СВ допускается только при условии, что количество ВВ не будет превышать 3 т, а детонаторов будет- не более 10 000 шт. при соответствующем количестве огнепроводного и детонирующего шнура.

При раздельном хранении ВВ и СВ в хранилища можно помещать до 18 т взрывчатых веществ и 25 000 шт. детонаторов. Соответствующее количество огнепроводного и детонирующего шнура может находиться с детонаторами.

Это расстояние может быть уменьшено в 1,5 раза при обваловании землей одного из хранилищ и в 2,0 раза при обваливании обеих хранилищ.

Не допускается загрузка ВМ в склад более того количества, которое указано в разрешении на хранение.

Склад ВМ должен находиться от построек, сооружений гражданского и промышленного значения, объектов взрывных работ и т.д. на безопасном расстоянии по сейсмическому действию возможного взрыва ВМ, по передаче детонации, по действию воздушной волны и по разлету осколков и обломков.

При сооружении поверхностных складов во внимание принимают только действие воздушной волны и разлет осколков, так как радиусы опасных зов первых двух факторов будут значительно меньшими. К учету принимается максимальное расстояние.

При расчете безопасных расстояний от складов ВВ до населенных пунктов, складов огнеопасных материалов, железных и автомобильных дорог и сооружений государственного значения применяется третья степень безопасности /для людей при условии взрывных работ на ровной открытой местности - также/.

4.7. Транспортировка ВМ

Высокая чувствительность многих ВМ к механическим и тепловым воздействиям требует осторожности и строгого соблюдения требований безопасной погрузки-выгрузки и транспортировки этих материалов.

Перевозка ВМ с завода на базисный склад или с базисного склада на расходный разрешается только в исправной заводской таре. Ящики, из которых, отбирались пробы на базисном складе, пломбируются заведующим этим складом. На них проставляется новый вес или указывается новое количество ВМ, оставшееся в ящике.

Если при получении ВМ обнаружено повреждение тары или расхождение веса, составляется акт с участием представителей заинтересованных сторон и передается следственным органам.

Транспортировка ВМ может осуществляться автомобильным, железнодорожным, водным, воздушным, гужевым и вьючным транспортом, а также ручной кладью.

Перевозить ВМ вместе с легковоспламеняющимися и другими грузами как правило, запрещено. Запрещается также совместная перевозка различных групп ВМ /деление ВМ на группы, по степени опасности при хранении и перевозке. В отдельных случаях, с разрешения руководителя взрывных работ, допускается совместная перевозка ВМ на повозках, автомобилях, лодках и камерах при соблюдении следующих условий:

Общее количество ВМ не должно превышать:

а/ взрывчатых веществ 500 кГ,

б/ детонаторов 5000 шт

в/ детонирующего шнура 500 м,

г/ огнепроводного шнура 4000 м,

д/ средств зажигания по потребности,

е/ перфораторных снарядов в боевом снаряжении 200 шт. вопросам укладки, упаковки и транспортировки ВМ в этом случае уделяется особое внимание.

Перевозка указанными видами транспорта допускается при условии, если транспорт сопровождает вооруженная охрана и ответственное лицо, кому подчинена и сама охрана и весь персонал. Ответственное лицо должно находиться в кабине передней машины, в передней подводе или при первом вьючном животном. Одно из лиц охраны должно находиться в хвосте транспорта. В головной я хвостовой частях колонны должны быть установлены предупредительные сигналы.

Гужевой и вьючный транспорт должен двигаться шагом, скорость движения автомобилей не должна превышать 20 км/час, и при плохой видимости - 10 км/час. Это требование не обязательно выполнять при перевозке ВВ 2 группы я огнепроводного шнура.

Предельный вес ВМ может быть равен грузоподъемности автомобиля. Однако при перевозке динамитов предельно допустимый вес должен быть не более 2/3 грузоподъемности автомобиля. Перевозка детонаторов, динамита и дымного пороха на автоприцепах запрещается. Не допускается перевозка на газогенераторных автомобилях и на самосвалах.

Предельно допустимый вес грузов общего назначения, перевозимый на-животных вьючно, равен 20 - 75 кГ. При перевозке на этих животных вьючным способом ВМ -предельный вес груза рекомендуется уменьшать на 20-30%. Перевозка ВМ вьючным способом разрешается во вьючных мешках при надлежащем креплении их и правильном распределении веса, а также при хорошей упаковке ВМ.

Каждый рабочий или взрывник может переносить не более 20 кГ ВВ, при одновременной переноске со средствами взрывания количество ВВ должно быть не более 10 кГ. Средства взрывания разрешается переносить только взрывникам.

Лица, виновные в нарушении правил хранения, транспортировки, использования и учета взрывчатых материалов, установленных Едиными правилами при ведении взрывных работ, привлекаются к дисциплинарной или уголовной ответственности в соответствии с действующим законодательством.

5. Вентиляция горных выработок

5.1. Способы и схемы вентиляции

Нормальный атмосферный воздух представляет собой довольно постоянную смесь газов и паров воды. Обычно в сухом атмосферном воздухе содержится около 79% азота, 20,6% кислорода и 0,4% углекислого газа (по объему).

Воздух, заполняющий горные выработки, называется рудничным воздухом. Атмосферный воздух, проходя по подземным выработкам претерпевает ряд химических и физических изменений: с одной стороны, уменьшается содержание кислорода и увеличивается содержание углекислоты за счет дыхания людей, горений ламп, гниения и т.п., а с другой - к воздуху присоединяются выделяемые горными породами вредные газы, образующиеся при взрывных работах, а также пыль. Кроме того, изменяется влажность и температура атмосферного воздуха, его давление и удельный вес. Состав рудничного воздуха отличается более низким содержанием кислорода, обогащен оксидами углерода, метаном, сероводородом, сернистым газом, оксидами азота, имеет более высокую влажность, температуру и содержание пыли.

Вентиляция (проветривание) горных выработок является основным фактором улучшения и оздоровления условий труда и повышения безопасности работ, на нее обращается серьезнейшее внимание. Состав рудничной атмосферы и основные правила вентиляция строго регламентированы Правилами безопасности.

Согласно технике безопасности рудничный воздух должен содержать по объему не менее 20 % кислорода и не более 0,5 % углекислого газа, температура не должна превышать 250. Задачей вентиляции подземных выработок: 1) обеспечение выработок пригодным для дыхания воздухом, 2) поддержание в них нормальной температуры и влажности.

Существуют два основных метода проветривания горных выработок: 1) проветривание методом естественной тяги системы подземных выработок; 2) принудительное проветривание.

В соответствии с Правилами безопасности при геологоразведочных работах за счет диффузии (естественным путем) проветриваются горизонтальные выработки протяженностью менее 10 м, а вертикальные глубиной менее 5 м; подземные горизонтальные выработки протяженностью более 10 м, а вертикальные глубиной более 5 м при нахождении в них людей должны непрерывно проветриваться с помощью вентилятора

Проветривание методом естественной тяги системы подземных выработок

При проветривании методом естественной тяги воздух здесь перемещается по выработкам за счет гравитационных сил при наличии разности высотных отметок устьев двух выработок; направление потока зависит от разности наружной температуры и внутри выработок. Проветривание выработок естественной тягой хотя и достаточно экономично, однако зависит от температуры воздушной среды и не всегда эффективно.

Неглубокие шурфы иногда проветривают за счет скоростного напора ветра, рассечки небольшой длины можно проветривать с помощью продольных перегородок струей воздуха, проходящего, например, по штреку

Принудительное проветривание

Однако в условиях проходческих работ горная выработка не может проветриваться сквозным воздушным потоком, так как только один ее конец (устье) выходит на поверхность или в другую ранее пройденную выработку; такие выработки называют тупиковыми. Проветривания тупиковых выработок осложнено -- подача атмосферного (свежего, чистого) воздуха в такую выработку или удаление из нее загрязненного воздуха осуществляется, как правило, вентиляторами по трубам достаточно большого диаметра, проложенным в этих выработках.

Даже при большом количестве и протяженности подземных разведочных выработок, соединенных с дневной поверхностью одной вскрывающей выработкой, в большинстве случаев их проветривают с использованием вентиляционных труб и вентиляторов так называемого «местного проветривания». Однако проходка второй вскрывающей выработки (шурф, штольня, восстающий, ствол) или скважины большого диаметра может обеспечить эффективную вентиляцию всего комплекса подземных выработок сквозной воздушной струей. Интенсивное проветривание выработок -- одно из главнейших условий, обеспечивающих высокую производительность и безопасность горных работ. Проветривание комплекса уже существующих подземных выработок сквозным воздушным потоком наиболее эффективно.

Существует несколько различных схем вентиляции подземных выработок, из них в условиях разведочных выработок наиболее широко используется только три.

Схема нагнетания. Свежий воздух при помощи вентилятора подается по трубам к забою выработки, а воздух, содержащий вредные газы, удаляется по самой выработке к ее устью. Призабойное пространство быстро очищается от вредных или ядовитых газон, однако выработка в течение некоторого времени еще заполнена ими и поэтому в самой выработке на протяжении всего времени ее вентиляции нельзя работам,. Если выработка имеет значительную протяженность, то для ее вентиляции требуемся длительное время. Схема нагнетания, в принципе, может быть применена при вентиляции любой горноразведочной выработки небольшой протяженность, за исключением выработок опасных по газу и пыли, где применение ее весьма ограничено. Для того, чтобы работающий вентилятор не засасывал воздух, выходящий из забоя выработки, его следует устанавливать на расстоянии не менее 10 м от устья выработки.

Схема всасывания. Вентилятор отсасывает по трубам воздух, который содержит вредные примеси, а свежий воздух поступает по выработке. Схема применима в любых условиях при любом материале труб, кроне брезентовых.

Комбинированная схема. Проветривание здесь производится двумя вентиляторами. Основной вентилятор отсасывает воздух с взрывными газами, а вспомогательный нагнетает свежий воздух в призабойное пространство. Назначение нагнетающего вентилятора - интенсивное перемешивание свежего воздуха с газами взрыва. Нагнетающий вентилятор обычно устанавливают перед парусной или дощатой перемычкой. По мере продвигания забоя перемычку и вспомогательный вентилятор перемещают также. Расстояние ох перемычки до забоя принимается от 30 до 60 м. Конец всасывающих труб должен находиться от забоя на большем расстоянии, чем конец нагнетательных труб.

При комбинированной схеме проветривания можно обходиться и без перемычки. Вспомогательный вентилятор, в таком случае, устанавливает у устья выработки по аналогии с основным.

При проходке горноразведочных выработок, как правило, чаще всего применяют схему нагнетания. В значительной мере это объясняется материалом и качеством применяемых труб (брезентовые и металлические из кровельного железа), а также характером их соединений. Потеря воздуха в трубах и в местах соединений их здесь будут значительно меньшими, чем при схеме всасывания, где, кстати, матерчатые трубы вообще нельзя применять.

5.2. Оборудование и расчет вентиляции

Вентиляторы.

По роду используемой анергии вентиляторы могут быть с ручным приводом (ручные вентиляторы) и с механическим. Первые имеют довольно ограниченное применение - при проходке шурфов. Вентиляторы с механическим приводом более производительны и могут применяться для вентиляции любых горных выработок.

По принципу работы вентиляторы бывают центробежными и осевыми. Центробежные вентиляторы, как правило, более легкие, монтаж их и установка будут более простыми. Поэтому для вентиляции геологоразведочных выработок применяются преимущественно они.

Характеристика вентиляторов, применяемых для целей проветривания горноразведочных выработок, приводится в справочниках. Выбор вентилятора для конкретных условий проветривания рассматривается ниже.

Вентиляционные трубы

При вентиляции горных выработок применяют трубы матерчатые (брезентовые просмоленные или прорезиненные), текстовинитовые, пластикатные, железные и, в редких случаях, деревянные, диаметром 200, 300, 400, 500 и 600 мм.

Расчет вентиляции и выбор оборудования.

Потребность в свежем воздухе для целей вентиляции горных выработок может определяться по расходу взрывчатых веществ и объему ядовитых газов, которые выделяются при их взрыве

При взрывных работах в условиях подземных выработок применяются только те ВВ, при взрыве 1 кг которых образуется не более 40 л условной окиси углерода.

В соответствии с Правилами безопасности при всех способах и схемах вентиляции после взрывных работ в выработке необходимо подавать такое количество свежего воздуха, которое обеспечит разжижение ядовитых газов (условной окиси углерода) до концентрации 0,008% за время не более 30 минут. Время вентиляции можно увеличить только в том случае, если проветривание будет производиться в интервале между рабочим» сменами.

Количество воздуха, необходимое дня вентиляции выработки определяем по формуле:

Q=A*q*m*k/t

где:

А - количество ВВ, взрываемое за одну отпалку, кГ

q - объем условной окиси углерода, образующейся при взрыве каждого килограмма ВВ - 0,04 м8

m - коэффициент разжижения окиси углерода - 18500. Это отношение стопроцентной концентрации окиси углерода в начале вентиляции к допустимой в 0,008% в конце проветривания

k - коэффициент, предусматривающий потери воздуха в трубопроводе. Вне зависимости от длины трубопровода, потери воздуха не должны превышать 15%

t - время вентиляции - 30 минут.

Если вентиляция выработки входит в состав рабочей смены, то ее продолжительность не должна превышать 30 мин. При соответствующей организации работ вентиляция выработки может быть вынесена за пределы смены. В этом случае ее продолжительность ограничивается размерами интервала времени между двумя сменами или иными соображениями.

Рассчитанное количество воздуха следует проверять на скорость движения воздуха по выработке из формулы:

V=Q/S

где:

v - скорость, м/с

S- сечение выработки, м2.

Эта скорость должна быть не менее 0,15 и не более 4,0 м/сек, Если скорость движения воздуха по выработке находится вне названных пределов, то расчетное количество воздуха следует изменить в нужном направлении за счет времени вентиляции.

Однако, одной потребности в свежем воздухе еще недостаточно для того, чтобы правильно выбрать вентилятор. Кроме этого, нужно знать еще и то сопротивление, которое будет оказывать трубопровод движущемуся по нему воздуху. Сопротивлением самой выработки можно пренебречь, так как оно будет незначительно. В условиях действующих шахт и рудников, которые имеют широкую сеть различных выработок большой протяженности, с сопротивлением самих выработок приходится считаться.

Сопротивление, которое оказывает трубопровод воздуху, равна разностии давлений в местах входа воздуха и выхода его из трубопровода. Эта разница в давлениях измеряется в миллиметрах водного столба, она будет тем большей, чем меньшим будет диаметр трубопровода и чем большей шероховатостью будет обладать его внутренняя поверхность, чем большей будет протяженность трубопровода и чем 'большее количество воздуха будет по нему проходить в единицу времени:

h=4 а LV2/d

где h- падение давления в трубопроводе, мм водного столба

а - коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода, зависящий, как от характера его внутренней поверхности, так и от размеров его поперечного сечения

d - диаметр трубопровода, м

L - общая длина трубопровода, м

V - скорость движения воздуха по трубопроводу, м/с

Пользуясь техническими характеристиками вентиляторов, которые приведены в справочниках, можно выбрать вентилятор для конкретных условий вентиляции.

6. Крепление горных выработок

6.1. Горное давление

Горные выработки испытывают воздействие сил, возникающих при нарушении изостатического равновесия в горном массиве в результате создания в нем искусственной выемки. Они проявляются как горное давление.

Характер проявления горного давления зависит от геологических факторов, размеров горных выработок, а также способов проведения последних.

При проведении горных выработок вокруг выработки происходит перераспределение существующих напряжений, которое вызывает те или иные деформации. Если возникшие деформации не выходят за пределы упругих то выработка может простоять без крепи долгое время.

Однако, такие идеальные условия встречаются далеко не всегда. В тех случаях, когда возникающие деформации становятся пластическими, контуры выработки могут изменяться. При дальнейшем развитии деформации происходит разрыв сплошности массива, сопровождающийся выпадением отдельных кусков породы, а иногда обрушением кровли к обвалами стенок.

Чтобы воспрепятствовать развитию чрезмерных напряжений в массиве горных пород и предотвратить разрушение горных выработок применяют различные конструкции, которые называются крепью, а процесс их возведения и установки - креплением.

Установлено, что горное давление изменяется во времени, В начале оно нарастает довольно быстро, давление этого периода называется первичным. Затем его рост постепенно уменьшается и по истечении некоторого времени прекращается; горное давление этого периода называется вторичным или установившимся. На протяжении второго периода в кровле горизонтальных выработок завершается образование трещин и формирование свода обрушения, а величина нагрузки, испытываемая крепью, в дальнейшем оказывается постоянной. Лучше всего результаты горного давления проявляются в горизонтальных выработках.

При проходке горизонтальных выработок горное давление проявляется, главным образом, в кровле выработки и в меньшей мере со стороны боковых стенок. В некоторых случаях горное давление может проявляться и со стороны подошвы выработки.

Если горизонтальная выработка не закреплена, а породы недостаточно прочны и устойчивы, то по мере обрушения в кровле образуется свод, а бока скашиваются и выработка приобретает подковообразную форму. Наиболее правильная форма свода образуется при однородных породах. С образованием такого свода выработка может простоять довольно долгое время без нового обрушения. Поэтому такой свод называют сводом естественного равновесия. По этой же причине выработка сводовой или трапециевидной формы сечения будут более устойчивы против обрушения, чем выработки, например, прямоугольного сечения. Образование сводов естественного равновесия может быть многократным и по причине буровзрывных работ в близких забоях, и по причине выветривания горных пород, что всегда имеет место в самих выработках. В таком случае, новые своды равновесия будут иметь все большие размеры.

6.2. Материалы для изготовления рудничной крепи

Крепление горных выработок производится деревянной, бетонной, каменной и металлической крепью.

Дерево издавна применяется для крепления горных выработок из-за его относительно большого сопротивления механическим нагрузкам, небольшого веса, упругих свойств и легкой механической обработки. При проходке горноразведочных выработок ему и сейчас отдают предпочтение. Ограниченный срок службы древесины, в данном случае, вполне обеспечивает безопасное состояние выработки на всем протяжении ее использования. В последнее время при проходке горноразведочных выработок довольно часто начинают использовать металлическую крепь, но применяют ее преимущественно лишь тогда, когда на месте производства разведочных работ нет крепежного леса, а его доставка будет экономически нецелесообразной. Кроме того, металлическая крепь (бетонная, каменная и т.д.) может применяться при специальных методах проходки в сложных геологических или гидрогеологических условиях.

Для повышения сопротивления деревянной крепи гниению; ее пропитывают специальными растворами - антисептиками, которые препятствуют развитию в ней различных гнилостных бактерий и грибков. В качестве антисептиков применяются, например, фтористый натрий, хлористый цинк, уралит, триалит и др.

Для повышения огнестойкости деревянная крепь обмазывается жирным известковым молоком, растворами глины, жидким стеклом.

Для изготовления крепи применяются различные технические сорта леса: бревна, подтоварники, жерди, пластины, брусья, доски и обаполы. Специально рудничными сортами леса являются рудничные стойки, которые готовятся ив хвойных пород и имеют длину 0,5-2,0 м (с интервалами в 0,1 м), а затем 2,1-5,0 м (с интервалами через 0,2 м). Их диаметр в верхнем отрезе равен 7,0-25,0 см /с интервалом в 2 см/,

По условиям работы крепи часто необходим материал, хорошо сопротивляющийся не только сжатию, но и изгибу. Таким материалом является железобетон - бетон, в который помещена металлическая арматура, в виде каркаса нужной формы и размеров. Железобетонную крепь делают монолитной или сборной. Помимо высокой сопротивляемости механическим нагрузкам, бетон или железобетон должны быть водонепроницаемыми и не поддаваться действию рудничных кислотных вод.

Из остальных крепежных материалов можно назвать различные пластмассы, армированные стекловолокном. Такая крепь, наряду с ее легкостью, устойчивостью к различным механическим нагрузкам и к действию разных химреагентов, пока еще широкого распространения не получила.

6.3. Технологии создания крепи

Крепление горизонтальных выработок.

Основной конструкцией деревянной крепи горизонтальных выработок является крепежная рама. Обыкновенная или неполная крепежная рама состоит из верхняка и двух стоек. Стойки чаще всего устанавливаются наклонно (трапециевидная рама). При слабой почве выработок крепежная рама делается полней. В этом случае в ее конструкцию включается еще и лежень. Нужно сказать, что в зависимости от условий проведения, горизонтальной выработки, отдельные элементы крепежной рамы могут отсутствовать или, наоборот, могут быть усилены дополнительными элементами.

Наиболее ходовыми диаметрами крепежного леса является стойки с диаметром в верхнем отрезе 15-25 см. Расстояние между крепежными рамами определяется исходя из следующих условий:

А) при неустойчивых породах - крепление сплошное, когда расстояние между рамами равно диаметру крепежных стоек;

Б) при породах средней устойчивости - расстояние между рамами увеличивается до 1 м;

В) при породах очень устойчивых - расстояние между рамами может быть доведено до 1,5-2,0 м;

Г) при породах исключительных по устойчивости и иногда на последних метрах выработки - последняя может проходиться без крепления вовсе. В этих случаях сечению выработки целесообразно придавать сводовую форму.

Первые метры выработок типа штолен, которые обычно проходятся или в рыхлых или в неустойчивых породах крепятся сплошной крепью. Далее переходят на крепление в разбежку и наконец, последние метры такой выработки, как уже упоминалось, могут проходиться без крепления (рис. 27).

Устьевая часть штольни, кроме того, крепится дополнительно. Различных вариантов такого крепления существует очень много, но все они предохраняют выработку и нанятых на ней людей от обрушения горных пород по склону рельефа дневной поверхности

Крепление вертикальных выработок.

Основной конструкцией деревянной крепи вертикальных выработок является венец, представляющий собой прямоугольную раму, состоящую ив четырех брусьев или бревен. Наиболее ходовыми диаметрами крепежного леса являются стойки с диаметром в верхнем отрезе 15+20 см.

Венцы устанавливаются в горизонтальных плоскостях или вплотную - сплошная венцовая крепь, или на некотором расстоянии друг от друга по оси выработки - венцовая крепь на стойках (бабках) и венцовая подвесная крепь. Элементы венца соединяется между собой замком в лапу. Бабки с венцами соединяются замком в шип.

Сплошная венцовая крепь применяется для крепления шурфов и стволов разведочных шахт, проходимых в породах неустойчивых и среднеустойчивых.

Возводят ее сверху вниз, когда порода не допускает большого отставания крепи после проходки выработки на определенную глубину.

При проходке шурфов и стволов шахт в слабых породах сплошная венцовая крепь возводится вслед за продвигание забоя. В устье выработки укладывается первый венец, имеющий пальцы (выступающие части стоек) со всех четырех сторон. Этот венец является одновременно у. основной проходческой рамой, по которой затем проверяется качество, как проходческих, лак и крепежных работ. По мере углубки выработки нижний венец, лишенный пальцев, подводится по частям под венец расположенный выше; при этом каждый последующий венец подвешивается к установленному металлическими скобами.

Сплошная венцовая крепь, когда она возводится снизу вверх применяется при проходке вертикальных выработок в породах, позволяющих проходишь эти выработки без крепления в интервале до 4-5 м. Состоит она из основных венцов, которые по своим коротким стойкам имеют пальцы, и венцов вспомогательных, которые пальцев не имеют. Длина пальцев берется от 0,3 м в более прочных породах до 0,8 м в породах менее прочных. Пальцы заводятся в лунки, которые устраиваются в соответствующих стенках выработки. При всём следуем отметить, что лунки могу! выполняться, как -в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.

После проходки определенного участка выработки сначала, устанавливается в лунках основной венец, а затем вспомогательными венцами наполняется пройденный интервал между двумя смежными основными венцами. Венцы, в зависимости от глубины врубки заика, могут располагаться по отношению друг к другу или вплотную, или же с некоторым промежутком. Промежутки между венцами необходимо оставлять при вспучивающихся глинистых породах для предотвращения поломки венцов.

Венцовая крепь на стойках (или бабках) применяется для крепления вертикальных выработок в устойчивых породах, которые позволяют проходить выработку до 10 м без крепления. Возводится она снизу вверх по мере углубки выработки на величину звена. При этом способе крепления вначале устанавливается своими пальцами в лунках нижний основной венец. Размер пальцев, характер и назначение лунок остаются прежними. Затем на коротких вертикальных стойках длиной в 0,8-1,0 м, устанавливаются вспомогательные венцы, которыми и заполняется весь пройденный интервал. Диаметр вертикальных стоек (бабок) обычно берется на 2-3 см меньшим по сравнению с диаметром стоек венца.

Подвесная венцовая крепь применяется приблизительно в тех же условиях, что и венцовая крепь на бабках, но возводят ее сверху вниз. Последнее означает, что выработку можно крепить непосредственно вслед за ее проходкой, не ожидая пока будет пройден необходимый интервал в 4-10 м. Поэтому, по соображениям организации горнопроходческих работ и их цикличности, этому обстоятельству следует уделять внимание при окончательном выборе способа крепления вертикальной горной выработки. Расстояние между венцами здесь, как и при предыдущем способе, берут порядка 0,8-1,0 м. Пальцы, лунки и остальные детали будут такими же.

Плоскости венцов при любом виде венцовой крепи должны быть строго горизонтальны и тщательно расклинены. Стенки должны быть вертикальными, а диагонали сечения должны быть всегда одинаковыми. Пространство между венцовой крепью в разбежку и стенками выработки затягивается досками, или горбылем и забучивается отработанной горной породой.

Любая вертикальная выработка(шурф или шахтный ствол ) в устьевой части, проходимой обычно по рыхлым наносам, крепится сплошной венцовой крепью, затем переходя на венцовую крепь вразбежку и, наконец, ее последнее метры не крепятся вовсе. форма сечения при этой остается прямоугольной. Только в эксплуатационных выработках или в тех разведочных, из которых проходятся другие выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность, крепление может доходить до самого забоя.

7. Освещение горных выработок

Поверхностные горноразведочные выработки легкого типа, проводимые, как правило, в пределах светового дня, в дополнительном освещении не нуждаются. Освещать приходится лишь подземные выработки.

Хорошее и рациональное освещение выработок имеет очень большое значение, так как от него в значительной степени зависят санитарные условия труда и безопасность работ, производительность труда и качество выполняемой работы.

Наибольшая освещенность предусматривается в камерных выработках, в которых размещены работающие машины (в частности, буровые станки), а в призабойном пространстве при бурении шпуров, креплении, погрузке и выполнении других проходческих работ.

Для освещения подземных горных выработок применяют следующие источники света:

1. Стационарные, действующие на протяжении всего срока службы выработки.

2. Полустационарные, которые по мере продвигания забоя могут перемещаться.

3. Местные, при которых осветительная установка монтируется на горнопроходческих машинах или механизмах.

4. Переносные или индивидуальные.

В качестве стационарных, полустационарных и местных светильников используются сетевые электрические светильники с лампами накаливания или люминесцентными лампами. Переносные лампы могут быть пламенными /бензиновые и ацетиленовые/ и аккумуляторными.

Переносные лампы являются основным источником света не только в горноравведочных выработках, но и в очистных и подготовительных забоях эксплуатационных выработок. Спуск в шахту и передвижение людей по выработкам, а также производство работ без горящей переносной лампы запрещается.

Достаточная освещенность будет достигнута, если между светильниками мощностью 60-100 ватт будут выдержаны следующие расстояния:

3-4 м - в камерах, на подстанциях, на рудничных дворах.

5-6 м - в забоях очистных, подготовительных и горно-разведочных выработок.

15-20 м - в выработках с механической откаткой и доставкой, в людских ходках.

По всему стволу вертикальной выработки подвешиваются светильники мощностью 60-100 вт. черев каждые 20-30 м. Кроме того, забой, стационарные и подвесные полки этих выработок освещаются дополнительно из расчета 10-15 вт на каждый квадратный метр площади забоя или полка.

С целью увеличения освещенности повышают отражательную способность стен выработок путем их побелки.

На забое применяют лампы накаливания при напряжении 36 в, в остальной части выработки -127 в, и лишь при использовании люминесцентных ламп допускается напряжение 220в.

8. Водоотлив из горных выработок

Приток воды в поверхностные горние выработки (канавы, расчистки и т.п.) обусловливается исключительно атмосферными осадками. Водоотлив из таких выработок, в тех случаях, когда им приходится заниматься, обычно серьезных трудностей не представляет.

Водоприток подземных горных выработок зависит от обводненности месторождения и напора вод во вмещающих породах, от времени года. Приток воды в подземные горноразведочных выработки обычно не превышает 10 м3/час, в ряде случаев он может быть значительно меньшим, реже он достигает 40-50 м3/час и более.

Вода в забое выработки является одним из основных факторов, снижающих скорость и производительность горных работ, увеличивающих стоимость проходки горных выработок. Успешная работа с водой в значительной мере решает успех проходческих работ Совокупность мероприятий и устройств, служащих для удалении воды ив выработки на дневную поверхность, называется водоотливом при проходке выработки или сокращенно -водоотливом.

Самотеком вода удаляется из наклонных выработок, проходимых снизу вверх (восстающих), а также из горизонтальных выработок, подошве которых придается продольный уклон от 0,002 до 0,008 в сторону устья. При этом в подошве горизонтальной выработки устраивают водоотводные канавки. При вскрытии разведочного поля штольнями вся вода, поступившая в подземные выработки, уровень которых расположен выше высотной отметки устья штольни, удаляется на поверхность самотеком.

При значительных водопритоках в процессе проведения шурфов и стволов шахт вода удаляется из забоя выработки проходческими электрическими или пневматическими насосами по трубопроводам. Наибольшей подачей характеризуются стационарные насосные установки, которые размещают в подземных выработках, расположенных на разведочных горизонтах около стволов. Такие установки предназначены для откачки на поверхность по трубопроводам всей воды, поступающей из выработок горизонта.

При небольших водопритоках вода из вертикальной выработки может удаляться вместе с отработанной породой, для сбора просачивающейся воды в таком случае можно также устроить небольшой зумпф.

9. Природоохранные мероприятия при проходке и ликвидации горных выработок

Любые горные работы связаны с негативным воздействием на природную среду (ПС) и, прежде всего, это связано с тем, что если ПС формируется весьма длительное время, за которое ее компоненты достигают некоторого равновесного состояния, то первые весьма быстротечны и по своим последствиям носят разрушительный характер. Страдают в первую очередь растительный и почвенный покров, природные ландшафты. Поэтому на всех стадиях геологоразведочных работ предусматриваются мероприятия, как по снижению этого воздействия, так и по выполнению рекультивации нарушенных земельных участков.

Наибольшие негативные последствия имеют открытые работы. Ранее, например, широко практиковалась проходка канав с применением взрыва на выброс, что приводило к нарушению и загрязнению больших площадей. В настоящее время этот способ проходки запрещен. В связи с этим же не рекомендуется проходка канав бульдозерами.

При канавных работах осуществляется снятие плодородного слоя в пределах, как контура выработки, так и площади отвалов грунта. Почва складируется в бурты или ленточные отвалы. После документации и опробования канавы засыпаются материалом из отвалов с перекрытием слоем плодородных почв.

Подземные работы, также сопровождаются нарушениями ПС и, прежде всего в пределах производственных площадок. Поэтому здесь также предусматривается предварительное снятие плодородного слоя и последующая рекультивация. Формируются временные отвалы в пределах этих площадок, которые после завершения проходческих работ разбираются на засыпку шурфов, распределяют по поверхности при планировке. После демонтажа оборудования и сооружений грунт, бывший под ними, перепахивается и перекрывается почвами из буртов

Постоянные отвалы крупных горнорудных предприятий подлежат технической или лесохозяйственной рекультивации с целью борьбы с эрозией и пылением.