Обоснование и разработка безопасных и эффективных параметров буровзрывных работ (БВР)
Из-за больших поперечных размеров ствол невозможно соорудить по традиционной технологии; невозможно соорудить ствол и в виде карьера из-за большой его глубины. Технология строительства такого ствола была разработана из условий минимизации сроков его строительства и обеспечения устойчивости при значительных двухсторонних нагрузках на крепь. В ее основу были положены элементы проходки обычных стволов и строительства карьеров. При пересечении водоносных неустойчивых пород будут применяться известные способы замораживания.
Ствол сооружается по совмещенной технологической схеме с применением буровзрывных работ. Длина заходки составляет 4 м (большая длина заходки усложнит процесс возведения постоянной крепи). Забой ствола на величину заходки разрабатывается поэтапно[17]. При такой схеме совмещаются уборка породы в передовом забое и буровые работы на уступе, что ведет к сокращению срока сооружения ствола. Применение других схем нецелесообразно из-за сложности транспортирования породы (при многоуступной схеме) или из-за ухудшения показателей взрывных работ (при проходке ствола сплошным забоем). Кроме того, при разработке породы сплошным забоем буровые работы и уборка породы выполнялись бы последовательно, что значительно увеличило бы сроки строительства.
Наиболее эффективным является совместное применение скважинного и шпурового методов буровзрывных работ; при этом шпуровым методом производится оконтуривание забоя ствола, а скважинным методом производится разрушение породы в центральной части ствола. Применение других методов буровзрывных работ нецелесообразно. Например, применение только шпурового метода нецелесообразно ввиду больших объемов буровых работ, при ведении буровзрывных работ скважинным методом невозможно достигнуть хорошего оконтуривания забоя ствола, а применение других методов (котловых зарядов, камерных зарядов и др.) невозможно ввиду большой кусковатости взорванной породы, что недопустимо при бадьевом подъеме.
Проходку ствола на этом участке следует подразделить на два этапа. Первый этап включает работы по выемке породы на участке площади поперечного сечения ствола в свету крепи (от периферии к центру) при длине заходки ^зах = 4 м.
Второй этап включает работы по выемке породы с созданием кольцевой полости с размерами Snp. - See при длине заходки ^зах = 3,4 м ниже уже возведенной крепи и возведению крепи в этой полости (здесь Snp. - площадь поперечного сечения ствола в проходке, a See. - площадь поперечного сечения в свету). Проходческие работы, выполняемые в первом этапе проходки ствола. Анализ работ при проходке ствола сверхбольшого диаметра показал, что наиболее рациональной схемой ведения взрывных работ в аналогичных условиях будет схема с применением уступной системы для разрушения горных пород. Наиболее простым способом создания уступов в забое ствола круглой формы является способ выемки породы по кольцам, начиная от контура крепи в свету в направлении до центральной осевой линии. В первую очередь будет пройдена кольцевая выемка (рис.1)
для создания уступа. Ее размеры: глубина равна длине заходки ^зах = 4 м, ширина - 15 м. Такая ширина выемки необходима для нормальной работы экскаватора. В связи с тем, что породы, расположенные в зоне кольцевого забоя, примыкают к участку со свежевозведенной крепью, с целью уменьшения сейсмического воздействия на крепь, рыхление пород при создании кольцевой выемки будет осуществляться при помощи шпуровых зарядов. При бурении шпуров для создания этой кольцевой выемки будут применяться буровые установки БУКС-1М, смонтированные на шасси автосамосвалов БелАЗ-549. В качестве ВВ будут применяться водоустойчивые взрывчатые вещества, а в качестве СИ - электродетонаторы мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия.
Взрывные работы по рыхлению горных пород в массиве, в котором будет создана кольцевая выемка, будут вестись при одной открытой поверхности в тяжелых условиях - при глубине шпуров более четырех метров (^ш = зах == - = 4,45 м.) и большом зажиме пород. П 0,9 Для высокой эффективности взрывных работ при создании кольцевой выемки следует применять высокоэффективные взрывные врубы. При породах с коэффициентом крепости f< 6 следует применять двойные клиновые врубы, а при породах с f > 6 - двойные клиновые врубы с разрезными шпурами (см. рис.1).
В связи с тем, что длина периметра кольцевой поверхности большая -580 м, для увеличения концентрации работ в забое ствола целесообразно кольцевую поверхность подразделить при помощи взрывных врубов на 4 рабочих блока при длине дуги блока 145 м. Затем взрыванием шпуров рядами в каждом блоке в левую и правую стороны от взрывного вруба разрыхлить породу во всех блоках (см.рис.1).
Рыхление горных пород в средней части ствола будет производиться при помощи скважинных зарядов с применением водоустойчивых гранулированных взрывчатых веществ, детонирующего шнура и пиротехнических реле КЗДШ. При бурении скважин будут применены станки СБР-125иСБР-160. Порядок расчета параметров буровзрывных работ для первого этапа работ по проходке ствола принципиально не отличается от общеизвестного [18, 19,20].
Как отмечалось выше, во втором этапе проходки ствола будут выполняться работы по созданию кольцевой полости ниже уже возведенной крепи с последующим возведением крепи в этой полости. Размеры полости: глубина равна толщине крепи и составляет 3,4 м, высота -4м, длина полости равна длине дуги окружности по контуру в свету крепи всего ствола и составляет 580 м.
Производить выемку породы одновременно по всему периметру ствола в связи с большим обнажением массива и возможными обрушениями крепи, которая еще не набрала необходимой прочности, не следует. Поэтому в данной работе предусмотрена разбивка породного кольца на четыре блока с разбивкой дуги казкдого блока на четыре пары забоев (рис.2.2). В каждой паре будет по два одинаковых забоя: "левый забой" и "правый забой". Длина каждого забоя будет равна 580 : 32 = 18 м.
Порядок работ принят следующий. Вначале в каждом блоке, в каждой паре забоев работы по выемке породы и возведению крепи будут вестись только в "левых забоях". После затвердения бетона в "левых забоях" аналогичные работы будут вестись в "правых забоях".
Выемка порода при создании кольцевой полости для возведения в ней крепи будет производиться при помощи буровзрывных работ с вертикального забоя. При принятой длине заходки (^зах = 3,4 м) и величине КИШ 0,9 глубина шпуров будет равна 3,9 м.
Бурение шпуров будет производиться с применением буровых установок СБУ-4. В качеставе ВВ и СИ будут приняты водоустойчивое взрывчатое вещество - аммонит 6 ЖВ и электродетонаторы мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия. Чтобы обеспечить высокое значение КИШ при данных горно-геологических условиях, необходимо принять шагающий пирамидальный клиновой взрывной вруб, хорошо зарекомендовавший себя при проведении горных выработок в различных горно-геологических условиях .