РУКОВОДСТВО ПО ВЕДЕНИЮ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ

УТВЕРЖДЕНО Первым заместителем Министра топлива и энергетики Российской Федерации А.Е.Евтушенко 22 августа 1996 г.

СОГЛАСОВАНО с заместителем Председателя Госгортехнадзора Российской Федерации А.И.Субботиным 14 августа 1996 г.

РЕДАКЦИОННАЯ КОМИССИЯ: Председатель редакционной комиссии Субботин А.И. Члены редакционной комиссии: Горлов Ю.В., Джигрин А.В., Кушнеров П.И., Новосельцев А.И., Пшеченко В.А., Фридман А.Г.

АВТОРЫ СОСТАВИТЕЛИ: Джигрин А.В., Кушнеров П.И.

Руководство по ведению взрывных работ в угольных шахтах разрабатывалось в рамках отраслевой научной программы "Уголь России" под научным руководством В.Е.Александрова и А.В.Джигрина.

Работа выполнена следующими организациями. Институтом новых технологий менеджмента и конъюнктуры (ИНТМЕК), Научно-производственным горным бюро "РИКО", ВостНИИ, Межведомственной комиссией по взрывному делу при АГН.

В разработке руководства приняли участие: Гаевский Н.А. (раздел 9), Горлов Ю.В. (раздел 2, 10), Смирнов О.В. (раздел 7, 15), Ткаченко Н.Ф. (раздел 9, 12), Чикунов В.И. (раздел 8, 9, 14), Шумков С.И. (раздел 7, 9).

ВВЕДЕНИЕ

Возросшие требования к темпам проведения подготовительных выработок, обусловленные увеличивающимися нагрузками на очистные забои, потребовали создания и внедрения мощных бурильных механизмов с длинноходовыми податчиками, позволяющими проводить бурение шпуров без замены штанги на глубину 2,00-2,45 м. В последние годы разрабатываются бурильные установки, обеспечивающие бурение по заданной программе и автоматический контроль за соблюдением проектных параметров расположения шпуров. Разработаны рациональные параметры буровзрывных работ, обеспечивающие полное использование технологических возможностей новой буровой техники при высоком коэффициенте использования шпуров (КИШ), минимальных расходах ВВ и бурения, точном оконтуривании выработок, равномерном дроблении породы; экономию материалов. Разработаны эффективные типы параметров взрывных работ, в том числе врубы со скважинами, ступенчатые и многоярусные, безлюдная выемка в лавах, взрывание с малой степенью нарушения законтурного массива и высоким качеством оконтуривания и т.д. Увеличение глубины бурения вместе с разработанными для этой цели специальными врубами потребовало подготовки и выпуска промышленностью электродетонаторов со значительно большим числом ступеней замедления. Увеличено в полтора раза допустимое максимальное время замедления при короткозамедленном взрывании шпуровых зарядов в забоях, опасных по газу или пыли.

Наряду с этим техническое и методическое руководство взрывными работами осталось практически на прежнем уровне. Взрывные работы (ВР) на угольных шахтах в Российской Федерации в настоящее время регламентируется, кроме "Единых правил безопасности при взрывных работах" еще более 20 нормативно-техническими документами. Эти документы в большинстве своем посвящены вопросам безопасного применения взрывных работ. Производство практически не располагает методическими руководствами для проектирования и ведения взрывных работ, комплексно учитывающими возможности и прогрессивные тенденции развития буровой техники и буровзрывных работ. Имеющийся опыт в этой части разрознен и рассчитан для применения на конкретных объектах. Положение осложняется также спецификой ведения взрывных работ в угольной промышленности.

Так, на угольных шахтах обязательно применение крепи. Выделение метана и опасность взрывов угольной пыли предъявляют жесткие требования к применяемым взрывчатым веществам (ВВ), конструкциям и расположению зарядов в массиве, порядку и способам их инициирования. Наличие угольных и породных массивов, склонных к внезапным выбросам газа, угля и породы, повышение горного давления с глубиной, влияние температурных факторов - все это ограничивает возможности использования опыта, имеющегося в других отраслях горнодобывающей промышленности.

Разрозненность сведений о методах и приемах ведения взрывных работ в различных условиях и их многообразие часто приводят к тому, что буровзрывные работы (БВР) ведутся без достаточного учета достижений науки и практики, на основе личного опыта руководителей. Нередко в аналогичных горногеологических и горно-технических условиях, даже в пределах одного угольного бассейна, параметры буровзрывных работ принимаются различными. В результате, несоответствие принятых параметров БВР обуславливает низкие технико-экономические показатели: значение КИШ не превышает в крепких породах 0,7-0,8; ширина развала горной массы не регулируется; имеет место выход негабарита; качество оконтуривания низкое - переборы пород в 3-5 раз превышают нормативные показатели и т.д. В среднем глубина шпуров при использовании современной техники бурения с ходом подачи 2,75-3,0 м составляет лишь 2,05-2,30 м /данные по трем основным угольным бассейнам - Кузнецкому, Донецкому и Печорскому/, средний уход за взрыв 1,7-2,0 м. Отсутствие единого методического подхода при решении задач по определению рациональных параметров буровзрывных работ не позволило в угольной промышленности приблизиться также к решению задачи типизации параметров и паспортов БВР, что в значительной мере упростило бы ведение технической документации и повысило эффективность использования новых технических решений в буровзрывном деле. Таким образом, создание и внедрение единого документа, регулирующего проектирование и производство взрывных работ в угольной промышленности, является весьма актуальным и своевременным.

Цель настоящего Руководства упорядочить проектирование и ведение взрывных работ на основе современного представления о физике их взрывного разрушения, прогрессивных тенденций в развитии буровой техники и технологии взрывного дела, а также передового опыта ведения взрывных работ при проведении выработок и очистной выемки в угольных шахтах. Руководство призвано улучшить и ряд косвенных показателей, в числе которых наиболее важными являются повышение культуры производства, качества горных работ при проведении выработок. Этот документ следует рассматривать как прообраз технических правил ведения взрывных работ в угольных шахтах.

Назначение Руководства - оказать помощь лицам технического надзора шахт и непосредственным исполнителям работ в безопасном достижении оптимальных технико-экономических показателей при производстве взрывных работ. При этом следует иметь в виду, что согласно Единым правилам безопасности при взрывных работах разрешается применять только те взрывчатые материалы, а также взрывные и иные устройства, контрольно-измерительные приборы, зарядное оборудование и аппаратуру, на которые имеются разрешения Госгортехнадзора России, стандарты либо технические условия (ТУ), включающие руководства (инструкции) по применению (эксплуатации) материалов и изделий. Требования настоящего Руководства носят рекомендательный характер и не подменяют требований ЕПБ при взрывных работах, стандартов и ТУ, которые во всех случаях имеют приоритетное значение.

Кроме того, нужно учитывать, что указанные в настоящем Руководстве условия применения ВМ могут уточняться решениями Госгортехнадзора России.

1. ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

1.1. Горно-геологические условия угольных месторождений характеризуются рядом специфических особенностей: резкое различие физико-механических свойств пород, слагающих угленосные формации, которые представлены бурыми и каменными углями, антрацитами, аргиллитами /глинистыми сланцами/, алевролитами /песчаными сланцами/, песчаниками и известняками; показатели физико-механических свойств пород в различных частях месторождений /бассейнов/ варьируют в широких пределах /табл.1.1/; породный массив характеризуется значительной анизотропностью; горные породы могут быть трещиноватыми и монолитными, устойчивыми и неустойчивыми, склонными к пучению; угол падения пластов меняется от 0 до 90°. В таких условиях осложняется решение проблемы обеспечения устойчивости выработок, особенно при проявлении горного давления угля и вмещающих пород. Кроме того, фактором значительно осложняющим процессы горного и взрывного дела является метаноносность, присущая почти всем месторождениям каменных и частично бурых углей. Нередко имеют место газодинамические явления - суфлярные выделения метана, внезапные выбросы его с углем или породой. Склонность угля к образованию взрывоопасной угольной пыли, к самовозгоранию вызывают необходимость осуществления комплекса весьма трудоемких и дорогостоящих мер безопасности.

Таблица 1.1

     
Показатели прочности и упругих свойств пород угленосных толщ угольных бассейнов

1.2. Важнейшей технологической характеристикой породного массива, оказывающей наибольшее влияние на эффективность взрывных работ, является прочность пород, характеризуемая временным сопротивлением на одноосное сжатие /МПа/ или коэффициентом крепости по проф. М.М.Протодьяконову, представляющему собой .

1.3. Для учета физико-механических свойств горных пород при установлении параметров буровзрывных работ следует использовать лабораторные данные о свойствах этих пород и, при необходимости, уточнять их в процессе ведения горных и взрывных работ. При определении рациональных параметров взрывных работ нужно применять усредненные значения показателей физико-механических свойств породы, устанавливаемые с учетом площади /мощности при пересечении слоев под углом 90°/ слоев взрываемых пород исходя из выражения , где , ..., и , ..., - соответственно, значение показателей свойств слоев породы на забое выработки и доля (%) каждого слоя пород от площади ее сечения. Если выемка проводится послойно, то в каждом отдельном случае следует пользоваться значениями показателей свойств пород взрываемого слоя.

Приведенные в табл.1.2, 1.3, 1.4, 1.5 и 1.6 показатели физико-механических свойств горных пород без выполнения лабораторных исследований могут служить ориентировочными данными при проектировании и производстве взрывных работ. В этих таблицах приняты следующие обозначения: - коэффициент крепости пород по М.М.Протодьяконову; - плотность пород в массиве, кг/м; - коэффициент Пуассона; - скорость распространения звуковых волн в массиве, м/с; - коэффициент внутреннего трения пород (тангенс угла внутреннего трения) и - пористость (пустотность) пород, %.

Таблица 1.2

     
Показатели физико-механических свойств песчаников угольных месторождений

     

Таблица 1.3

     
Показатели физико-механических свойств алевролитов угольных месторождений

Таблица 1.4

Показатели физико-механических свойств аргиллитов угольных месторождений

Таблица 1.5

Показатели физико-механических свойств известняков угольных месторождений     

Таблица 1.6

     
Показатели физико-механических свойств углей

ж - марки угля