Расчет врубов в САПР

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДЕТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРЯМЫХ ВРУБОВ В САПР
Для эффективного применения прямых врубов основанных на принципе воронки выброса
необходимо определение рациональных и надежных детальных параметров: длины шпуров и массы
зарядов ВВ в шпурах каждой ступени углубления врубовой полости, количество ступеней во врубе,
расстояния между шпурами в одной ступени и между ступенями вруба.
В данном способе расчета, для определения детальных параметров, используются
регрессионные уравнения, полученные на основе проведения натурных и численных исследований
действия одиночных и парных шпуровых зарядов ВВ в условиях высокометаморфизированных
скальных горных пород.
Область применения способа расчета: прямые врубы в условиях крепких пород с высокой
акустической жесткостью и с коэффициентом крепости f от 12 до 20.
Расчет выполняется в 4 этапа. В начале выбирается принципиальная схема прямого
ступенчатого вруба.
1-й этап. Определяется глубина шпуров и величина заряда первой ступени, при которой
происходит образования максимальной глубины воронки при минимальном расходе ВВ и
шпурометров, в заданных условиях. Для этого программа рассчитывает возможные значения глубины
начальной воронки выброса по зависимости, полученной на основе изучения действия одиночного
шпурового заряда (рис.1):
hв = 4,34∙f-1,2 ∙P1,05 ∙ℓ-0,95∙ q0,63 , м
(1)
где Pз – показатель эффективности заряда: Pз= Pвв ∙ kэ,
Pвв – работоспособность принятого ВВ, см3;
kэ– коэффициент уменьшения глубины воронки выброса с увеличением радиального зазора (рис.2);
f – коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьконова;
q – масса заряда, кг;
ℓ – длина шпура, м.
rв
По результатам счета строится график h= f (f, Pз, ℓ, q). Общий вид графика показан на рис.3.
По графику определяется рациональная масса и глубина шпуровых зарядов. Эти значения находятся в
области ВС, где линия АВСD переходит из
наклонной части в горизонтальную. Поскольку
график имеет относительно плавное выполаживание,
то в эту область может входить несколько возможных
соотношений массы заряда (длины шпуров) и
глубины воронки. Пользователь устанавливает
необходимое соотношение параметров путем
перемещение движка по линии графика.

2-й этап. Определение рациональных

расстояний между зарядами в одной ступени.
Оптимальными, в данном случае, является
максимальное расстояние между двумя шпурами, при
котором глубина образовавшейся щелевидной
воронки будет не меньше глубины воронки выброса
одиночного шпурового заряда в этих условиях
(рис.4). Для его определения применяется формула
(2) которая связывает значения глубины полости от
глубины воронки выброса и расстояния между
шпурами ℓпол = f (hв , a). Глубина начальной воронки
Рисунок 1. – Воронка выброса одиночного
выброса в этой зависимости выступает в качестве
заряда ВВ.
интегрального показателя действия заряда на массив,
т.к. является максимально возможной при
1
максимальном соотношении hв/q. По формуле (2) рассчитывается несколько значений глубины
полости (ℓпол) при изменяющемся расстоянии между шпурами (а) от 0,2 до 0,8 м.
ℓпол = 0,3 – 0,7а4 – 0,25 hв ∙ а + 0,98 hв 2
(2)
Из полученного ряда значений (ℓпол) принимается такое максимальное значение, при котором
выполняется условие ℓпол ≥ hв. Одновременно учитывают минимально допустимые расстояния между
зарядами в заданных условиях. Выбор производят путем перемещения движка по графику.
kэ х10
-2
С
hв, м
1,0
0,9
D
B
0,8
А
0,7
4
5
6
7
8
9
10
11
qз, кг
lш, м
12 R, мм
Рисунок 2.– Коэффициент
эффективности заряда kэ в зависимости
от радиального зазора в шпуре R.
Рисунок 3.– Общий вид зависимости
глубины воронки hв от начальных
условий взрыва hв= f (f, Pз, ℓ, q).
3-й этап. В нем определяется приращение глубины шпуров и массы зарядов в последующих
ступенях (рис.5). Для этого вначале необходимо определить угол раскрытия начальной воронки
выброса (3) и массу заряда во второй ступени (4).
α = 1/ ln(0,3 hв3 – 0.36 hв2 + 0.087 hв + 1,04),
Рисунок 4. –Область разрушения массива
от действия пары шпуровых зарядов.
(3)
(4)
b
a
ℓз = 3,5 (hв)0,3 ∙(α)-0,32, м
град.
Рисунок 5. – Схема углубления врубовой
полости в ступенях.
2
Далее, по формуле (5) определяют рациональную величину приращения глубины врубовой
полости в зависимости от расстояния между зарядами смежных ступеней (b), глубины начальной
воронки выброса (hв) и массы заряда второй ступени (q2). Последняя определяется через длину
колонки заряда.
∆ℓ = 2 hв – 0,1q21,8 – 1,02b∙ hв + 0,31 hв ∙q2 – 1,03 hв2 – 0,14 ,
м
(5)
Вычисления производятся для нескольких значений (b) в интервале от 0,2 до 1,0 м. Общи вид
зависимости ∆ℓ = f ( hв , q2, b) представлен на рис 6. Пользователь по графику определяет
рациональные значения приращения врубовой полости в каждой ступени вруба и расстояния между
шпурами в смежных ступенях. Рациональные значения находятся в области выполаживания линии
графика, при этом необходимо учитывать минимально допустимые расстояния. В некоторых
конструкциях врубов имеет смысл принять расстояния между зарядами смежных ступеней (b) равным
расстоянию между зарядами в ступени (а).
4 этап. Определяется количество ступеней во
пол, м
врубе, масса и глубина заложения зарядов последующих
ступеней. Для этого строится развернутая схема прямого
вруба (рис7) . Вначале показывается плоскость забоя
(линия АА1). От неё в масштабе строится необходимая
глубина вруба (линия ВВ1) и глубина заходки
(пунктирная линия). От плоскости забоя под углом 900
строится два шпура с зарядами начальной воронки
выброса, расстояние между которыми (а) определено во
b, м
втором этапе. Здесь же показывается воронка выброса
Рисунок 6. – Общий вид зависимости
рациональной глубины (определенной на 1 этапе) и
величины приращения глубины
глубина полости от взрывания двух зарядов. Далее, на
врубовой полости от расстояния между
расстоянии b строится шпур с зарядом второй ступени.
зарядами смежных ступеней (b).
Его длина будет больше длины шпура предыдущей
ступени на величину ∆ℓ. На этом же шпуре показывается углубления воронки взрыва на ∆ℓ. В
последующем на расстоянии b от последнего шпура строятся шпуры последующих ступеней, глубина
и воронки которых последовательно
a
b
b
b
b
А
А
увеличиваются на величину ∆ℓ. А вес зарядов
увеличивается на величину ∆q = q2 – q. Шпуры
строятся до тех пор, пока расширяющаяся
воронка не достигнет необходимой глубины
заходки. Причем шпуры, глубина которых
начальная
воронка
превышает глубину вруба, будут мнимые
выброса
h =0,7м
(показываются пунктиром). А фактически во
м
q=0,75кг
врубе эти шпуры принимают глубиной, равной
м
глубине вруба. Длина колонки заряда в них
увеличивается, соблюдая условия размещения
минимальной забойки. Эти шпуры
показываются сплошной линией, глубина
приращения в них остается.
Таким образом, на развернутой схеме
3 ступень
=2,3м;
наглядно
изображаются детальные параметры
q=1,5кг
вруба полностью определяющие его
4 ступень
В
В
конструкцию. Эти параметры позволяю в
=2,5м;
q=1,75кг
рассматриваемых условиях надежно
образовывать врубовую полость с
Рисунок 7. – Развернутая схема прямого вруба.
максимальной безопасностью по выбиванию
крепи и воспламенению метанопылевоздушной
среды в рудничной атмосфере.
1
в
1
3
Все расчеты и построения выполняются программой в полуавтоматическом режиме.
Пользователю необходимо в окне расчета установить начальные условия и на графиках 1 – 3 выбрать
окончательные параметры согласно вышеописанным критериям. Построение схемы выполняется
после каждого изменения на любом этапе расчета.
Последние результаты сохраняются в окне расчета, которое можно вызывать в процессе и
конструирование вруба.
4