Akademia Górniczo - Hutnicza

w Krakowie

Przedmiot:

Technika Strzelnicza

Obliczenie podstawowych parametrów urabiania skał metodą strzelania ładunkami MW w długich otworach strzałowych.

Wykonał: Łukasz Sowa

GiG rok IV Gr. I

Dane wyjściowe:

• rodzaj skały: Piaskowiec

• wskaźnik zwięzłości skały: f = 9

• roczna wielkość wydobycia: W = 1800000 Mg

• wysokość piętra: H = 19,5m

• średnica otworów strzałowych: d = 105 mm

• odległość do obiektów podlegających ochronie przed drganiami parasejsmicznymi: r_s = 880 m

• odległość do obiektów podlegających ochronie przed podmuchem: r_p =

880 m

• odpalanie ładunków: nieelektryczne

Parametry strzelania długimi otworami:

z – zabiór

a – odległość między otworami

H –wysokość ściany

α – kąt nachylenia ociosu

l_o – długość otwory

l_pw – długość przewiertu

l_p – długość przybitki

Odpalanie długich otworów odbywać się będzie ładunkiem ciągłym z milisekundowym opóźnieniem między otworowym. Do wykonywania robót strzałowych używane będą materiały wybuchowe i środki inicjujące dopuszczone przez WUG do użytku w górnictwie, zgodnie z warunkami ich stosowania.

• Dobór materiału wybuchowego:

Amonit H2E - Materiał wybuchowy amonowosaletrzany, skalny, wodoodporny, ekologiczny.
Jest materiałem wybuchowym przeznaczonym do stosowania w górnictwie podziemnym i odkrywkowym, jako materiał wybuchowy skalny.

Charakterystyka MW:

- barwa różowa do czerwonej

- gęstość MW zanabojowania 1,10 g/cm³

- gęstość MW luzem 0,73 g/cm³

- ciepło wybuchu 3527 kJ/kg = 843 kcal/kg

• Dobór środków inicjujących:

Górnicze zapalniki nieelektryczne milisekundowe NITRONEL MS 25 (1-20)

Część obliczeniowa:

1. Obliczenie całkowitego dopuszczalnego ładunku MW z uwagi na ochronę przed podmuchem

$Q_{p} = \left( \frac{r_{p}}{k_{p}} \right)^{3}$

gdzie:

Q_p – łączna masa ładunków MW odpalana w serii, kg

r_p – promień strefy zagrożenia, m

k_p – współczynnik określony w tabeli w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki, Pracy

i Polityki Społecznej z dnia 1.04.2003 Dz. Ustaw nr 72 poz. 655 Załącznik nr 4,

Do obliczeń przyjęto wartość współczynnika k_p=40

$Q_{p} = \left( \frac{r_{p}}{k_{p}} \right)^{3} = 10648\ kg$

1. Obliczenie dopuszczalnego ładunku MW na stopień opóźnienia z uwagi na ochronę przed drganiami parasejsmicznymi.

gdzie:

Q_z – maksymalny ładunek MW przypadający na stopień opóźnienia przy stosowaniu

zapalników milisekundowych, kg

r_s – odległość od miejsca wykonywania robót strzałowych do chronionego obiektu, m

φ – współczynnik uwzględniający rodzaj podłoża pod obiektem chronionym

Występuje zależność:

- przy c < 2000 m/s φ = 0,019 – 0,015

- przy c = 2001 - 3000 m/s φ = 0,025 – 0,020

- przy c > 3000 m/s φ = 0,030 – 0,026

gdzie: c – prędkość fali podłużnej w podłożu

Do obliczeń przyjęto wartość współczynnika φ = 0,020

$$\text{\ \ \ \ \ \ \ }Q_{z} = \left( r_{s}*\frac{f}{1,5} \right)^{2} = 137,67\ kg$$

1. Obliczenie jednostkowego zużycia MW.

• wg wzoru Kutuzowa i Suchanowa

gdzie:

q – jednostkowe zużycie MW, kg

γ – ciężar objętościowy skały: dla piaskowca przyjęto 2 Mg/m³

f – wskaźnik zwięzłości skały: 9

d – średnica otworów strzałowych: 105 mm

d_s – średnia odległość między szczelinami w masywie: przyjęto 1,5 m

d_k – żądany rozmiar średniego ziarna: przyjęto 0,6 m

Q – ciepło wybuchu stosowanego MW: Amonit H2E - 843 kcal/kg

$$q = 0,13*2*\sqrt[4]{9}*\left( 0,6 + 3,3*10^{- 3}*105*1,5 \right)*\left( \frac{0,5}{0,6} \right)^{0,4}*\left( \frac{1000}{843} \right) = 0,56\frac{\text{kg}}{m^{3}}$$

• wg wzoru Laresa

gdzie:

f₁ – wskaźnik zwięzłości skały: przyjęto 1,5

s – wskaźnik budowy calizny: masywna, zbita; przyjęto s = 1,0

V_L -wskaźnik naprężenia zależny od liczby odsłoniętych powierzchni: przyjęto 1,4 (2 pow.)

e – wskaźnik mocy (blok Trauzla): przyjęto 1,20 (Amonity)

ρ_L – wskaźnik gęstości ładunku: przy załadunku grawitacyjnym sypkiego MW - ρ_L = 0,9

p_L – wskaźnik przybitki: dla przybitki krótszej niż 1/3 otworu p_L = 1,0 do 1,25; przyjęto 1,15

$$q = 1,5*1*1,4*\frac{1,2}{0,9}*1,15 = 3,21$$

1. Określenie parametrów geometrycznych rozmieszczenia otworów.

   1. Określenie pojemności 1 m otworu strzałowego.

gęstość MW zanabojowania: 1100 kg/m³

$$c = \pi*\frac{{0,105}^{2}}{4}*1100 = 9,52$$

1. Długość przewiertu.

l_pw = 10 * 0, 105 = 1, 05 m

1. Długość przybitki.

l_p = 30 * 0, 105 = 3, 15m

1. Długość otworu.

gdzie:

H - wysokość ściany; 19,5 m

α - kąt nachylenia ociosu; przyjęto 80°

$$l_{0} = \frac{19,5}{sin80} + 1,05 = 20,85m$$

1. Wielkość zabioru.

$$z = \sqrt{\frac{c*(l_{0} - l_{p})}{q*m*H}} = \sqrt{\frac{9,52*(20,85 - 3,15)}{0,56*1,2*19,5}} = \sqrt{12,86} = 3,59$$

m – względna odległość między otworami; przyjęto 1,20 m

1. Odległość między otworami w szeregu.

a = m * z = 0, 9 * 3, 92 = 3, 53m

1. Ładunek materiału wybuchowego.

   1. Masa ładunku MW w otworze.

Q₁ = q * z * a * H = 0, 56 * 3, 92 * 3, 53 * 19, 5 = 151, 1 kg

1. Liczba otworów strzałowych na stopień opóźnienia.

$$n_{z} = \frac{Q_{z}}{Q_{1}} = \frac{137,67}{151,1} = 0,9$$

Przyjęto n_z=1; na jeden stopień opóźnienia milisekundowego przypada 1 otwór strzałowy.

1. Dopuszczalna liczba otworów strzałowych w serii.

$$n_{s} = \frac{Q_{p}}{Q_{1}} = \frac{10648}{151,1} = 70,47$$

Przyjęto n_s = 70.

1. Masa ładunku MW w serii.

Q_c = 151, 1 * 70 = 10577kg

1. Długość frontu roboczego.

L_f = a * n_s = 3, 53 * 70 = 247, 1m

1. Objętość urobku z jednej serii.

V_s = V₁ * n_s = H * z * a * n_s = 19, 5 * 3, 53 * 3, 92 * 70 = 18888, 324m³

1. Konieczna liczba odstrzałów w ciągu roku.

$$x = \frac{1800000}{18888,324*3} = 31,76 = 32$$

1. Zestawienie planowanego rocznego zużycia środków strzałowych.

• materiały wybuchowe

M_c = 10577 * 113 = 1195201

• zapalniki

N_z = n_s * x * 2 = 70 * 32 * 2 = 4480szt

6. Zagrożenia – zwrotne przeliczenie stref bezpieczeństwa:

6.1. Wielkość promienia strefy zagrożenia zew względu na działanie powietrznej fali uderzeniowej.

$$r_{p} = k_{p}*\sqrt[3]{Q_{c}} = 40*\sqrt[3]{10577} = 878,04m$$

6.2. Wielkość promienia strefy szkodliwych drgań sejsmicznych.

Dla odpalania milisekundowego promień szkodliwych drgań należy zwiększyć razy 1,5.

$$r_{s} = \frac{\sqrt{Q_{1}}}{f}*1,5 = \frac{\sqrt{151,1}}{0,02}*1,5 = 921,92$$

7. Część graficzna:

7.1. Parametry geologiczne otworu strzałowego. – ZAŁĄCZNIK 1.

7.2. Schemat siatki otworów strzałowych – ZAŁĄCZNIK 2.

7.3. Schemat odpalania serii otworów - połączenie nieelektryczne.

Literatura:

1. Onderka Z., 1992: Technika strzelnicza w górnictwie odkrywkowym. Skrypt AGH, Kraków.

2. Majcherczyk T. 2000: Zarys fizyki skał i gruntów budowlanych. Szkoła Eksploatacji Podziemnej, Kraków.

3. Technika strzelnicza. T. 1, Górnicze środki strzałowe i sprzęt strzałowy. Wykaz dopuszczeń, zakresy stosowania, charakterystyki. Praca zbiorowa pod red. Batko P. Wyd. AGH, Kraków 1998.

4. Rozporządzenia Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 1 kwietnia 2003 r., w sprawie nabywania, przechowywania i używania środków strzałowych w zakładach górniczych. (Dz. U. Nr 72, poz. 655).

Imię i nazwisko: Łukasz Sowa

Rok i nr grupy: GiG, rok IV, grupa I

METRYKA STRZAŁOWA

1. Miejsce wykonania roboty strzałowej

1. Nazwa i rodzaj przodka: -------

2. Oddział: ------- poziom: I piętro: II

3. Cel roboty strzałowej: urabianie skał metodą strzelania ładunkami MW w długich

otworach strzałowych.

1. Określenie warunków bezpieczeństwa

4. Zagrożenie wodne: stopnia I

2. Zagrożenie sejsmiczne: nie dotyczy

3. Inne występujące zagrożenia: -

1. Rodzaj stosowanych środków strzałowych

2. Materiał wybuchowy: Amonit H2E

3. Środki inicjujące: zapalnik nieelektryczny milisekundowy NITRONEL MS-25

4. Środki zapalające ………………………………………………………………………………………………………

5. Rodzaj i sposób wykonania przybitki: ręczna z kruszywa i piasku (1:3) i 15% wody

6. Sposób łączenia otworów strzałowych: szeregowo

7. Sposób inicjowania i odpalania ładunków MW: inicjacja tylna

8. Stosowany sprzęt strzałowy: kondensatorowa zapalarka strzałowa KZS-1/02

D. Maksymalny ładunek MW w pojedynczym otworze: 163,6 kg

E. Maksymalny ładunek MW w serii: 7559 kg

F. Ilość otworów strzałowych w serii: 70

G. Przeciętna ilość materiałów wybuchowych potrzebna do urobienia jednostki produkcyjnej: 1030 [g/m³]