TRHACÍ PRÁCE PŘI RAŽBĚ

Prostředky trhací techniky

Výbušniny

Rozdělení výbušnin podle povahy výbuchové přeměny:

• střeliviny - černý střelný prach
• třaskaviny - azid olovnatý, třaskavá rtuť, azid stříbrný
• trhaviny

Rozdělení podle použití na pracovištích:

• trhaviny povrchové
• trhaviny důlní
• trhaviny důlně bezpečné

Rozdělení podle konzistence:

• plastické
• poloplastické
• sypké
• tuhé - lisované, lité

Rozdělení náložek průmyslových trhavin:

• volně sypané
• pytlované
• velkoprůměrové - nad 50 mm
• maloprůměrové - pod 50 mm
• počinové náložky
• příložné náložky
• kumulativní náložky
• náložky pro druhotné rozpojování

Označení použití podle barvy obalu:

• žlutá - povrchové trhaviny
• červená - důlní skalní trhaviny
• modrá - důlně bezpečné trhaviny protiprachové
• bílá - důlně bezpečné trhaviny protiplynové I. třídy
• zelená - důlně bezpečné trhaviny protiplynové II. třídy

 

Důlní skalní trhaviny

Důlně bezpečné trhaviny

Rozbušky

Elektrické milisekundové rozbušky české výroby

 

Elektrické časované rozbušky české výroby

Trhací práce

Upnutí horniny a počet volných ploch

Volný povrch, na který působí výbuch nálože se nazývá volnou plochou. Počet volných ploch závisí na charakteru hornické činnosti. V otvírce a přípravě hlubinně dobývaného nerostu je k dispozici zpravidla jediná volná plocha, a to plocha čelby. V dobývkách a přibírkách chodeb ražených po vyuhlení předstihu v užitkovém nerostu jsou k dispozici dvě a více volných ploch. S jejich počtem souvisí upnutí horniny. Čím větší počet volných ploch, tím menší upnutí horniny a naopak. Počet volných ploch má při trhací práci podstatný vliv na velikost nálože.

Klasifikace náloži a rozmístění náloži v profilu

Podle tvaru se nálože rozdělují na táhlé a soustředěné. Táhlá nálož je taková nálož, jejíž délka je minimálně desetinásobkem jejího průměru, ostatní jsou považovány za soustředěné.

Podle konstrukce nálože se táhlé nálože rozdělují na souvislá, dělené s meziucpávkou a dělené s mezerami (lehčené).

Podle účinku se nálože dělí na nálože s vnitřním a vnějším účinkem. Za vnější účinek se považuje nakypření, sesuv a odhoz rubaniny. Vnitřní účinek má odpal uvnitř objektu - sklípkování, geoseismické odpaly.

Z hlediska usměrnění se dělí nálože na usměrněné a neusměrněné, které působí stejně všemí směry.

Při ražení důlního díla s maximálním upnutím horniny rozdělujeme nálož do těchto skupin vývrtů:

• zálomové vrty, které slouží k získání dalších volných ploch
• pomocné vývrty - přibírkové, obrysové - rozšiřující zálom až na definitivní obrys díla.

Při vrstevnaté hornině se vývrty vrtají pokud možno kolmo na směr vrstev, nebo alespoň tak, aby vrty vrstvy křížily.

Průměr vývrtu a nálože

Pro umístění dané trhaviny je nutným požadavkem shodnost průměru vývrtu a nálože. Tento požadavek platí pro většinu trhacích prací s vyjímkou některých speciálních metod (řízený výlom), kde se požaduje radiální vylehčení nálože. Při nabíjení náložkových trhavin je z manipulačních důvodů nutný volný prostor mezi náložkou a stěnou vývrtu. Tento prostor má být minimální (rozdíl 2 až 4 mm). Optimální velikost průměru náložky závisí na druhu použité trhaviny, fyzikálně mechanických vlastnostech horniny, druhu odstřelu, délce vývrtu, požadované fragmentaci atd. Orientačně platí pro ražbu chodeb průměry vývrtů 28 až 50 mm. Pro díla malého profilu se používají vývrty pod 33 mm, pro střední profily 33 až 38 mm, pro velké profily nad 15 m2 průměry až 50 mm. Zvětšení průměru vývrtu a nálože zvyšuje detonační rychlost a tím i trhací účinek, snižuje počet potřebných vývrtů, snižuje dobu nabíjení a zvyšuje součinitel využití vývrtů. Zároveň ale zvětšuje kusovitost nastřelené rubaniny a vyzváří větší nadvýlomy.

Ucpávka

Ucpávka zaplňuje zbytek vývrtu mezi náloží a ústím, nebo při použití dělené nálože s meziucpávkou i prostor mezi jednotlivými náložkami. Funkčně musí splňovat tyto požadavky:

• klást dostatečný odpor napěťovým vlnám
• zabránit unikání povábuchových zplodin
• zajistit rovnoměrnou kusovitost odstřelené horniny
• nezhoršovat hygienické podmínky pracoviště
• Jako ucpávkový materiál se používá jíl, směs jílu a písku, písek, vrtná drť, voda v plastových střívkách, voda volně nebo pod tlakem.

Zálomové ražení

Trhavina uložená v zálomových vývrtech má za úkol vytvořit další volné plochy postupně rozšiřované na požadovaný obrys. Aby se uplatnil efekt zálomu, je třeba zálom odstřelovat s časovým předstihem před dalšími vývrty.

Zálomy sbíhavé mnohostranné

• jednostranné
• kombinované
• přímé tříštivé - kanadské
• uvolňovací - válcové
• přechodné trychtýřové
• stupňovité
• šroubové

Zálomy sbíhavé mnohostranné

Pyramidový a kuželový zálom se liší pouze počtem vývrtů - pyramidový je tvořen 4 vývrty, kuželový 5 nebo 6 vyvrty. Tyto zálomy jsou vhodné pro ražení v kompaktních horninách nebo v horninách vrstevnatých s vrstvami kolmými k ose důlního díla. Pro obtížné vrtání je jejich použití omezeno.

Klínový zálom patří mezi nejpoužívanější zálomy vůbec. Vývrty jsou uspořádány do prostorového klínu podle vrstevnatosti a pevnosti horniny. Při požadavku větší zabírky lze použít vícenásobný klínový nebo kuželový zálom. Výhodou je poměrně malý odhoz horniny a spolehlivost.

Zálomy sbíhavé jednostranné

Tyto zálomy se používají ve vrstevnatých horninách s dobrou odlučností a malou mocností vrstev. Odlučné plochy jsou využívány jako plochy nejmenšího odporu. Výhodou je malá spotřeba trhavin.

Zálomy kombinované

Zálom nůžkový je tvořen dvojicí zkřížených vývrtů a hornina v zálomu je pak namáhána na střih. používají se v měkkých horninách.

Zálom vějířový je buď kombinací jednostranného a mnohostranného sbíhavého zálomu, nebo rozšíření jednostranného sbíhavého zálomu. Z hlediska běžné vrtací techniky je nejvýhodnější vějířový zálom boční.

Zálom přímý tříštivý - kanadský

Zálom je tvořen soustavou vývrtů rovnoběžných s osou důlního díla, z nichž některé nejsou nybity a tvoří tak volné plochy pro ostatní nabité vrty. Průměry nabitých i volných vývrtů jsou zpravidla stejné, odpalováné se děje současně. Zálomy se používají v pevných kompaktních horninách. Nevýhodou je menší spolehlivost.

Zálom přímý uvolňovací - válcový

Zálom je tvořen soustavou vývrtů rovnoběžných s osou důlního díla, z nichž některé nejsou nabity. Volné vývrty jsou obvykle vrtány ve větším průměru (50 až 200 mm), nabité vrty jsou v obvyklém průměru (kolem 30 mm). Vývrty se odpalují postupně. Vývrty se vrtají pomocí šablony nebo podle označení přímo na čelbě. Výhodou válcového zálomu je zvětšení zabírky, nevýhodou zvětšení počtu vývrtů v zálomu a jejich různý průměr, dále zvýšená spotřeba trhavin, náročnost na precizní vrtání a závislost na geologických podmínkách. Zálomy jsou vhodné do pevných kompaktních hornin.

Zálomy přechodné

U trychtýřového zálomu je trhavina soustředěna do jednoho bodu nabitím vývrtu o průměru 80 až 100 mm. Modifikací je použití vývrtů menšího průměru, které jsou soustředěny na malé ploše a všechny nabíjeny.. V obou případech jsou vrty vrtány rovnoběžně s osou důlního díla.

Zálom stupňovitý je tvořen dvojicemi vývrtů rovnoběžných s osou důlního díla, které jsou vrtány s odstupňovanou hloubkou. Úhel zálomu má být menší než 40o. Výhodou zálomu je nezávislost zabírky na velikosti profilu, jednoduché vrtání (platí zásada raději navrtat 5 cm úpadně než 1 cm dovrchně). Při ražení v pevných horninách se v zálomu vrtají 1 až 2 pomocné vývrty na celou hloubku zabírky. Zálom ve srovnání s klínovým je vhodný pro zabírky nad 2 m.

U šroubového zálomu jsou vývrty vrtány rovnoběžně s osou důlního díla, umístěny na kružnici s jedním středovým vývrtem. Vytvoření a prohlubování záseku je umožněno odstupňovanou délkou zálomových vývrtů.

Bezzálomové ražení

Při tomto způsobu ražení je využíváno specifických vlastností milisekundového roznětu. Vývrty jsou rovnoběžné s osou důlního díla a jsou v čelbě rozmístěny v pravidelných sestavách. Všechny vývrty končí v jedné rovině. Při bezzálomovém ražení se dosahuje vyšší zabírky, příznivé fragmentace a minimálních nadvýlomů. Nevýhodou je značný odhoz rubaniny.

Obrysová trhací práce

Účelem je odstranit porušení masívu směrem za obvod raženého průřezu. Snížení nadvýlomů je dosaženo těmito způsoby: předvrtáním obrysu, polštářovým odpalem, metodou odstíněných náloží, metodou hladkého výlomu, metodou předštípnutí apod.

Princip hladkého výlomu je v optimálním rozložení lehčených náloží v obrysových vývrtech, přičemž se zmenšuje jejich záběr a rozteč. Tyto vývrty se odpalují jako poslední tehdy, až je naprostá jistota, že byla odtržena hornina v přibírkách. Pro zajištění volné plochy se někdy používá předrážka. Obrysové vývrty se nabíjejí malokaliberní trhavinou, která zaručuje dobré rozložení nálože a umožňuje radiální odlehčení a tím snížení rázového účinku.

Hlavní zásady hladkého výlomu:

• v obrysových vývrtech malá náložová hustota trhaviny
• snížení plošné koncentrace nálože
• rozteč obrysových vývrtů menší než jejich záběr
• vzdálenost pomocných vývrtů v obrysové řadě maximálně 0,1 až 0,2 m od nabitých vývrtů
• maximální časový rozptyl iniciace mezi obrysovými vývrty 100 m/s

Principem metody předštípnutí je oddělení rozdělovaného bloku od okolního masívu souvislou spárou, vytvořenou před vlastním odpalem. plocha vytvořená předštípnutím je pak rozhraní, od něhož se odráží větší část napěťových vln, vzniklých při odpalu vlastní zabírky. Zamezí se tak prostupu účinků výbuchu a vytvořená obrysová stěna se neporuší. Vývrty v obrysu jsou obvykle stejného průměru (50 až 100 mm). Nabíjí se náložkami o průměru 25 až 40 mm a délce asi 200 mm, přičemž rozteč mezi náložkami je 200 až 600 mm. Roznět je současný, nejlépe bleskovicový. Všechny nabité vrty se vyplňují ucpávkou, jejíž délka při ústí je 600 až 900 mm. U dna vývrtu se nálož zvětšuje na dvojnásobek až trojnásobek normální hodnoty. Hloubka, do které je možno předštípnutí provádět, závisí na přesnosti vrtání. Odchylka 15 cm od požadované roviny značně zhoršuje výsledek. Odpal se provádí tak, že se nejdříve odpálí nálože v obrysu a za nimi se zpožděním 50 až 100 ms první nálože vlastní zabírky.

Trhací práce při ražení svislých důlních děl

Pro trhací práci v úklonných a svislých dílech platí prakticky stejné zásady jako při ražbě vodorovných důlních děl. Užívá se nejčastěji zálomové trhací práce a používají se zálomy sbíhavé (kuželový, klínový, pyramidální) a zálomy přímé. Při ražení komínů je možno použít zálomu trychtýřového. Při ražení svislých důlních děl kruhového průřezu se vývrty rozmísťují do okruhů, jejichž počet a průměry závisí na průměru raženého díla.

Trhací práce při ražení v uhlí

Mechanismus trhací práce v uhlí je přibližně stejný jako při ražení v kameni, liší se hlavně tím, že akustická impedance uhlí je velmi nízká. Proto působí při trhací práci v uhlí jako hlavní složka výbuchu tlak povýbuchových zplodin a detonační tlak se podílí na celkovém efektu malou měrou. Důležitým faktorem je také podstatně vyšší nárok na bezpečnost.

Ražení důlního díla v uhlí v plném profilu je shodné s ražením v kameni.

Při ražení důlního díla v uhlí s přibírkou kamene se používají tyto metody:

• mechanické rozpojení uhlí a odstřel doprovodné horniny
• oddělený odstřel uhlí a přibírkové horniny
• současný odstřel uhlí a přibírané horniny

Obrazová příloha