Вруб
Вруб, искусственная полость в угольном или породном массиве, создаваемая для облегчения его последующего разрушения при выемке полезных ископаемых или проведении горных выработок. В зависимости от применяемой техники и технологии по способу врубообразования выделяют машинные, гидравлические и взрывные врубы.
Машинный вруб производится баром врубовой машины, врубово-навалочной машины или горного комбайна со стороны забоя горной выработки по пласту полезных ископаемых либо по одному из его прослойков. По месту расположения относительно почвы выработки различают врубы: нижние, средние, верхние, вертикальные и косые. В зависимости от типов применяемых баров форма машинных врубов может быть плоской, изогнутой, кольцевой и т. н. контурной. Параметры машинных врубов (глубина, высота) зависят от технических параметров баров.
Гидравлический вруб создаётся струёй гидромонитора в угольном или породном массиве. Дальнейшее разрушение (отбойка) подрезанной пачки (часть угольного пласта по мощности, обладающая одинаковыми физическими, химическими и механическими свойствами) производится слоями, параллельными врубу. Гидравлический вруб производится двумя способами. При первом – ствол гидромонитора равномерно перемещают от одного борта выработки или заходки к другому. Второй способ заключается в первоначальной выемке породы у бортов заходки или выработки, а затем в центральной части её сечения. Обычно врубы проходят у почвы заходки или выработки на высоту 0,5–0,8 м и всю ширину. При наличии крепкой пачки угля у почвы выработки гидравлических врубов производят в мягкой пачке, непосредственно по границе с крепкой пачкой. При проходке подготовительных выработок на крутых мощных пластах иногда целесообразно производить наклонный вруб на разделе мягкой и крепкой пачек угля.
Взрывной вруб образуется в результате первоочередного взрывания зарядов группы шпуров или скважин, расположенных по принятой схеме. Стенки врубовой полости служат в качестве дополнительных свободных поверхностей при инициировании остальных (расположенных в шпурах по периферии забоя) зарядов. В зависимости от крепости и строения горных пород, сечения выработок, применяемых средств бурения, требуемой глубины уходки за взрыв применяют врубы: наклонные – со шпурами, пробурёнными наклонно к поверхности забоя; прямые – со шпурами, пробурёнными перпендикулярно поверхности забоя; комбинированные – состоящие из наклонных и перпендикулярных поверхности забоя шпуров. В свою очередь, наклонные врубы подразделяются на односторонние (боковые, верхние, нижние, веерные) и многосторонние (горизонтально-клиновые, вертикально-клиновые, пирамидальные, воронкообразные, «ножницы»).
Односторонний боковой вруб (рис. 1, а) направлен к одному из боков выработки; применяют при проведении выработки у границ залежи при ясно
Рис. 1. Cхемы одностороннего бокового (a), верхнего (б), веерного (в) врубов. выраженном контакте или вертикальной слоистости пород. Верхний вруб (рис. 1, б) направлен к кровле выработки; используют при проведении горизонтальных выработок по слоистым или трещиноватым породам с падением слоёв (трещин) от забоя. Нижний вруб направлен к почве выработки; применяют в тех же условиях, но при падении слоёв (трещин) к забою. Веерный вруб (рис. 1, в) образуется группой шпуров, расположенных в одной плоскости и пробурённых по мягкому прослойку;
Рис. 2. Схемы многостороннего горизонтально-клинового (а), вертикально-клинового (б), горизонтально-клинового, т. н. «ножницы» (в) и пирамидального (г) врубов. используют при проведении горизонтальных или наклонных выработок с подрывкой пород почвы или кровли.
Многосторонний горизонтально-клиновой вруб (рис. 2, а) характеризуется горизонтальным расположением клина (несколько пар сходящихся шпуров на расстоянии 0,2–0,8 м друг от друга); применяют при проведении выработок небольшого сечения. Вруб вертикально-клиновой (клин расположен вертикально; рис. 2, б) используют при вертикальной слоистости пород. Вруб «ножницы» (рис. 2, в) – разновидность горизонтального клинового вруба; образуется только двумя встречными шпурами, расположенными в параллельных плоскостях, проекции шпуров пересекаются между собой; применяют в выработках, проводимых по углю. Пирамидальный вруб образуется 3–4 наклонными шпурами, сходящимися к общему центру (рис. 2, г); используют в крепких монолитных породах.
Воронкообразный вруб отличается от пирамидального большим количеством шпуров и круговым их расположением; применяют в породах высокой
Рис. 3. Схемы прямого призматического треугольного (а), четырёхугольного (б), шестиугольного (в), спирального (г), щелевого (д) врубов. крепости и главным образом при проходке шахтных стволов. Среди прямых врубов, которые обеспечивают компактный развал отбитой горной массы, выделяют призматические, бочкообразные, спиральные, щелевые. Призматический вруб – прямой симметричный, образуется центральным незаряжаемым и несколькими заряжаемыми шпурами, расположенными по углам треугольника (рис. 3, а), четырёхугольника (рис. 3, б) или шестиугольника (рис. 3, в). В породах большой вязкости количество незаряжаемых шпуров увеличивают.
Бочкообразный вруб – прямой симметричный, образуется центральным и группой параллельных ему врубовых шпуров, расположенных по окружности, на одинаковом расстоянии от центрального; последний оставляется незаряженным, его стенки являются дополнительной открытой поверхностью для заряжаемых шпуров; применяют в выработках любого сечения. Спиральный вруб (рис. 3, г) – прямой несимметричный, образуемый центральным незаряжаемым и несколькими заряжаемыми шпурами, взрываемыми последовательно и расположенными по спирали от центра. Щелевой вруб (рис. 3, д) – прямой, образуется несколькими шпурами, расположенными в одну линию; часть шпуров оставляют незаряженными, их стенки – дополнительные открытые поверхности, в сторону которых направлено действие взрыва зарядов остальных врубовых шпуров; образуемая взрывом врубовая полость имеет вид щели.
В ряде случаев лучшему выносу разрушенной породы из взрывной полосы способствует применение комбинированных врубов.