3. Очистные работы

3.1. Основные производственные процессы

Определяем основные производственные процессы, имеющие место при выемке камеры:

- бурение;

- заряжание;

- взрывание;

- проветривание;

- уборка руды.

Для каждого производственного процесса определяем тип и количество оборудования, время, трудоемкость работ, расход энергии, воздуха и материалов на 1000 т добытой руды. За цикл работ принимаем один слой отбиваемой руды в 1 забое (половина камеры).

2. Буровзрывные работы

Отбойка, являясь начальным звеном в технологической цепи производственных процессов очистной выемки, в значительной мере обуславливает показатели выпуска руды, производительность погрузочно-доставочного и горнотранспортного оборудования.

Затраты на взрывную отбойку составляют до 25 – 35% в себестоимости добытой рудной массы. В первую очередь они определяются выходом рудной массы с 1 пог. м. бурения (скважин или шпуров), расходом взрывчатых материалов на 1 т отбитой руды (главным образом удельным расходом ВВ), производительностью бурового оборудования.

Критерием эффективности того или иного варианта буровзрывных работ должен быть лишь общий экономический результат всей технологической цепи производственных процессов очистной выемки.

Определение размеров кондиционного куска

Одним из основных технологических требований к взрывной отбойке является обеспечение необходимой степени дробления рудной массы.

Требование к степени дробления рудной массы связано с созданием наиболее благоприятных условий для высокопроизводительной работы оборудования на выпуске, погрузке, доставке, транспорте и подъеме руды. С улучшением дробления руды при отбойке сокращаются в дальнейшем затраты на механическое ее дробление.

Размеры кондиционного куска определяются размерами сечений выпускных отверстий, емкостью ковшей погрузочно-доставочных машин, параметрами приемных отверстий подземных дробилок и емкостью транспортных сосудов [2].

В данной работе определяем размеры кондиционного куска, учитывая размеры сечения выпускной горной выработки и емкость ковша погрузочно-доставочной машины.

При емкости ковшей погрузочно-доставочных и транспортных средств V (м³) габаритный размер куска руды устанавливается из условия:

(14)

Емкость ковша = 1,5 м³

На практике для погрузочно-доставочных машин с емкостью ковшей 1,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 м³ размеры кондиционных кусков составляют соответственно 500, 600, 700, 750, 800 мм.

В итоге принимаем К = 500 мм

Негабаритные куски подлежат вторичному дроблению взрывным способом, либо специальными пневматическими или гидравлическими бутобоями.

Следует учитывать, что наряду с негабаритностью отрицательные последствия имеет и чрезмерное измельчение руды, так как переизмельчается в первую очередь наиболее богатая ее часть, которая легко теряется при последующих производственных процессах.

Выбор способа отбойки руды

Способы отбойки руды при очистной выемке - отбойка шпурами, скважинами, минная отбойка. Основными факторами, определяющими способ отбойки руды, являются принятая система разработки и физико-механические свойства руды. В данной работе при указанных условиях принимаем отбойку руды шпурами [3].

Применяемое буровое оборудование

Оборудование 2УБН-2П

Выбор ВВ

 Выбор ВВ производят с учетом газового режима, прочности и водообильности пород. В горных выработках, не опасных по пыли и газу, применяют непредохранительные ВВ II класса. Поэтому, учитывая крепость пород (f = 5), в качестве ВВ принимаем Аммонит-6ЖВ [5].

Определение параметров шпуровой отбойки

Определение диаметра шпура

От диаметра шпура зависит вместимость зарядных полостей, т.е. количество взрывчатого вещества, приходящееся на единицу длины шпура, а следовательно и преодолеваемое взрывом заряда ВВ сопротивление массива горных пород. Последнее зависит также от прочности рудного массива и мощности ВВ [2].

Разрушение массива горных пород при взрыве происходит в первую очередь по естественным нарушениям – трещинам, плоскостям скольжения, сбросам, карстам и т.п. Особенно большое влияние на разрушаемость массива горных пород оказывает его трещиноватость.

На основании этой зависимости можно принять диаметр бурения:

d_шп = K · C, (15)

где	К	-	кондиционный размер кусков руды, мм;
	С	-	коэффициент дробимости горных пород взрывом (ориентировочно устанавливается по [2], стр. 13, табл. 1).

d_шп = 500∙0,1= 50 мм

При определении диаметра шпура необходимо учитывать технические характеристики выбранного бурового оборудования.

Для бурильной установки 2УБН-2П диаметр шпура равен 40-50 мм.

В итоге принимаем диаметр шпура =50 мм.

Определение длины шпура

В основном длина шпура диктуется выбранной системой разработки и горнотехническими условиями отбойки (изменяется в пределах от 1 до 4 – 5 м). Длину шпура ограничивают также мощность залежи, интенсивность искривления шпура и технические возможности применяемых на руднике буровых машин.

В данной работе определяем длину шпура на основании рекомендаций СНиП [4] (зависимость от коэффициента крепости f и площади поперечного сечения выработки S) и технических параметров выбранного бурового оборудования.

f = 5 и S_заб = 10,8 м², применяемое оборудование – УБН-2П (глубина бурения - 2,5 м).

Принимаем L_шп = 2,5 м.

Длина шпура вместе с диаметром определяет объем полости для размещения заряда ВВ.

В шпурах по длине выполняется перебур с целью размещения дополнительного количества ВВ, необходимого для преодоления увеличенного сопротивления разрушаемого массива у проектных контуров горной выработки в конце зарядной полости. В других случаях, при наличии дополнительной открытой поверхности в массиве, оставляется недобур.

Определение удельного расхода ВВ

Удельный расход ВВ можно приближенно установить по формуле (см. [2], стр. 21):

, (16)

где	q0	-	теоретический расход ВВ на шпуровую отбойку, кг/м3;
	K1	-	коэффициент относительной работоспособности ВВ;
	K2	-	коэффициент, учитывающий расположение шпуров;
	K3	-	поправочный коэффициент на диаметр шпура;
	K4	-	поправочный коэффициент на длину шпура;
	K5	-	коэффициент относительной плотности шпурового заряда ВВ

Значения q₀ и коэффициентов принимаем по [2], стр. 21, 22.

q0	=	0,6	(т.к. прочность руды на одноосное сжатие Rсж = f · 100 = 500 кг/см2; ширина забоя = 6 м);
K1	=	1	(для Аммонит 6ЖВ);
K2	=	1	(т.к. отбойка ведется параллельно);
e = 0,33 – 0,5 (максимальное значение для монолитных и крупноблочных пород, минимальное – для мелкотрещиноватых) принимаем е = 0,4;
K4	=	1	(т.к. L шп = 2,5 м) – до 5 м;
K5	=	1	(т.к. пневматическое заряжание).

Рассчитаем кг/м³

Определение площади поверхности забоя,

приходящейся на один шпур

, (17)

где	dшп	-	диаметр шпура, м;
	КЗ	-	коэффициент заполнения шпура;
		-	плотность ВВ, кг/м3;
	q	-	удельный расход ВВ, кг/м3;
	Ки	-	коэффициент использования шпура.

dшп=50 мм;

КЗ=0,8;

=1000кг/м3;

q=0,642 кг/м3;

Ки=0,9;

Определение количества шпуров

Расстояния между шпурами:

_{a – предварительное расстояние между шпурами;}

Необходимое количество шпуров можно определить по следующей формуле:

N_шп = N_{шп. по ширине} ∙ N_{шп. по высоте}

Количество шпуров по ширине забоя равно количеству интервалов между шпурами:

Следовательно,

N_{шп. по ширине}=4 шп.

Количество шпуров по высоте забоя на 1 больше чем число интервалов между шпурами:

N_{шп. по высоте}=3 шп.

Уточняем расстояния между шпурами:

где	m	-	мощность рудного тела, м;
	а заб	-	ширина забоя, м;
	А	-	ширина камеры, м;
	Dвосст	-	ширина восстающего, м;

N _шп = 4∙3= 12 шт.

Оконтуривающие шпуры бурятся на расстоянии 0,1 м от контактов залежи или проектных контуров горной выработки.

Определение суммарной длины шпуров на забой

L _шп = N _шп · L _шп =12∙2,5 = 30 м