§ 4. Подготовка горных пород взрывом

Дробление горных пород взрывом широко применяется при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и является основным способом подготовки полускальных и скальных пород к выемке. От организации буровзрывных работ на карьере зависит эффективность всех последующих технологических процессов: погрузки, транспортирования и укладки взорванных пород вотвал.

Буровзрывные работы на карьерах должны обеспечивать:

1) достаточную степень и равномерность дробления горных пород; 2) нормальную проработку подошвы уступа без оставления noрогов, затрудняющих работу экскаватора; 3) образование развала взорванной горной массы требуемой формы и размеров; 4) достаточный для бесперебойной работы экскаваторов объем взорванных пород; 5) минимальное сейсмическое действие взрыва на окружающие здания и сооружения; 6) высокую экономичность и безопасность работ.

Степень дробления горных пород наиболее полно характеризуется гранулометрическим составом (кусковатостью), показывающим процентное соотношение кусков различной крупности взорванной горной массе. В практике степень дробления обычно характеризуют выходом негабарита, т. е. процентным содержание во взорванной горной массе кусков, максимальные размеры которых больше допустимых.

Допустимые размеры dкусков взорванной горной породы определяют в зависимости от рабочих параметров горного и транспортного оборудования:

- емкости Ековша экскаватора, при этом

м;(II.1);

- размеров приемного отверстия перегрузочного бункера дробильнойустановки, при этом

, м,(II.2);

где В_б- меньшая сторона приемного отверстия бункера или дробильной установки, м;

• ширины ленты конвейера, при этом

,(II.3);

где В_к- ширина ленты конвейера, мм.

Куски взорванной горной породы, имеющие размеры больше указанных, считаются негабаритными и подлежат вторичному дроблению.

Степень дробления горных пород оказывает существенное влияние на производительность основного горного и транспортного оборудования. При наличии во взорванной горной массе большого количества негабаритных кусков ухудшаются условия работы экскаваторов и значительно снижается их производительность, увеличиваются простои транспортных средств под погрузкой и повышается их износ, снижается производительность дробилок и отвального оборудования. Кроме этого, возникают дополнительные расходы на дробление негабаритных кусков и простои оборудования при вторичном дроблении.

Необходимая степень дробления горных пород на карьере достигается за счет правильной организации буровзрывных работ, рационального расположенияскважин и их заряжания, наиболее эффективного способавзрывания и применения соответствующих взрывчатых веществ.

Наряду с достижением высокой степени дробления не менееважной задачей при производстве буровзрывных работ на карьере является обеспечение нормальной проработкиподошвыуступавзрывом (рис. II.2).

Рис. II.2. Подошвы уступа:

а – нормальная; б - завышенная

Завышеннаяподошва создает значительное сопротивление внедрению ковша экскаватора во взорванную породу, усложняет выемку ее из развала, ухудшает условия работы транспорта. Для ликвидации завышений подошвы уступа необходимы дополнительные буровзрывные работы.

Развал взорванной горной массы должен быть кучным; форма и размеры его должны соответствовать параметрам применяемого горного и транспортного оборудования. Высота развала по условиям безопасности должна соответствовать условию:

, м,(П.4)

гдеН_р- высота развала, м; Н_ч.max- наибольшая высота черпанияэкскаватора, м.

Ширину развала желательно иметь по возможности минимальной. Ориентировочно ширину развала (рис. II.3) можно определить по формуле

B=(0,8 - 1,5)H + W+b(n - l), м,(П.5)

где Н - высота уступа, м; W - линия сопротивления по подошве для первого ряда скважин, м; b- расстояние между рядами скважин, м; п - число рядов скважин.

Рис.II.3. Схема к определению ширины развала взорванных порoд

Для бесперебойной работы экскаваторов в забоях должен быть запас взорванной горной массы. Поэтому экскаваторный блок делят по длине на три участка. На участке I грузят взорванные породы, участок II находится в резерве, участок III обуривают и подготавливают к взрыву (рис. II.4).

Рис. II.4. Деление блока на участки

Буровзрывные работы на карьерах обычно проводят в две стадии. Первая стадия - разрушение массива и первичное дробление горных пород, вторая - дополнительное дробление негабаритных кусков, выравнивание подошвы уступа, обрушение нависей и заколов, т. е. исправление недостатков первичных буровзрывных работ. Всегда стремятся так произвести первичное дробление горных пород, чтобы исключить или свести к минимуму вторичные буровзрывные работы.

П ервичные буровзрывные работы на карьерах осуществляют методами шпуровых, скважинных, котловых и камерных зарядов (рис. II.5).

Рис. II.5. Производство буровзрывных работ на карьерах: а – скважинными (шпуровыми); б – котловыми; в, г – камерными зарядами

В первом случае заряды ВВ размещают в шпурах - искусственных цилиндрических углублениях диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м. Применяют этот метод взрывания в основном на небольших карьерах по добыче строительных материалов и при раздельной выемке полезных ископаемых.

Во втором случае заряды ВВ размещают в скважинах диаметром до 300-400мм и глубиной до 30м и более. Этот метод производства первичных буровзрывных работ на современных карьерах является основным и наиболее распространенным.

В третьем случае основную часть ВВ размещают в котлообразном расширении нижней части шпура или скважины, образованном повторным взрыванием небольших зарядов ВВ (простреливанием). Котловые заряды имеют сосредоточенную форму и при взрыве вызывают неравномерное дробление горных пород и большой их разброс, поэтому применяются они на карьерах редко, в основном для преодоления больших сопротивлений по подошве уступа.

При применении камерных зарядов ВВ размещают в специальных камерах, соединенных с поверхностью шурфами или штольнями. Камерные заряды обычно применяют для взрывов на выброс или сброс, чтобы силой взрыва переместить горную породу в нужном направлении (рис. II.6.).

Вторичные буровзрывные работы осуществляют шпуровыми зарядами с размещением ВВ в неглубоких шпурах и значительно реже накладными (наружными) зарядами, размещаемыми непосредственно на кусках породы.

Рис.П.6. Виды взрывов камерными зарядам:а – простой выброс; б – направленный выброс; в– сброс; 1 – заряд первого ряда; 2 – заряд второго ряда; 3 – линия развала породы после взрыва

Шпуры на карьерах бурят электрическими сверлами или пневматическими перфораторами, скважины - буровыми станками. Буровзрывные работы должны быть экономичными и безопасными. Экономичность работ зависит главным образом от применяемых способов бурения, диаметра скважин и сетки их расположения, типа взрывчатых веществ и способов взрывания, механизации и организации работ.