Технология и механизация процессов открытых горных разработок
2. Подготовка горных пород к выемке
2.1. Характеристика способов подготовки горных пород к выемке
В зависимости от вида, состояния и свойств пород, а также мощности предприятия, уровня технической оснащенности и требований к качеству сырья подготовка горных пород к выемке может осуществляться следующими способами: механическим (исполнительными органами торных машин), взрывом, гидравлическим (нагнетание, насыщение водой, растворение), физическим (электромагнитным и термическим), химическим и комбинированными.
Предохранение пород от промерзания применяется на открытых горных разработках в районах с суровыми климатическими условиями. Выбор способа предохранения зависит в первую очередь от глубины промерзания пород.
Для предохранения пород от промерзания используют вспашку, глубокое рыхление и боронование поверхности слоя, разрабатываемого зимой, создают над ним снеговой или искусственные ледо-воздушный либо ледяной покров, утепляют поверхность теплоизоляционными материалами, устраивают специальные покрытия и тепляки.
Оттаивание мерзлых пород производится электрообогревом, поверхностным поджогом, горючими газами, паром, речной водой, сжиганием
2.2. Механическое рыхление горных пород
Специальные прицепные или навесные рыхлители применяют для предварительного механического рыхления горных пород на глубину до 0,4 – 0,5 м (прицепные) и до 1,5 – 2,0 м (навесные). Механическое рыхление наиболее эффективно для подготовки мало-, средне- и сильнотрещиноватых полускальных (однозубые рыхлители) и плотных (многозубые рыхлители) пород.
К достоинствам механического рыхления горных пород относятся:
а) облегчение раздельной выемки маломощных горизонтальных пластов;
б) эффективное регулирование кусковатости горной массы;
в) уменьшение потерь и разубоживания полезного ископаемого из-за отсутствия развала и перемещения пород;
г) минимальное переизмельчение и разупрочнение горных по-
род, что особенно важно при выемке строительных горных пород;
д) безопасность работ;
е) эффективное применение при разработке мерзлых пород и на вспомогательных работах (проведение дренажных канав, выкорчевывание пней, рыхление недомыва и т. д.).
На открытых горных разработках в наиболее успешно применяют навесные рыхлители тяжелого типа Д-652А на базе трактора ДЭТ-250.
2.3. Подготовка скальных пород взрывом
Метод отделения полускальных и скальных пород от массива и дробления их до кусков заданных размеров с помощью взрыва получил самое широкое применение на открытых горных разработках.
При производстве взрывных работ в широких масштабах последние должны обеспечить нужную степень дробления горных пород, требуемые качество и сортность полезного ископаемого, кучность, размеры и форму развала взорванных пород, соблюдение отметок, размеров и формы рабочих площадок и уступов, допустимое сейсмическое воздействие на здания, сооружения и породный массив, бесперебойную и высокопроизводительную работу выемочно-погрузочного оборудования, а также экономичность и безопасность горных работ.
Различают две стадии дробления горных пород в карьере:
I — первичное дробление;
II—дополнительное (вторичное) дробление негабаритных кусков, а также выравнивание подошвы уступа, обрушений нависей, заколов и т. д.
В зависимости от объекта дробления и назначения взрыва различают следующие методы взрывных работ, отличающиеся один от другого способом размещения заряда взрывчатого вещества (ВВ), его формой и величиной.
Метод скважинных зарядов (рис. 2.4, а) предусматривает размещение зарядов ВВ в скважинах диаметром 105 – 400 мм (чаще 215—270 мм) и глубиной до 30 – 40 м.
Метод котловых зарядов (рис. 2.4, б) заключается в размещении в массиве в так называемых котлах сосредоточенных зарядов ВВ (300 – 2000 кг). Котлы образуются в процессе расширения скважин или шпуров при бурении или взрывном простреливании. Данный метод применяется иногда в случаях, когда в скважине или шпуре не размещается расчетный заряд ВВ, при проходке полутраншей на косогорах, при взрывании прочных пород, расположенных над менее прочным полезным ископаемым, когда недопустим перебур скважины, а также для сотрясения сильнотрещиноватого массива горных пород.
Основные недостатки метода котловых зарядов заключаются в неравномерности дробления пород и большом выходе негабарита.
Метод шпуровых зарядов (рис. 2.4, в) предусматривает размещение заряда ВВ в шпурах – цилиндрических каналах диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м. Он применяется при разработке залежей сложной конфигурации и незначительной мощности, при селективной выемке руд и нерудных ископаемых, а также при малых масштабах взрывных работ, вторичном дроблении, выравнивании подошвы и заоткоске уступов (при Ну ≤ 5 м).
Метод камерных зарядов (рис. 2.4, г) предусматривает размещение в массиве (в специальных камерах) сосредоточенных зарядов массой от нескольких десятков до сотен тонн. Он используется при массовых взрывах на выброс и сброс (в гористых условиях), для образования траншей, котлованов, плотин и т. п.
Метод накладных зарядов (рис. 2.4, д) характеризуется размещением заряда снаружи разрушаемого объекта и применяется при вторичном дроблении и на вспомогательных работах в труднодоступных условиях, а также при отсутствии буровой техники.
Качество взрыва оценивается прежде всего кусковатостью взорванных пород.
Одним из важнейших показателей качества взорванных пород является содержание негабаритных кусков.
Для выемки и перемещения трудноразрабатываемых пород при железнодорожном транспорте важное значение имеет хорошая проработка взрывом подошвы уступа.
Форма развала взорванных пород должна обеспечивать нормальное наполнение ковша в любом месте развала. Жесткие требования к ширине развала предъявляются при использовании железнодорожного транспорта, когда применяются продольные заходки.