Способи підготовки гірських порід до виймання
Гірничі роботи з видобутку твердих корисних копалин пов'язані з необхідністю зруйнування породи – відокремлення певного обсягу від масиву і подрібнення його на куски розмірами, які зручні для виконання подальших технологічних операцій щодо транспортування, навантажування та інше.
На практиці для цього використовують механічний та вибуховий способи руйнування масиву.
Механічний спосіб полягає в тому, що на масив діють робочі органи машин, які безупинно руйнують його. Ці машини – комбайни, які здійснюють руйнування масиву, прибирання та транспортування зруйнованої породи.
Комбайни з різними робочими органами застосовують для проведення виробок та очисного виймання при відносно слабких і однорідних породах, таких, як вугілля, різноманітні солі та інше.
У перспективі в найближчі 20 років питома вага механічного способу руйнування масиву не буде перевищувати 15÷20 % загального обсягу робіт.
Основним способом руйнування масиву при розробці скельних порід залишається вибуховий спосіб, який збереже свою роль ще на невизначено довгий строк. Цей спосіб заснований на використанні для руйнування масиву величезної енергії, яка утворюється в результаті хімічного перетворення вибухових речовин у заряді.
Вибухові речовини (ВР) - хімічні сполуки або частіше механічні суміші різних речовин, які під впливом зовнішніх імпульсів (удар, нагрів та інше) спроможні вибухнути.
Ряд природно горючих речовин у тонко подрібненому стані (мука, цукор та інше) при певному співвідношенні з киснем повітря також можуть вибухнути, але їх не вважають вибуховими речовинами.
До вибухових речовин прийнято відносити так звані промислові ВР, які спеціально виготовлені і відповідають установленим вимогам безпеки і енергетичним параметрам.
Суттєвість вибухового способу полягає в тому, що ВР розміщуються в масиві, в спеціально утворених порожнинах (шпурах, свердловинах, мінних камерах) і внаслідок вибуху цих ВР від масиву відокремлюється і подрібнюється на куски необхідних розмірів певний об'єм породи.
Під вибухом розуміють процес перетворення величезної кількості потенціальної енергії ВР в механічну за дуже короткий час.
Вибух може бути фізичним, коли змінюється тільки фізичний стан речовини (наприклад, вибух парового котла); хімічним, коли за дуже короткий час відбувається хімічне перетворення речовини з виділенням великої кількості тепла і газів; ядерним – з перетворенням атомних ядер початкового матеріалу в ядра інших елементів.
У гірничій промисловості при видобуванні корисних копалин вживають тільки хімічні вибухи, для чого використовують ВР.
Заряд ВР – певна кількість ВР, розміщених в вибуховій порожнині і підготовлених до вибуху.
В гірничій промисловості використовують заряди ВР різних конструкцій.
Засоби підривання (ЗП) – засоби, які використовують для передачі заряду ВР початкового імпульсу для вибухового перетворення.
Як ЗП використовують детонатори вогнепровідний і детонуючий шнури запалювальні патрони та інше.
Шпур – циліндрична порожнина в масиві діаметром 30÷60 мм і довжиною до 5 м, призначена для розміщення заряду ВР.
Свердловина – циліндрична порожнина в масиві діаметром 60÷100 мм і більше і довжиною більше 5 м, для розміщення в ній заряду ВР розвідувальних робіт, дренажу та інше.
Згідно з призначенням свердловини називають: вибуховими, розвідувальними, дренажними, відрізними і таке інше.
Процес утворення шпурів і свердловин у масиві називають бурінням, а весь комплекс робіт із включенням допоміжних – буровими роботами.
Машини та інструменти, які застосовуються для буріння шпурів та свердловин, називають буровими машинами або установками і буровим інструментом.
Весь комплекс робіт, зв’язаний з бурінням шпурів, свердловин і підриванням зарядів ВР, називають буро-підривними роботами.
Ефективність буро-підривних робіт оцінюють мірою зруйнування одиниці масиву (м3, т) і якістю його дроблення.
У свою чергу дроблення оцінюють: розміром середнього роздрібненого куска масиву (мм, см) і виходом негабариту – кусків, розмір яких більше встановленого, в % до загального зруйнованого обсягу.
Якщо підготовка до виймання скельних порід здійснюється за допомогою буро-підривних робіт, то пухкі та м’які породи, як правило можуть розроблятися безпосередньо з масиву екскаваторами або іншими виймальними машинами. Однак, у замерзлому стані вони стають настільки міцними, що їх розробка без переднього спушування виявляється важкою, а іноді і неможливою.