Глава VII процеси підземних гірничих робіт

§ 7.1. Загальні відомості, поняття і терміни

Розрізняють основні та допоміжні процеси підземних гірничих робіт.

Основні процеси підземних гірничих робіт:

1. Відбійка руди.

2. Випуск відбитої руди.

3. Доставка і навантаження відбитої руди.

4. Управління гірським тиском.

Допоміжні процеси підземних гірничих робіт:

1. Доставка людей, матеріалів і устаткування.

2. Монтажні і демонтажні роботи.

3. Ремонт обладнання.

4. Підтримання виробок і т.д.

§ 7.2. Відбійка руди

Відбійкою називають відділення руди від масиву з наступним дробленням її на куски. Розрізняють такі види відбійки.

1. Вибухова відбійка:

– шпурова;

– свердловинна;

– мінними або концентрованими зарядами.

2. Механічна відбійка:

– підземними комбайнами і комплексами;

– відбійними молотками;

3. Самообвалення руди.

4. Інші способи:

– гідравлічна відбійка;

– електрофізичні способи (струми високої частоти, ультразвук, лазер);

– ядерними вибухами;

– термічна відбійка.

Механічна відбійка застосовується при відбійці м’яких руд міцністю до f=3-4, у виняткових випадках до f=6-8. Характерним прикладом є розробка марганцевих руд, вугілля та солі.

Механічний спосіб полягає в тому, що на масив діють робочі органи машин, які безупинно руйнують його. Комбайни 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 міцністю до f=4.

У перспективі в найближчі 20 років питома вага механічного способу руйнування масиву не буде перевищувати 15-20% загального обсягу робіт.

Самообвалення руди застосовується лише при одній системі розробки, в рудах, схильних до самообвалення.

Гідравлічна відбійка за допомогою струменя води, що викидається з монітора з великою швидкістю, позитивних результатів не дала. Причиною відмови стали дискомфортні умови праці, необхідність створення високого напору води, осідання на ґрунті покладу найбільш важких частинок, збагачених металом.

Електрофізичні способи знаходяться в стадії розробки.

Ядерні вибухи для руйнування гірських порід використовувалися в експериментальному порядку, проте широкого поширення не отримали з екологічних обмежень.

Термічну відбійку руди застосовують на відкритих гірничих роботах. У підземних умовах цей спосіб не застосовують із-за вимог техніки безпеки.

На підставі стислого аналізу різних способів відбійки можна зробити висновок, що найбільше практичне значення у даний час має вибухова відбійка.

Вибуховий спосіб є основним для відбійки руд середньої і вище середньої міцності.

Ефективність відбійки руди оцінюється наступними показниками:

– розміром середнього куска;

– витратами ВР на відбійку, ліквідацію зависань при випуску руди та вторинне подрібнення;

– обсягами буріння шпурів, свердловин або виходом руди з 1 м шпуру, свердловини;

– виходом негабариту;

– продуктивністю і собівартістю відбійки.

Важливим показником відбійки руди, який багато в чому визначає спосіб, параметри та показники цього виробничого процесу, є розмір кондиційного куска.

Кондиційний кусок – це максимально допустимий розмір кусків руди, що видаються з блоків, на який розраховують розміри випускних, перепускних виробок та виробок доставки, навантаження і транспортування руди.

Куски руди, розміри яких більше кондиційного, називають негабаритом і їх кількість визначають у відсотках від загальної ваги відбитої руди.

Таким чином, основним способом руйнування масиву при розробці рудних родовищ залишається вибуховий спосіб, який збереже свою роль ще на невизначено довгий строк. Цей спосіб оснований 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.

Сутність вибухового способу полягає в тому, що BP розміщуються в масиві, в спеціально утворених порожнинах (шпурах, свердловинах, мінних камерах) і внаслідок вибуху цих ВР від масиву відокремлюється і подрібнюється в куски необхідних розмірів певний об’єм породи (руди).

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 BP.

Заряд ВР – певна кількість ВР, розміщених у вибуховій порожнині і підготовлених до вибуху.

У гірничій промисловості використовують заряди BP різних конструкцій.

Засоби підривання (ЗП) – засоби, які використовують для передачі заряду BP початкового імпульсу для вибухового перетворення.

В якості ЗП використовують детонатори, вогнепровідний і детонуючий шнури, запалювальні патрони та інше. В останні роки, високорозвинуті закордонні та деякі вітчизняні підприємства використовують неелектричний спосіб вибухових робіт за допомогою системи NONEL.

Вибухова відбійка здійснюється шляхом розміщення зарядів ВР в утворені в масиві порожнини (шпури, свердловини, виробки).

Шпур – циліндрична порожнина в масиві діаметром до 75 мм і довжиною до 5 м, призначена для розміщення заряду BP.

Свердловина – циліндрична порожнина в масиві діаметром більше 75 мм і більше і довжиною більше 5 м, призначена для розміщення в ній заряду BP, розвідувальних робіт, дренажу та інше.

Згідно з призначенням свердловини називають: вибуховими, розвідувальними, дренажними, відрізними та іншими.

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.

Увесь комплекс робіт, зв’язаний з бурінням шпурів, свердловин і підриванням зарядів BP називають буро-підривними або буро-вибуховими роботами.

Ефективність буро-підривних робіт оцінюють мірою зруйнування одиниці масиву (м³, т) і якістю його дроблення. У свою чергу якість дроблення оцінюють: розміром середнього роздрібненого куска масиву (мм, см) і виходом негабариту – кусків, розмір яких більше установленого, у % до загального зруйнованого обсягу.