книги из ГПНТБ / Ходинов, А. С. Открытая разработка месторождений горно-химического сырья

Буровзрывные работы *

Особенностью буровзрывных работ на карьерах ком­ бината «Апатит» являются резкие сезонные колебания технико-экономических показателей. В период от сен­ тября по апрель коэффициент использования рабочего времени станков /Сп=0,46, в летний же 0,71.

Простои бурового оборудования в зимний сезон свя­ заны со снежными заносами рабочих площадок и частыми перебоями в энергоснабжении, когда линии электропередач не выдерживают сильных порывов ветра или тяжести осевших на провода льда и изморози. Потери скважин в зимний период достигают 15—17% общего объема бурения. Как на вскрышных, так и до­ бычных работах в карьерах комбината применяются станки шарошечного бурения марок БСВ-Зм, 2СБШ-200 и СБШ-250 (табл. 40).

Т а б л и ц а 40

Технико-экономические показатели буровзрывных работ на карьерах

Руды и породы месторождения Плато Расвумчорр разбиты одинаковыми системами трещин, которые пред­ определяют гранулометрический состав пород в массиве (табл. 41)

* Написана по материалам В. П. Павлова.

130

Т а б л и ц а 41

Структура горных пород карьера «Центральный» в массиве

Гранулометрический состав взорванной горной массы зависит не только от системы трещин, но и от направ­ ления фронта взрыва относительно их простирания. Взрывы с направлением фронта по простиранию залежи, с которым совпадает простирание основных трещин, характеризуются выходом фракций — 100 мм от 25,9% до 54,3% и негабарита от 2 до 4,7%. Когда фронт взрыва направлен вкрест простирания, гранулометрический со­ став взорванной руды более равномерен (табл. 42).

Т а б л и ц а 42

Гранулометрический состав взорванной руды

Ориентация фронта взрыва относительно -основных систем трещин сказывается на технико-экономических показателях взрывных работ (табл. 43).

На карьере «Центральный» по взрываемости четко выделяются три комплекса: бедные и богатые апатито­ нефелиновые руды и вмещающие породы. Крепость по шкале проф. М. М. Протодьяконова богатых руд 4—6, бедных 6—9, рисчорритов 12—14, уртитов и прочих вме­ щающих пород 10.

9* 131

Для взрывания таких разиопрочных пород, нарушен­ ных в разной степени трещиноватостью, применить оди­ наковые параметры нельзя. Необходим дифференциро­ ванный подход при составлении паспорта буровзрывных работ, для чего предложена ГИГХС следующая класси­ фикация, учитывающая трещиноватость пород и руд:

I категория — окисленные руды и породы централь­ ной части карьера (штреуштейнизированная зона);

II категория — бедные руды центральной и западной частей карьера;

III категория — породы и руды со средней степенью трещиноватости, встречаются по всему карьеру;

IV категория — монолитные и крупноблочные рисчорриты висячего бока месторождения;

V категория — развита по всему карьеру, но в основ­ ном в центральной и западной частях.

VI категория — развита преимущественно на восточ­ ном фланге карьера (табл. 44).

При расчетах паспорта буровзрывных работ поль­ зуются приведенной классификацией, но с поправками, которые были получены в результате обобщения прак­ тики. Породы разделены на две категории — трудно­ взрываемые и легковзрываемые. Для первых приме­ няется сетка скважин 6x6 и 7X7 м, для вторых — 8X8 м на уступах высотой 15 м. Расход ВВ — 0,565 кг/м3.

На карьере «Центральный» бурят в основном наклон­ ные скважины диаметром 243 мм станками СБШ-250.

132

Т а б л и ц а 44

Классификация руд и пород карьера «Центральный» по взрываемости

Содержание в массиве естественных отдель-

Выход горной массы при взрывании наклонных скважин на трудновзрываемых породах 32,1—42,4 м3/м и легковзрываемых 54 м3/м. При взрывании вертикальных соот­ ветственно 30,5—38 м3/м и 47 м3/м.

Грузотранспортная связь карьеров с пунктами приема руды и отвалами

Суровые климатические условия и горный рельеф предопределили комбинированные способы разработки и вскрытия залежей Хибинских апатитов. Поля рудников «Расвумчорр-Цирк» и «Центральный» вскрыты штоль­ ней «Капитальная», а «Юкспор» и им. С. М. Кирова — Юкспорским туннелем. Руда из карьеров по рудоспус­ кам транспортируется в подземные выработки и руднич­ ным транспортом доставляется к перепускным верти­ кальным выработкам, через которые она попадает в думпкары 2ВС-95 нормальной колеи и вывозится

133

электровозами ВЛ-22 на обогатительные фабрики. Под карьером «Центральный» нет подземных разработок и перегрузка руды осуществляется непосредственно на горизонт транспортной штольни по трем рудоспускам.

Эксплуатация глубоких карьерных рудоспусков в ус­ ловиях Заполярья, когда полезное ископаемое переме­ шано со снегом, представляет трудную проблему. Воз­

остановкам добычных работ и неравномерному снабже­ нию сырьем обогатительных фабрик.

Оптимальные режимы и параметры бесперебойной работы этих важнейших участков рудовозного тракта

и глубиной 571 м. В нижней части имеется погрузочная камера с шестью течками, три из них выходят на пути станционного, а три — на пути главного туннелей. Выпускные отверстия течек размером 1100Х1820 мм обо­ рудованы пальцевыми затворами с отжимными лот­ ками, которые приводятся в действие пневматическим двигателем. Скаты днища рудоспуска имеют наклон 45°.

Для контроля за движением руды, ликвидации про­ бок и зависаний параллельно рудоспуску пройден вос­ стающий на высоту 80 м, от которого отходят яруса ходков (рис. 35).

За период опытной эксплуатации с июня по декабрь 1964 г. через рудоспуск № 2 пропущено 1283 тыс. т руды,

движение руды по рудоспуску. Составы под погрузку подавались с перерывами не более 1,5 ч. Время погрузки одного 1100-тонного состава не превышало в среднем 51 мин. Вес постоянно находящейся в стволе руды со­ ставлял 3750 тс и рудоспуск был загружен на 67 м своей длины. Температура наружного воздуха изменялась в широких пределах, влажность руды была не выше 3,8%.

Эксплуатация рудоспусков круглого сечения на карьерах «Расвумчорр-Цирк» и «Центральный» пока­ зала, что они как транспортные коммуникации не­ надежны из-за частых пробок и зависаний руды в

134

стволе. Чтобы избежать образования пробок, сечение нижней части рудоспуска, где аккумулируется руда, должно быть увеличено.

Группа сотрудников комбината внесла предложение о создании аккумулирующей части рудоспусков прямо­ угольного сечения, что было подтверждено моделирова­ нием выпуска в лабораторных условиях исследовате-

спусками:

лями МГИ. Все это учтено институтом «Гипроруда» и бункерная часть рудоспуска № 3 была запроектирована высотой 66 м и сечением 19X14 м. Практически бункер рудоспуска № 3 имеет высоту 28 м до второго яруса контрольных ходков (рис. 36).

Создание аккумулирующего бункера в рудоспусках ликвидировало образование пробок в стволе, но зависа­ ний в течках не удалось избежать. Прямоугольное сече­ ние бункерной части предопределило образование «мерт­ вых» зон, не вовлекаемых в эллипсоид выпуска. В «мерт­ вых» зонах скапливалась руда, перемешанная со снегом. Находясь без движения, она быстро смерзалась. Даль­ нейшее налипание сырой рудной мелочи, проходящей по эллипсоиду выпуска с мерзлыми стенками, приводило к его сужению и образованию пробок.

135

Анализ выпуска руды на карьере «Центральный» позволил сделать выводы по геометрии аккумулирующей части рудоспусков и выявить другие факторы, способст­ вующие бесперебойной работе последних.

Одним из основных факторов, влияющих на образо­ вание пробок и зависаний при любой геометрии ствола

Рис. 36. Бункерная часть рудоспуска № 3

и бункерной части рудоспусков, является интенсивность выпуска руды. В период опытной эксплуатации сниже­ ние интенсивности загрузки и стремление поддерживать рудный столб постоянной высоты увеличивало время перерывов при выпуске руды. Находящаяся без движе­ ния рудная масса слеживалась и смерзалась, что при­ водило к образованию пробок в стволе. Для предотвра­ щения этих явлений рудная масса не должна иметь влажность выше 5%, а перерывы в погрузке не должны превышать 1,5 ч.

Повышение интенсивности выпуска руды требует уве­ личения размеров выпускных течек, сокращения пород­ ных перемычек между ними и более крутого угла на­ клона днища.

136

Обобщение опыта работы рудоспусков № 2 и № 3 позволило группе работников комбината «Апатит» и Горнометаллургического института КФ АН СССР внести ряд предложений по геометрии аккумулирующей камеры рудоспуска № 1. Ими предложено нижнюю часть рудо­ спуска оформлять как эллипсообразный конус, увели­ чить сечение течек и подогревать днище (рис. 37).

В настоящий период бункерная часть рудоспуска № 1 имеет эллипсоидное сечение 8X12 м высотой 48 м. Все рудоспуски работают в оптимальном режиме и способны каждый пропустить в год 8—10 млн. т руды.

Рудоспуски карьера «Центральный» периодически срезаются. Перед работами по погашению бункер осво­ бождается от руды. Сохранность разгрузочных устройств и перемычек от удара обрушающейся при взрывных работах горной массы обеспечивается породной подуш­ кой, которая создается в бункере. Устья рудоспусков обуриваются по окружности двумя рядами скважин со сгущенной на 20% сеткой. Скважины внутреннего кольца не добуривают до отметки рабочего горизонта на 1—2 м и заряжают с удельным расходом, увеличенным на 35— 40% против нормы'. Взрывание ряда осуществляется с замедлением 50 мсек. Все эти мероприятия обеспечи­ вают направленное взрывание с минимальным объемом обрушающейся в рудоспуск породы, способствуют со­ хранению диаметра устья. Каждый из трех рудоспусков погашается один раз в год. При подходе к ним фронта работ подготовка горной массы осуществляется неболь­ шими блоками. К моменту срезки устье обнажается с трех сторон, что также позволяет уменьшить объем породы обрушаемой в рудоспуск при срезке.

Руда и вскрыша на комбинате «Апатит» транспорти­ руются автосамосвалами БелАЗ-540 и БелАЗ-548, произ­ водительность которых меняется по сезонам года (рис. 38). Метели и туманы снижают видимость на доро­ гах. Кроме того, на производительность заметно влияют пробег машины, качество ремонтов и состояние дорог.

В результате корреляционного анализа практических

137

Рис. 37. Бункерная часть рудоспусков:

а — № 2 и 6 — № 1

138

где t — температура воздуха, °С; П — пробег автосамо­ свала (срок службы); В — видимость из кабины води­ теля.

Расчеты Q4 по формуле (72) сопоставлялись с фак­ тическими данными. Расхождение колебалось в преде­ лах 8,3—0,17%, за исключением автомашин с пробегом 80 тыс. км и 90 тыс. км, где расхождения составляли

Месяцы

Рис. 38. Зависимость производитель­ ности автотранспорта карьера «Цен­ тральный» от времени года

соответственно +8,3 и +16,0%, что объясняется упро­ щенностью связи между производительностью и пробе­ гом автосамосвала.

Породы карьера «Центральный» вывозятся во внеш­ ние отвалы, расположенные на южном склоне горы Юж­ ный Расвумчорр. Для сокращения дальности транспор­ тировки часть пород складируется во временные отва­ лы, которые находятся в контуре технических границ карьера. После отсыпки в 1972 г. дамбы через каньон «Дразнящее эхо», в тело которой уложено около 900 тыс. м3 пород, начато вскрытие и отработка участка Восточный Расвумчорр, где также созданы внешние отвалы. Расстояние транспортировки руды в настоящее время составляет 1 км, а пород 0,8—1,1 км, что удается поддерживать в течение многих лет благодаря широко­ му применению временных автомобильных съездов. Для решения задачи о числе временных съездов на горизонт предлагается формула, полученная в результате реше-

139