книги из ГПНТБ / Технология добычи руды на жильных месторождениях Казахстана

зи с высокой водоустойчивостью, а также с меньшей стои­ мостью, чем детониты.

Основное требование, предъявляемое к ВВ при взрыва­ нии скважин и камерных зарядов,— их пригодность к ме­ ханизированному заряжению, а также низкая стоимость. Этим требованиям отвечают простейшие ВВ типа игданит, гранулиты АС, АС-4, АС-8 и др., а также мощные водона­ полненные и металлизованные ВВ типа акватол, акванит, алюмотол [112]. Игданит представляет собой смесь грану­ лированной селитры и дизельного топлива, отличительной его особенностью является возможность изготовления на месте взрывных работ, низкая чувствительность к внешним воздействиям, низкая стоимость. По работоспособности он равноценен аммонитам № 9 и 10. Недостатки — неустойчи­ вая и неполная детонация, необходимость промежуточного детонатора из патронированного ВВ.

Гранулиты — это смесь гранулированной аммиачной се­ литры с минеральным маслом и алюминиевой пудрой. По своим качествам совпадают с игданитом, по взрывной ха­ рактеристике превосходят аммонит 6-ЖВ. Как игданиты, так и гранулиты при пневмозаряжании достигают плотно­ сти 1,0 0 —1,2 г/см3.

К водонаполненным ВВ относятся аммиачно-селитрен- ные ВВ, содержащие кроме гранулированной аммиачной се­ литры тротил, воду и загуститель [74]. Основные преиму­ щества их в том, что они обладают высокой плотностью — 1,5— 1,65 г/см3, применяются при любой обводненности и вследствие пластичности могут заполнять шпур без зазоров и промежутков.

Металлизованные ВВ являются смесью водоустойчивой селитры с 2— 3% минерального масла и 8 — 10% алюминие­ вой пудры. По своим свойствам они совпадают с гранулитами.

Для вторичного взрывания применяются наиболее де­ шевые ВВ типа аммонит № 6 , динафталит, динамит. В по­ следнее время ведутся работы по созданию пластичных, легких ВВ, которые возможно закреплять в любом нужном месте негабарита. В СССР к таким ВВ относится акванит № 2 [26], который по своим свойствам почти совпадает с детонитом.

Способ и порядок инициирования

В отечественной и зарубежной практике взрывных рабо^ инициатор чаще всего располагают вблизи устья шпура или скважины. МакНИИ найдено, что расположение ини­

211

циатора у дна шпура улучшает условие безопасности веде­ ния взрывных работ. В результате многочисленных иссле­ дований установлено, что оптимальным местом расположе­ ния патрона-боевика является второе от забоя шпура или скважины. Обратное инициирование наиболее эффективно и в значительной степени повышает эффективность взрыв­ ных работ [112].

Одним из способов повышения эффективности взрывных работ является короткозамедленное взрывание вместо мгно­ венного. Оно повышает эффект взрыва, и, как показали опытные работы, при короткозамедленном взрывании рабо­ та каждого последующего заряда проходит в лучших усло­ виях за счет образования дополнительной обнаженной пло­ скости. Большая часть энергии заряда в данном случае тра­ тится на полезную работу. При короткозамедленном спосо­ бе взрывания за один прием взрывается меньшее количе­ ство зарядов ВВ, вследствие чего снижаются звуковые колебания и другие вредные последствия взрыва. Как пока­ зывает практика горных работ, этот способ взрывания в на­ стоящее время применяют повсеместно.

Эффективность работы заряда при короткйзамедленном способе взрывания во многом зависит от интервала замед­ лений электродетонаторов. Считается, что для образования обнаженной поверхности достаточно щели не менее 2 — 3 мм.

В настоящее время промышленностью выпускаются элек­ тродетонаторы короткозамедленного действия с шестью сте­ пенями замедления ЭД-ЖЗ с интервалом 25 м/сек и ЭД-КЗ с интервалом 15 м/сек и 8 ступенями замедления. Исследо­ ваниями советских ученых доказано, что преимущество принадлежит заряду с воздушными промежутками. Приме­ нение зарядов с воздушными промежутками дает широкую возможность управления взрывом в твердой среде. В связи с недостаточной изученностью данного вопроса необходимо вести дальнейшие работы теоретического и эксперименталь­ ного характера.

Исследованиями, проведенными ИГД им. А. А. Скочинского, установлено, что коэффициент использования энер­ гии взрыва составляет 5 —7%. Применение глиняной забой­ ки повышает использование энергии взрыва на 20— 25°/о»и тогда коэффициент использования энергии взрыва составит

7 -9 % .

Механизм действия забойки в достаточной мере до на­ стоящего времени не изучен. Многие отечественные и зару­ бежные исследователи считают, что основная роль забойки состоит в запирающем действии. При этом большое внима­ ние уделяется промежутку времени, в течение которого за­

;212

бойка (или часть ее) удерживается в шпуре под выталки­ вающим действием взрыва.

Наилучшее действие забойки проявляется, когда она на­ чинает разрушаться одновременно с окружающим масси­ вом. В этом случае энергия взрыва полнее используется на полезную работу. Сопротивляемость забойки шпуров обес­ печивают с помощью глины, песка, смеси глины с песком, щебня, бетонных и деревянных пыжей, жидкостной забой­ ки в виде воды или смеси с различными реагентами, поме­ щенными в пластиковые ампулы. Применяются также пластмассовые и саморасклинивающие пробки, а также пламягасящие конструкции забоек. Наименьшее сопротив­ ление имеют пластичные забойки, наибольшее — забойки из песка, щебня, быстро твердеющих растворов, саморасклинивающих пробок. Промежуточное расположение зани­ мают жидкостные забойки. Степень сопротивления забоек этой группы зависит от помещения их в специальные ампу­ лы или наличия саморасклинивающих пробок в устье шпу­ ра. Как показали опыты [10, 41], на преодоление сопротив­ ления 1 м забойки затрачивается свыше 39 тыс. кгм работы при диаметре шпура 42 мм. Большой первоначальный им­ пульс, который получает забоечный материал при взрыве, сильно его уплотняет и отверстие заклинивается. Наиболее склонны к уплотнению сыпучий материал и расклиниваю­ щие пробки. Пластичные материалы — глина, смесь песка с глиной с влажностью до 2 0 % — уплотняются, но не соз­ дают расклинивающего действия и оказывают слабое со­ противление выталкивающему действию газов.

Величина и параметры забойки для получения эффек­ тивности буровзрывных работ при одном и том же материа­ ле зависят от крепости пород, применяемого типа ВВ, диа­ метра шпура и порядка инициирования заряда. Между ма­ териалом забойки и ее длиной существует определенная за­ висимость [12, 13, 14]. Материал забойки, как и другие факторы, учитывается коэффициентами [10]. Расчет дли­ ны забойки производится по следующей формуле:

пучих материалов соответственно; Р — среднее давление продуктов детонации в шпуре,

кг/м2;

d — диаметр шпура, м;

•стр— интенсивность сил внутреннего трения, уплотнен­ ного взрывом забоечного материала, кг!ж2',

213

Кп— коэффициент пористости зернистого забоечного материала, ЙГ=0,3—0,4;

^з.отр— часть забойки в устье шпура, отрываемая под действием отраженных ударных волн, составляю­ щая как для пластичных, так и для зернистых материалов 0,2—0,4 м.

Эксперименты подтверждают расчетные данные в допу­ стимых пределах точности. Э. О. Миндели [118] предлагает оптимальные величины забойки из разных материалов для крепких пород (табл. 35).

Таблица 35

Рекомендуемые длины для забойки из различных материалов

Оптимальная длина забойки зависит от крепости пород следующим образом: при коэффициенте крепости по М. М. Протодьяконову б, 8 , 10, 12 она составляет соответственно 1,1,1,2, 2,0, 0,9, 0,8.

С применением высокобризантных ВВ большей работо­ способности влияние забойки снижается, в породах средней и ниже средней крепости оно, наоборот, возрастает. Как показали опытные взрывы, с применением забойки при ис­ пользовании аммонита ПЖВ-20 КИШ повышается на 32%, при использовании же скального аммонита № 1 — на 21 % [118].

Влияние расположения шпуров в забое

Как показали исследования и практика горных работ, эффективность буровзрывных работ зависит и от типа вру­ ба. По расположению шпуров врубы можно разделить на перпендикулярные забою; параллельные между собой (па-

214

раллельные, прямые, щелевые); расположенные под углом к забою. .

Степень работоспособности каждого типа вруба и область оптимального его применения зависят от многих факторов.

Параллельные врубы используются в любых горно-гео­ логических условиях, конструкция их очень разнообразна. Основным их отличием является искусственно создаваемая плоскость в виде скважины или шпура, расположенных па­ раллельно отбойным шпурам.

Основное правило, которое необходимо строго выпол­ нять при применении прямых врубов,— это соблюдение рас­ стояний между заряженным шпуром и полостью в преде­ лах 2 — 3 диаметров полости.

«треугольник» (снижает удельный расход шпурометров на 1 мг горной массы), вруб «Каромант» (дает уходку в креп­ ких породах до 3 ж за один цикл), щелевой вруб (вруб «Шев­ ченко») для выработок небольшого сечения. На большинст­ ве зарубежных и отечественных горнорудных предприятий по-прежнему широко применяются клиновые, пирамидаль­ ные и веерные врубы. Основным их отличием от прямых параллельных врубов является отсутствие постоянной ЛНС по длине заряда. В данном случае врубовые заряды рабо­ тают в более тяжелых условиях, чем в прямых врубах, что доказывается повышенным расходом ВВ. Иногда для улуч­ шения показателей взрыва применяют комбинированные двойные и тройные врубы, однако это связано с увеличени­ ем расхода шпурометров на 1 мъ отбиваемой горной породы.

Ко второму типу врубов относится клиновый вруб, при­ годный для любых горно-геологических условий. Он дает хорошие результаты при ширине выработки более 10 м, недостаток — сложность обуривания. Пирамидальный вруб обычно довольно широко используется на проходке стволов и восстающих, а также горизонтальных горных выработок. Пирамидальный вруб является наиболее мощным, дает хо­ роший эффект в особо крепких и вязких породах. Недоста­ ток такого вруба — сложность обуривания забоев горизон­ тальных горных выработок. Веерный вруб (итальянский) широко применяется в выработках большого сечения, он может располагаться в любой плоскости, чаще всего — в го­ ризонтальной. Недостатки: в выработках малого и среднего сечения неудобно разворачивать буровое оборудование и бу­ ровой инструмент. При гибких штангах этот недостаток ме­ нее заметен.

Треугольный вруб можно считать разновидностью веер­

215

ного с шахматным расположением шпуров. Расход шпурометров на 1 м3 отбиваемой породы меньше. Треугольный вруб применяют для трудновзрываемых пород. При малой ширине выработки он не дает достаточного эффекта.

Котловый заряд используется в горизонтальных и вос­ стающих выработках малого сечения. Недостатком его яв­ ляется необходимость предварительного прострела шпура или образование котла механическим способом (бурением).

Эффективность использования энергии взрыва можно увеличить за счет запрессовки врубовых шпуров, сущность которой заключается в том, что параллельно основному шпуру пробуривается другой, на 30—50 см короче, кото­ рый взрывается в первую очередь. В результате незаряжен­ ная часть основного шпура запрессовывается разрушенной горной массой. Практика показывает, что запрессовку шпу­ ров можно использовать вместо забойки. Как разновидность иногда применяется двойная запрессовка. Основной недо­ статок — трудность соблюдения высокой точности бурения и заряжения шпуров, повышенный удельный расход буре­ ния и ВМ.

Фактическое состояние БВР при проходке выработок в крепких и вязких породах

Проходка выработок на Восточно-Коунрадском руднике ведется по штреку жилы № 8 и квершлагу на гор. 80 м. Породы представлены гранитами трех разновидностей: крупнозернистыми, среднезернистыми и мелкозернистыми. Преобладают среднезернистые граниты, которые на 98— 99% состоят из плагиоклаза, калиевого полевого шпата, кварца и небольшого количества слюды. Мелкозернистые аплитовидные граниты перемежаются со среднезернистыми, образуя пологопадающие залежи. Как и среднезернистые, они сложены плагиоклазом альбитового состава, микрокли­ ном и кварцем. Коэффициент крепости по шкале М. М. Протодьяконова /= 1 0 — 14.

В течение года на руднике проходится 1500 м горизон­ тальных выработок со среднемесячной скоростью 50 м. Выработки проходятся буровзрывным способом, отбойка мелкошпуровая. Шпуры бурят ручными перфораторами ПР-ЗОк диаметром 40 мм, коронками БКПМ-40 Самарканд­ ского завода. Взорванную горную массу убирают породопо­ грузочной машиной ППН-1с. Для обмена вагонеток емко­ стью 0,7 м3 установлена разминовочная плита на одну ваго­ нетку, обмен производится вручную. Откатка осуществляет­

216

ся аккумуляторными электровозами марки АК-2у. Забой проветривается вентиляторами местного проветривания мар­ ки СВМ-600. Численность проходческой бригады небольшая, до 10 человек. Показатели буровых работ невысокие.

Буровзрывные работы на руднике производятся на осно­ ве паспорта, составленного на каждый забой. Существую­ щим паспортом буровзрывных работ предусматривается применение в качестве ВВ скального аммонита № 1 в па­ тронах диаметром 36 мм и детонита 10А в патронах 32 мм. Заряд комбинированный. Общий вес заряда 1,3 кг, в том числе аммонита № 1—0,5 кг и детонита 10А— 0,8 кг на шпур. Инициируется заряд капсюлем-детонатором и огне­ проводным шнуром. Патрон-боевик обычно располагается третьим от забоя шпура, сразу же вслед за двумя патрона­

работ. В результате было разработано несколько паспортов буровзрывных работ, в которых предусматривались различ­ ные схемы расположения шпуров с клиновым, двойным клиновым, пирамидальным и комбинированными врубами, а также спиральным врубом с использованием эффекта за­ прессовки. Были проверены различные по весу заряды от 2 до 1,3 кг (скальный аммонит+ детонит). Длина шпура из­ менялась от 1,3 до 2,3 м. В процессе проведенных испыта­ ний рудником были установлены параметры БВР, тип вруба (клиновой), длина шпура, тип ВВ и вес заряда, сетки рас­ положения шпуров. При этом удельный расход шпурометров на 1 м3 отбитой горной массы составил 4,94-1.6 м, удельный расход ВВ—4,094-5,26 кг, КИШ— 0,544-0,69 (табл. 36).

Анализ результатов проведения штрека по жиле № 8 выявил низкие показатели буровзрывных работ. Это объяс­ няется своеобразием пород, заключающимся в сочетании высокой крепости с большой вязкостью. Кроме того, врубо­ вые шпуры не обеспечивали необходимой площади обнаже­ ния по глубине шпура, размер непроработанной части вру­ бовых шпуров — «стаканов» — более 0,4 м. Это предопре­ деляет низкую эффективность и снижает работоспособность зарядов.

Анализом установлено, что применение мощного дорого­ стоящего ВВ типа скального аммонита № 1, предусматри­ ваемое паспортом буровзрывных работ, оправдывается ус-

217

ловиями рудника. Однако с целью снижения стоимости ВВ на руднике применяется комбинированный заряд, состоя­ щий из скального аммонита и детонита 10А.

Всуществующих паспортах упущен решающий фактор повышения эффективности буровзрывных работ — забойка шпуров.

Врезультате анализа фактического состояния буровзрыв­ ных работ было установлено, что в этих условиях скорость

проходки можно повысить лишь за счет повышения эффек­ тивности взрывных работ. Для этого необходимо:

—применять забойку шпуров: по результатам патент­ но-технической проработки и изучения опыта проходки в аналогичных условиях рекомендуется использовать песча­ ную забойку или метод запрессовки врубовых шпуров; сле­ дует отметить, что процесс приготовления и производства забойки или запрессовки должен занимать минимальное ко­ личество времени и труда;

—пересмотреть паспорт буровзрывных работ на основе уже имеющегося опыта рудника по изысканию рациональ­ ного типа вруба;

—предусмотреть в паспорте возможность использова­ ния патронов ВВ одного диаметра;

—строго соблюдать направление шпуров и другие па­ раметры, согласно паспорту буровзрывных работ.

Всвязи с этим необходимо провести промышленные экс­ перименты на руднике.

Экспериментальные работы по определению влияния забойки на эффективность взрывных работ

Э к с п е р и м е н т а л ь н а я п р о в е р к а з а б о й к и ш п у р о в . С целью исключения влияния побочных факто­ ров и определения действительной эффективности забойки из различных материалов, а также эффекта запрессовки проводились серии одиночных взрывов.

Шпуры располагались под углом 90° к плоскости забоя. На рисунке 73 приведены схемы полученного разрушения массива породы под действием одиночных взрывов. Резуль­ таты испытаний сведены в таблицу 37. Как видно из табли­ цы 37 и рисунка 73, взрывы без применения какой-либо за­ бойки не производят отбойки массива, появляются лишь незначительные трещины, расходящиеся радиально от шпу­ ра.

Здесь следует отметить, что был введен новый показа­ тель: выход горной массы (тыс. см3) при взрывании в раз­ личных условиях 1 кг ВВ.

219

Рис. 73. Схема разрушения массива породы под действием одиночных взрывов с различными видами забойки.

При опытах с песчано-глинистой забойкой после взрыва возле устья шпура образовывалась небольшая воронкооб­ разная полость объемом 14,2 тыс. см3 (см. табл. 37, рис. 73, б, в), а по периферии шпура, как и в первом случае, име­ лись радиальные трещины. Это показывает, что приме­ нение песчано-глинистой забойки повышает коэффициент использования энергии взрыва.

Забойка шпура крупнозернистым песком обеспечила уве­ личение объема отбиваемой воронки на 2,5 тыс. см3 (см. табл. 37, рис. 73, г, д). При опытах с использованием эффек­ та запрессовки шпуров взрывом резко возрос объем разру­ шенной горной массы до 220 тыс. см3 (рис. 73, е, ж).

При этом форма разрушения резко изменилась, в ней наметились две характерные зоны: первая — это прилегаю­ щая к устью шпура, она представляла собой широкую усе­ ченную конусообразную воронку; вторая, прилегающая к донной части шпура,— узкая конусообразная воронка.

Следует отметить, что использование запрессовки взры­ вом увеличивает расход бурения и взрывчатых материалов на 15—20%.

220