книги из ГПНТБ / Совершенствование горных работ на карьерах Алмалыкского горно-металлургического комбината

станка СБШ-250, произвести рациональную расстановку буровой техники по карьерному полю, определить типы шарошечных долот в соответствии с многообразием физико-механических свойств гор­ ных пород. Распределение пород карьерного поля по классам произ-

Условные

обозначения

I. В е с ь м а л е г к о б у р и м ы е

II. Л е г к о б у р и м ы е

V. В е с ь м а т р у д н о б у р и м ы е

ведено на основании обработки массовых хронометражных измере­ ний скорости бурения и соответствующих показаний изменения давлений на забой скважины.

Установленные таким образом на карьерном поле границы между классами пород уточнены затем данными геологов и инженерно-тех­ нических работников Кальмакырского карьера. Карта разбивки пород карьерного поля на классы показана на рис. 13 и 14.

Т а б л и ц а 18

52

Результаты наблюдений и установленные технико-экономические показатели работы шарошечных долот по Кальмакырскому карьеру представлены в табл. 18.

Анализ и обработка фактических данных по использованию

Рекомендуемые мероприятия для интенсификации буровых работ на Кальмакырском карьере представлены в табл. 19. Использование на Кальмакырском карьере шарошек диаметром 269 мм и специаль­ ные сравнительные опыты подтвердили ожидаемый эффект: линейная скорость бурения при использовании долот диаметром 243 и 269 мм оказалась практически одинаковой. Однако за счет значительного возрастания объемной скорости появилась возможность внедрять

53

интерференция взрывных волн, что способствует более интенсив­ ному и равномерному дроблению горной массы при взрыве.

Большой теоретический и практический интерес представляют развитые докт. техн. наук Демидюком [37] положения о механизме действия взрыва ВВ простейшего состава — игданитов. Грануло­ видная структура игданита резко увеличивает зону химической реакции и соответственно критический диаметр заряда, изменяет характер развития взрыва. Вместо резкого скачка давления газов и относительно быстрого его спада при взрыве тонкодисперсных ВВ, игданит обеспечивает при взрыве менее высокое начальное давление, но значительно дольше поддерживает это давление, увеличивая тем самым время воздействия взрыва на горный массив. В резуль­ тате этого значительно уменьшается доля энергии взрыва, переда­ ваемая породе ударной волной и соответственно возрастает доля энергии, использумая в форме поршневого действия газообразных продуктов, что ведет к более равномерному дроблению породы в объеме, подверженном действию взрыва.

Методы регулирования энергии взрыва для повышения качества дробления пород зарядами, рассредоточенными воздушными проме­ жутками и использования ВВ простейшего состава находят широкое применение в практике взрывного дела на открытых работах.

На основании общих принципов механизма разрушения пород взрывом докт. техн. наук Е. Г. Баранов и В. Н. Мосинец [16] тео­ ретически разработали и экспериментально проверили метод взры­ вания с экранирующим врубом, позволяющим отразить около 25% энергии волны напряжений в сторону объема разрушения, что спо­ собствует улучшению качества дробления пород и снижает сейсми­ ческое действие взрыва. Этот метод нашел практическое применение при отработке приконтурных зон уступов и заоткоске бортов карьера.

Теоретические разработки и практика ведения буровзрывных работ показывают, что наилучшего качества дробления горной массы можно добиться взрыванием на неубранную горную массу и взрыванием наклонных скважинных зарядов. Эти методы.регули­ рования энергии взрыва были проверены в условиях Кальмакырского карьера.

Породы, подлежавшие разработке буровзрывным способом, имели интенсивную сеть трещин, разбивавшую массив на мелкие и круп­ ные блоки. Гранулометрический состав в массиве характеризовался следующими размерами: для мелкоблочных пород — 0—400, средне­ блочных — 300—1500 и крупноблочных — 300—2500. Основная масса трещин дорудного возраста, так как все они заполнены выще­ лоченными минералами. Кроме того, почти во всех породах место­ рождения присутствовала масса видимых и невидимых вторичных микротрещин.

Коэффициент крепости пород, слагающих рудное поле, по шкалепроф. М. М. Протодьяконова 8—14, осадочных — 6—8. Плотность сульфидных руд 2,65 т/м3, пород — 2,4—2,6 т/м3.

55

По трудности взрывания породы Кальмакырского месторожде­

диорит-порфиры неизмененные. Сиениты, сиенит-диориты, грано- диорит-порфиры, измененные вторичными процессами. Породы силь­ нотрещиноватые; наблюдается сульфидное и слабо окисленное ору­ денение. Коэффициент крепости 6—8.

II категория — породы средневзрываемые; вторичные кварциты каолинизированные, лимонитизированные, мелкотрещиноватые; гра- нодиорит-порфиры неизмененные; сиениты, сиенит-диориты окварцованные, среднетрещиноватые; вторичные кварциты по сиенитам и сиенит-диориты с сульфидным оруденением, среднетрещиноватые. Коэффициент крепости 8—12.

III категория — породы трудновзрываемые: вторичиые кварциты плотные, крупноблочные; вторичные кварциты по сиенитам, сиенитдиоритам и гранодиорит-порфирам. Породы слаботрещиноватые с коэффициентом крепости 10—14.

Большая часть пород месторождения относится к категории II. На основании анализа и результатов опытных взрывов в породах Кальмакырского месторождения, проведенных с одинаковыми пара­ метрами взрывания, в породах с различной интенсивностью трещино­ ватости, Узбеквзрывпромом составлена классификация горных пород по трещиноватости, которая находит широкое применение в практике

взрывных работ (табл. 20).

Т а б л и ц а 20

Взрывание скважинных зарядов на неубранную горную массу. Теоретические исследования последних лет показывают, что меха­ низм разрушения, а также степень дробления горных пород взрывом зависят от многих факторов и главным образом от величины и вре­ мени действия взрывного импульса на массив. Взрывание в зажатой среде, являясь одним из методов увеличения периода действия взрыва на массив и улучшения интенсивности дробления горных пород, приобретает все больший интерес. Имеются различные объ­

56

яснения механизма разрушения пород при взрывании в зажатой среде на подземных и открытых разработках. Приведем мнения отдельных специалистов о физической сущности процесса разруше­ ния горных пород действием взрыва в зажатой среде при открытой разработке месторождений.

Проф., докт. техн. наук Г. П. Демидюк [38] трактует механизм разрушения горных пород в зажатой среде следующим образом. Процесс воздействия взрыва на породу в условиях зажатой среды исключает возможность смещения боковой поверхности уступа, ограничивая тем самым действие взрыва в этом направлении. С дру­ гой стороны забойка, отделяющая заряд от горизонтальной поверх­ ности уступа, ограничивает действие взрыва в этом направлении, сводя его к незначительному подъему поверхности, к ее вспучиванию и разрыхлению без разброса отдельных кусков и без образования обычного развала взорванной горной массы. Кроме того, по мнению Г. П. Демидюка, при взрывании в этих условиях массива с поряд­ ными миллисекундными замедлениями отсутствуют возможности образования дополнительных свободных поверхностей, отражающих волны сжатия и трансформирующих их в волны растяжения. По­ этому короткие замедления могут повысить эффективность взрывного воздействия только в силу того, что волны сжатия при взрыве заря­ дов каждого последующего ряда распространяются в породе, нахо­ дящейся в напряженном состоянии под воздействием остаточного давления продуктов детонации зарядов предыдущего ряда. В ре­ зультате воздействия сжимающих усилий массив значительно сни­ жает свою прочность без изменения объема и без нарушения строе­ ния, слоистости, напластованности и естественной дислоцированности; вместе-с тем подвергнутый воздействию взрыва массив обла­ дает еще высокой несущей способностью, достаточной для безопас­ ного движения по нему экскаваторов и автосамосвалов. Однако приложение к поверхности такого массива усилия, передаваемого ковшом мощного экскаватора, вызывает локализованное разрушение породы на куски необходимой крупности. Такой механизм разру­ шения пород взрывом в зажатой среде автор относит и к железистым кварцитам мелкополосчатой структуры. Таким образом, Г. П. Де­ мидюк подчеркивает, что естественная трещиноватость рудных масси­ вов оказывает значительное влияние на качество дробления при отбойке в зажатой среде.

Канд. техн. наук Ф. К. Алексеев [15] считает, что физический смысл разрушения пород в зажатой среде за счет микроперемещений аналогичен разрушению бетонного кубика при испытании его на сжатие, когда при достижении усилий, превышающих предел со­ противления сжатию, форма испытуемого кубика внешне сохра­ няется, но в то же время он легко распадается при приложении к нему незначительных усилий. Аналогичная картина происходит и при взрывании в зажатой среде. Во время взрыва породы подвергаются сжатию, после чего они, внешне сохраняя прежний вид, легко раз­ рушаются при черпании их экскаватором. Коэффициент разрыхления

57

нижней части взорванного массива в этом случае практически остается близким к единице. По мнению автора, указанное обстоя­ тельство свидетельствует о том, что энергия взрыва в значительной степени расходуется на основную работу — дробление массива.

Теоретические предпосылки эффективного взрывания на неубран­ ную горную массу достаточно хорошо разработаны в научных трудах Днепропетровского ИГТМ АН УССР докт. техн. наук М. Ф. Друкованным и др. [43, 44, 65, 84]. По мнению авторов, при взрыва­ нии скважинных зарядов в зажатой среде отсутствует возможность для свободного смещения массива в сторону откоса уступа, тре­ щины не могут раскрываться. Массив находится более продолжи­ тельное время в напряженном состоянии и, самое важное, в этих условиях форма и длина взрывного импульса зависят от величины заряда. А так как формой и длиной взрывного импульса опреде­ ляется степень дробления пород, создается реальная предпосылка управления степенью дробления горных пород с увеличением удель­ ного расхода ВВ при взрывании в зажатой среде. Характер разру­ шения при взрывании изменяется при наличии подпорной стенки из ранее взорванной горной массы, а следовательно, и влияет на интенсивность дробления горных пород. Подбор требуемой ширины подпорной стенки, исключающей развал горной массы при взрыве, теоретически затруднителен, так как зависит от многих факторов {крепость пород, их вязкость, трещиноватость, сопротивление раз­ рушению, а также параметры и расположение зарядов). Поэтому величина породного буфера определяется практически для кон­ кретных горнотехнических условий.

Взрывание в зажатой среде позволяет улучшить организацию горных работ, повысить производительность погрузочно-транспорт­ ного оборудования, а также сократить объемы вспомогательных работ до и после взрыва. Характерной особенностью метода взрыва­ ния в зажатой среде является возможность обеспечения минималь­ ного перемешивания горной массы при взрыве и создание компакт­ ного развала, что позволяет резко улучшить технологию ведения горных работ.

Освоение и внедрение технологии взрывания скважинных заря­ дов в зажатой среде в условиях Кальмакырского карьера проводи­ лись в 1967—1969 гг. Целью работы явилось установление оптималь­ ных параметров расположения и величины скважинных зарядов, величины подпорной стенки из ранее взорванной горной массы и линии СПП для первого ряда скважин.

Исследования проводили в различных по трудности взрывания категориях пород.

Бурение вертикальных скважин на взрываемых блоках осущест­ влялось станками СБВ-3 шарошечными долотами 0214 мм.

Взрывание производилось на 10- и 15-метровых уступах в основ­ ном по параметрам, практически отработанным для условий Каль­ макырского карьера. Взрывание электрическое, порядное, с интер­ валом замедления 25—50 мс. Инициирование зарядов осуществлялось

58

двумя нитками ДШ, расположенными по всей длине колонки заряда.

В качестве взрывчатых веществ применяли зерногранулиты 30/70, 50/50, 80/20, граиулиты АС, гранулотол, акватол 65/35 (сухая смесь)

иаммиачную селитру. Забойка осуществлялась буровой мелочью. Применялась различная конструкция зарядов — сплошная колонка

ирассредоточенная воздушными промежутками.

Таким образом, горнотехнические условия при проведении опыт­ но-промышленных взрывов скважинных зарядов в зажатой среде

проводились хронометражные наблюдения за изменением произво­ дительности экскаваторов в зависимости от качества взрыва. Сте­ пень дробления горной массы устанавливали по гранулометриче­

практически отработанным для Кальмакырского карьера, считаем целесообразным дать более подробное описание взрыва уступов высотой 20 м (сдвоенных).

Взрыв произведен в породах III категории на гор. 700—720 м, где было пробурено 30 скважин, располагавшихся в 3 ряда по

50