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

следующим параметрам: сопротивление по подошве 12,2 м, рас­ стояние между скважинами 7,5 м и между рядами скважин 7 м. Глубина скважин 26 м, перебур 4 м.

Нижняя часть скважин заряжалась зерногранулитом 30/70, верхняя — зерногранулитом 80/20. Заряды скважин рассредотачивались воздушными промежутками на 3 части (рис. 15).

Масса нижней части заряда составляла 360, средней —240

иверхней — 40 кг ВВ.

Рис. 15. Схема взрывной сети и параметры располо­ жения скважинных зарядов:

1 — заряд ВВ; 2 — воздушный промежуток; з — забойка; 4 — 7 — реперы

Воздушные промежутки между зарядами создавали посредством размещения между ними деревянной стойки с дисками на ее концах. В качестве забойки использовали бетонные пробки высотой 0,7—1 м (в скважины после размещения ВВ засыпали раствор бетона).

Ширина породного подпора верхнего подуступа на всем протя­ жении взрываемого блока была 14—16 м. В целях определения общей подвижки горной массы взрывом на породном буфере до взрыва выставляли реперы, местоположение которых фиксировалось марк­

.60

В результате взрывания зарядов в зажатой среде достигнуто хорошее дробление горной массы. Гранулометрический состав по взрывам представлен в табл. 22.

в зажатой среде получены устойчивые показатели по дроблению пород: выход фракций 0—400 мм составил 93,7—97,9%, в то время как выход фракций таких же размеров при взрывании на подобран­ ный забой составляет 79,5—97,1%. Следовательно, взрывание сква­ жинных зарядов В зажатой среде значительно улучшает качество дробления горной массы при некотором увеличении удельного рас­ хода ВВ по всем категориям пород Кальмакырского карьера.

ство дробления горной массы несколько улучшается с увеличением ширины подпорной стенки' (табл. 23).

Во всех случаях взрывания скважинных зарядов в зажатой среде порогов по подошве уступа не наблюдалось.

Установлено, что при одинаковой величине сопротивления по подошве уступа и различной ширине подпорной стенки величина развала горной массы изменялась по-разному.

При взрыве на подпорную стенку шириной 13—15 м развал гор­ ной массы практически отсутствовал; под действием взрыва прои­ зошло вспучивание горной массы, что вообще характерно при взры­ вании в зажатой среде.

61

Т а б л и ц а 23

П р и м е ч а н и е . При ширине подпорной стенки 20 м и более развал горной массы практически отсутствует.

При взрывании на сдвоенный уступ в зажатой среде, несмотря на значительную ширину подпорной стенки (14—16 м), образовался

развал горной массы за счет переброса последней через подпорную стенку вследствие большой величины скважинных зарядов (в сред­ нем 600 кг на одну скважину). За счет увеличенного заряда на кровле над каждой скважиной образовались воронки глубиной от 3 до 5 м (рис. 16).

62

В результате улучшения качества дробления горной массы зна­ чительно повышается производительность экскаватора (табл. 24). При анализе работы экскаваторов средняя их производительность по Кальмакырскому карьеру составила 150—160 м3/ч, при взрыва­ нии массива в зажатой среде —190—200 м3/ч, т. е. на 25—30%.

Следует отметить, что во второй, третьей и последующих заходках производительность экскаватора несколько выше, чем в первой заходке (рис. 17).

Это объясняется увеличением удельной емкости экскаваторных заходок и улучшением дробления горной массы, вследствие чего коэффициент разрыхления горной массы снижается, а коэффициент экскавации повышается. В табл. 25 представлены средние значения параметров расположения скважин и технико-экономические пока­ затели взрывания в зажатой среде.

Исследования подтвердили высокую технико-экономическую эффективность взрывания скважинных зарядов в зажатой среде — качество дробления значительно улучшается, выход фракции +400 мм в ребре при среднедробимых породах снижается до 3—4%, ширина развала горной массы уменьшается наполовину.

63

Значительно сокращается объем работ по переукладке ж.-д. путей и ремонту контактной сети, связанных с взрыванием, умень­ шается число передвижек и увеличивается срок службы ж.-д. путей.

Установлено, что взрывание пород Кальмакырского карьера на неубранную горную массу на уступах высотой 10 и 15 м в поро­ дах крепостью 6—12 можно про­ изводить при тех же парамет­ рах, что и при взрывании на подобранный забой. Однако при этом особенно важно соблюдать расчетную величину ЛСП для

шать 10—11 м.

Для обеспечения необходимой постоянной величины ЛСП наи­ более целесообразно применение наклонных скважин при взрывании на неубранную горную массу.

На основании исследований установлены оптимальные пара­ метры (табл. 26) и условия взрывания скважинных зарядов (диа­ метром 243 и 269 мм) в зажатой среде для различных категорий по­ род и высот уступов (рис. 18).

Экспериментально определена для пород Кальмакырского место­ рождения оптимальная ширина подпорной стенки, которая колеб­ лется в пределах 0,6—1,5 высоты уступа.

64

Т а б л и ц а 25

Полное отсутствие развала горной массы при взрыве обеспечи­ вается при ширине подпорной стенки не менее 20 м.

При полном переводе Кальмакырского карьера на рекомендуе­ мый метод взрывания в зажатой среде только по двум факторам (за счет повышения производительности экскавации и сокращения объемов путевых работ) экономический эффект составит 140 тыс. руб. в год.

Дробление горных пород наклонными скважинными зарядами. Качественное дробление пород взрывом зависит в основном от равно­ мерного распределения энергии ВВ в отбиваемом массиве, в основу которого должен быть положен принцип одинаковой удельной энер­ гии ВВ по высоте уступа.

При вертикальном расположении скважинного заряда и наклон­ ной плоскости уступа реализация этого принципа может быть достигнута за счет применения комбинированного варяда из различ­ ных по удельной энергии ВВ, а также за счет постепенного с глуби­ ной увеличения диаметра скважины. Применение комбинирован­ ного заряда требует ВВ с различными удельными энергиями, что усложняет заряжание скважин.

Расширение же скважины с ее глубиной снижает производи­ тельность бурового оборудования и усложняет процесс бурения.

Наиболее эффективным методом достижения равномерного рас­ пределения энергии ВВ по высоте уступа является применение наклонных скважинных зарядов, параллельных откосу уступа.

Т а б л и ц а 26

При взрывании наклонных зарядов поле напряжений по высоте уступа имеет направленный характер, соответствующий углу на­ клона заряда. При этом плоскость равных растягивающих напряже­ ний направлена параллельно откосу уступа, что создает равномер­ ное распределение напряжений в отбиваемой части массива и луч­ шие условия разрушения в верхней и, особенно\ в нижней части уступа. Вектор возникающих напряжений направлен перпенди­ кулярно оси заряда. При вертикальных зарядах и наклонной пло­ скости уступа этот вектор направлен под углом меньше 90° к откосу, а при наклонных зарядах — под прямым углом к обнаженной по­ верхности. Последнее является весьма важной особенностью дей­ ствия наклонных зарядов в верхней и нижней частях уступа. С рос­ том угла наклона скважины увеличивается ее длина. В связи с этим при постоянном значении вертикальной длины забойки расположен­ ная в верхней части уступа зона ослабленного действия взрыва и сопутствующего повышения выхода крупных фракций горной массы уменьшаются по сравнению с вертикальными зарядами.

66

Объем этой зоны уменьшается также за счет изменения действия взрыва наклонных зарядов относительно кровли уступа. Кроме того, при указанных условиях в наклонную скважину можно поме­ стить большее количество ВВ, что позволяет увеличить СПП, а следовательно, получить больший выход горной массы с 1 м сква­ жины.

Исходя из общих требований, предъявляемых к взрыву, каче­ ство разрушения пород по подошве уступа является существенным показателем эффективности взрывания. При взрывании вертикаль­ ных зарядов отбиваемый массив уступа разрушается под действием растягивающих напряжений. Процесс же разрушения массива на уровне подошвы уступа сопровождается сдвиговыми деформациями

ипоэтому является весьма энергоемким. В этом случае для хоро­ шей проработки подошвы уступа размещают часть общего заряда ВВ

вперебуре, величина которого достигает 25—30% высоты уступа и не влияет на качество дробления пород [66, 103]. С увеличением угла наклона заряда деформирование породы по подошве уступа приближается к условиям разрушения массива выше подошвы уступа, т. е. в этом случае разрушение породы происходит в виде отрыва, а не сдвига. При таком виде разрушения, чем больше зна­ чение растягивающих напряжений, тем меньше прочность массива

вусловиях напряженного состояния [143]. Вследствие этого при наклонном расположении зарядов уменьшение перебура, а следова­ тельно и удельного расхода ВВ, является не только возможным, но даже благоприятным по условиям лучшего использования энер­ гии взрыва и проработки подошвы уступа как по экономическим показателям, так и с точки зрения уменьшения вредного воздейст­ вия взрыва на нижележащие горизонты.

Действие взрыва наклонного заряда относительно кровли уступа

итыльной части массива сопровождается уменьшением заколов и сколов верхней части уступа за линией скважин. Если считать, что

(а — угол наклона заряда) сколов практически не будет, т. е. отрыв породы будет происходить по оси скважины. Действие остальной части наклонного заряда направлено в нижнюю тыльную часть горного массива, что затрудняет раскрытие естественных и вновь образованных трещин, и улучшает состояние вновь образованного откоса уступа и уменьшает вероятность выхода крупных фракций при последующем взрыве.

При выборе рационального угла наклона заряда в каждом кон­ кретном случае следует исходить из следующих положений.

1. Наибольшая эффективность дробления пород взрывом дости гается при расположении зарядов параллельно откосу уступа. Увеличение угла наклона заряда свыше 3—5° по отношению к углу

2.С увеличением угла наклона заряда увеличивается угол откоса уступа, что, в свою очередь, ведет к выполаживанию борта карьера. Это вызывает необходимость в дополнительных затратах, связанных с разносом борта карьера.

3.Результаты наших и других исследований [86, 103] показы­ вают, что с увеличением угла наклона скважины механическая и техническая скорость бурения уменьшается. Причем абсолютное различие между скоростями бурения при разных углах наклона уменьшается с увеличением глубины скважины.

4.При большем наклоне скважины необходимо создать большее усилие для ее бурения, что ведет к значительному увеличению массы бурового станка, за счет чего повышается его стоимость, а также стоимость бурения 1 м скважины.

5.С увеличением угла наклона заряда увеличивается ширина развала горной массы, что повышает разубоживание руды и снижает производительность экскаватора.

При проведении исследования эффективности взрывания наклон­ ных зарядов в условиях Кальмакырского карьера в качестве оценоч­ ных факторов, влияющих на дробление горных пород, были приняты энергетический показатель (удельная энергия заряда ВВ), крепость

иструктурные особенности взрываемых пород, параметры располо­ жения зарядов и способы взрывания. Для этой цели на рабочих уступах карьера были определены участки, на которых взрывали блоки наклонными и вертикальными зарядами.

Участки выбирались с таким расчетом, чтобы естественные фак­ торы, влияющие на результат взрыва наклонных и вертикальных зарядов, были сопоставимы в пределах каждого участка.

Основными критериями для выбора участков были идентичность высоты уступов, крепость пород, их трещиноватость, обводненность и др., что позволило оценить производительность буровых станков, качество дробления горной массы и производительность экскавато­ ров в зависимости от результатов взрыва.

Для исключения влияния производительности станка на стои­ мость отбойки горной массы бурение наклонных и вертикальных скважин на участках осуществлялось одним и тем же буровым стан­ ком БС1П-2м с шарошечным долотом диаметром 190 мм. Бригада, обслуживавшая станок, была постоянной; режим бурения выдер­ живался одинаковым.

При отбойке наклонными зарядами параметры буровзрывных

производилось при этом по принятым на карьере параметрам буро­ взрывных работ в зависимости от категории пород.

Заряжание вертикальных и наклонных скважин производилось одним и тем же типом ВВ. Конструкция зарядов, способ иницииро­ вания, коммутация взрывной сети, интервал замедления и способы взрывания были одинаковыми для наклонных и вертикальных заря­ дов в пределах экспериментального участка.

68

Качество взорванной горной массы оценивалось по грануломет­ рическому составу, определение которого проводили путем поштуч­ ного замера кусков породы в думпкарах. При этом порода разделя­ лась на фракции по крупности, причем замеру подлежали куски размером в поперечнике выше 400 мм. Процентный выход отдельных фракций определяли по формуле

я= - £ ~ ° - 100%,

к22 s

ющие средние линейные размеры кусков внутри каждой фракции, см. Для установления зависимости производительности погрузоч­ ного оборудования от качества взрыва проводились хронометражные наблюдения за работой экскаваторов во время погрузки горной массы в думпкары. При определении ширины и профиля развала горной массы и величины заколов в глубь массива производились инструментальные измерения. Состояние откоса и подошвы уступа после взрыва наклонных и вертикальных зарядов оценивалось

визуально.

Данные опытно-промышленных взрывов обрабатывались методом математической статистики.

Из всего разнообразия существующих факторов, влияющих на качество дробления пород, наиболее существенными являются удельный расход ВВ, параметры сетки расположения скважин и условия взрывания зарядов.

Всвязи с этим необходимо установить для карьеров, сообразно

сприменяемым оборудованием и горно-геологическими условиями, такие параметры буровзрывных работ, при которых стоимость 1 м3

горной массы по основным технологическим процессам будет мини­ мальной.

Решение этой задачи может быть осуществлено на основе анализа степени влияния каждого из параметров буровзрывных работ на качество дробления породы и изучения их взаимосвязи со стои­ мостью бурения, взрывания и экскавации.

Для установления зависимости между параметрами буровзрыв­ ных работ и качеством дробления пород взрывом в первую очередь необходимо выбрать критерий оценки взорванной горной массы — как основного показателя взрывной отбойки. Наиболее полной оценкой качества горной массы является ее гранулометрический

69