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

состав. Однако его нельзя использовать в качестве критерия, так как он не является однозначным показателем. Из других критериев наиболее представительным является средний размер куска в раз­ вале, который, являясь усредненным показателем гранулометриче­ ского состава, наиболее полно отражает качественное состояние горной массы.

При проведении исследований влияния кусковатости взорван­ ной горной массы на производительность погрузочно-транспортного оборудования за критерий оценки кусковатости обыч­ но принимается выход не­ габарита [76]. Однако на производительность экска­ ватора оказывают влияние не только негабаритные куски, но и те куски, раз­ меры которых вполне при­ емлемы для ковша дан­ ной емкости. В связи с этим о производительности экскаватора в зависимости от выхода негабарита нельзя судить абсолютно, так как не учитывается влияние всей горной

массы.

ходимо установить зависн­ мость между технико-эко­

номическими показате­ лями основных процессов и наиболее представительным и одно­ значным критерием качества дробления горной массы — средним размером куска. Поэтому при исследовании влияния параметров расположения наклонных зарядов за критерий оценки качества дробления пород нами принят средний размер куска, который на­ ходится в тесной корреляционной связи с выходом отдельных фракций.

Математическая обработка данных гранулометрического состава горной массы по 75 опытным и промышленным взрывам с привлече­ нием метода наименьших квадратов позволила установить связь между средним линейным размером куска и выходом фракции — 40 см:

^ср = И 1,3— 1,04у_40.

Графическое изображение указанной зависимости показано на рис. 19. Видна тесная корреляционная связь между dcp и выходом

70

фракции —40 см (коэффициент корреляции 0,85, показатель досто­ верности 37).

При исследовании влияния параметров расположения наклон­ ных зарядов на качество дробления пород применялся метод изме­ нения параметров сетки скважин. Уменьшение параметров сетки скважин осуществлялось, начиная с предельных, практически уста­ новленных для пород Кальмакырского карьера при отбойке верти­ кальными скважинами диаметром 200 мм.

Учитывая, что при квадратной сетке расположения вертикаль­ ных зарядов выход негабарита несколько ниже, чем при других схемах расположения, при исследовании за предельные величины приняты параметры (u> X а X Ъ) расположения наклонных зарядов нами были приняты для легко-, средне- и труднодробимых пород соответственно 50, 45 и 40d (d — диаметр скважинного заряда, мм). Удельный расход ВВ при этом был принят также практически уста­ новленный для каждой категории пород.

Таким образом, переменными величинами были параметры сетки расположения зарядов и длина заряда. Все прочие факторы, влия­ ющие на степень дробления и качество проработки подошвы, оста­ вались постоянными. Такими факторами являются взрываемая среда, применяемое ВВ, плотность заряжания, диаметр скважин и длина перебура.

В настоящее время вопросы улучшения качества дробления пород взрывом неразрывно связаны с многорядным короткозамедленным взрыванием, эффективность которого по сравнению с однорядным очевидна и подтверждена многочисленными опытами. Однако в прак­ тике взрывных работ довольно часто применяют однорядное взры­ вание. В то же время, как показали исследования, при однорядном взрывании даже такие эффективные средства улучшения дробления, как увеличение удельного расхода ВВ и длины заряда в скважине, практически не способствуют уменьшению выхода негабарита. Поэтому целесообразно проверить эффективность взрывания наклон­ ных зарядов при однорядном их расположении на уступе.

При однорядном расположении зарядов опытные взрывы произ­ водились в однотипных породах и в каждой серии удельный расход ВВ (для каждой категории пород) оставался практически постоянным. В качестве ВВ были использованы зерногранулиты 80/20 и 30/70.

Оценка взрывов производилась после замера гранулометриче­ ского состава взорванной горной массы и проверки качества про­ работки подошвы уступа.

Взрывы в труднодробимых породах осуществлялись во вторич­ ных кварцитах с интенсивным оруденением, а также в сиенитах и гра- нодиорит-порфирах, интенсивно окварцованных, с коэффициентом крепости 10—14.

Высота уступа во всех сериях равнялась 10 м, перебур вертикаль­ ных скважин — 2 м, наклонных — 1,5 м или при фактическом диа­ метре скважин 200 мм перебур вертикальных и наклонных скважин составлял соответственно 10 и 7,5 диаметра заряда.

71

Т а б л и ц а 27

буримых породах при удельном расходе ВВ 0,36 кг/м3 и в средне- и легкодробимых породах с удельным расходом ВВ соответственно 0,27 и 0,23 кг/м3 при постоянных факторах, влияющих на дробление.

Анализ результатов опытных взрывов показывает, что увеличе­ ние параметров сетки расположения вертикальных зарядов при их

72

без порогов и выход фракции +400 мм в труднодробимых породах в пределах 25—30%, в среднедробимых — 15—17% и в легкодробимых — 10—12%.

Таким образом, трещиноватость пород и относительно большие параметры сетки расположения зарядов оказывают существенное влияние на степень разрушения горного массива, исключая возмож­ ность улучшения качества дробления пород взрывом. Даже макси­ мально возможное увеличение длины заряда ВВ в скважине практи­ чески не способствовало уменьшению выхода негабарита ни в одной из категорий пород по дробимости. Однако полностью исключить влияние длины заряда на степень дробления было бы неправиль­ ным, так как то обстоятельство, что выход негабарита при увеличе­ нии сетки расположения зарядов увеличивается незначительно или остается на одном уровне, свидетельствует о значительной роли длины заряда в скважине, способствующей улучшению дробления пород.

Анализ результатов опытных взрывов показывает, что примене­ ние наклонных зарядов позволяет резко сократить выход негабйрита по сравнению с вертикальными зарядами при одинаковых парамет­ рах сетки расположения скважин. Особо ощутимая разница выхода негабарита наблюдается при разрушении трудно- и среднедроби­ мых пород. Средний линейный размер куска взорванной горной массы при дроблении наклонными зарядами в труднодробимых

с расширением сетки расположения наклонных зарядов до опреде­ ленного предела качество дробления, как правило, улучшается. После достижения оптимального выхода горной массы с 1 м сква­ жины выход крупнокусковой фракции начинает снова расти.

Используя указанную зависимость, можно установить оптималь­ ные параметры сетки расположения наклонных зарядов, исходя из условия минимальных затрат на бурение, первичное взрывание и вторичное дробление негабарита.

Таким образом, данные исследований показывают, что изменением параметров сетки расположения наклонных зарядов в пределах описываемого эксперимента можно регулировать степень дробления пород взрывом. В то же время изменение параметров сетки располо­ жения вертикальных зарядов при однорядном взрывании не приво­ дит к существенному изменению выхода негабарита, что указывает в этом отношении на преимущество наклонных зарядов перед вер­ тикальными.

Выше отмечалось, что вопросы улучшения дробления пород взрывом неразрывно связаны с многорядным короткозамедленным взрыванием. Поэтому целесообразно проверить эффективность корот­ козамедленного взрывания наклонных зарядов при их многорядном расположении на уступе в различных условиях.

73

Т а б л и ц а 28

ния; при наклонных зарядах степень дробления пород остается практически одинаковой начиная со 2 ряда.

В легкодробимых породах с увеличением числа рядов скважин уменьшение фракции +400 мм не наблюдалось.

По данным табл. 28 построен график эффективности короткоза­ медленного взрывания вертикальных и наклонных зарядов в раз­ личных категориях пород по дробимости (рис. 21). Из рисунка видно, что наклонные заряды менее «чувствительны» к увеличению числа рядов, т. е. на качество дробления многорядное короткозамед­ ленное взрывание при наклонных зарядах оказывает меньшее влия­ ние, чем при вертикальных. Однако это не значит, что при наклон­ ных зарядах следует пренебрегать многорядным короткозамедлен­ ным взрыванием. Помимо улучшения качества дробления многорядное

75

короткозамедленное взрывание наклонных зарядов позволяет создать более компактный развал взорванной горной массы, за счет чего повышается производительность экскаватора, и способствует меньшему разубоживанию руды в процессе взрыва горного массива при отработке сложных месторождений.

Таким образом, многорядное короткозамедленное взрывание наклонных зарядов является эффективным методом не только улуч­ шения качества дробления пород, но и повышения других технико­ экономических показателей горного предприятия.

Многорядное короткозамедленное взрывание на неубранную гор­ ную массу. При многорядном короткозамедленном взрывании вер­ тикальных и наклонных зарядов на неубранную горную массу пара­ метры сетки расположения скважин, удельный расход и тип ВВ принимались те же, что и при короткозамедленном взрывании на подобранный забой; схема взрывания и интервалы замедления были приняты также одинаковыми. При этом ширина породной стенки находилась в пределах 5—12 м.

Взрывы проводились в тех же породах, горно-геологические условия были индентичны.

Условия и результаты взрывов вертикальных и наклонных зарядов приведены в табл. 29.

При анализе результатов опытных взрывов на неубранную гор­ ную массу наблюдается общая тенденция улучшения качества дробления по сравнению со взрыванием на подобранный забой. Однако эта тенденция при наклонных зарядах проявляется больше, чем при вертикальных (рис. 22).

Экспериментально установлено, что при многорядном коротко­ замедленном взрывании на подобранный забой степень дробления пород вертикальными зарядами первого ряда хуже по сравнению с последующими. Объясняется это тем, что откос уступа нарушается

76

Т а б л и ц а 29

предыдущим взрывом и при взрывании распадается на отдельности, превышающие кондиционный размер. Управлять в таких условиях Дроблением изменением величины заряда или удельного расхода ВВ затруднительно, особенно в породах крупноблочного строения.

Другая картина наблюдается при взрывании на неубранную горную массу. Здесь отсутствуют условия для свободного смещения массива в сторону выработанного пространства и происходит столк­ новение отбиваемой породы с преградой, в результате чего дости­ гается дополнительное дробление. Трещины по линии скважин не имеют условия для свободного раскрытия, выход газов затрудняется и массив в напряженном состоянии находится более продолжитель­ ное время. Кроме того, при взрывании на неубранную горную массу, согласно теоретическим разработкам докт. техн. наук Е. Г. Бара­ нова и В. Н. Мосинец [3], происходит перераспределение энергети­ ческих соотношений на границе раздела двух сред с различными акустическими жесткостями. В этом случае имеется реальная воз­ можность направить большую часть энергии взрыва в сторону взры­ ваемого массива, что приводит к улучшению его дробления.

Опытные взрывы на неубранную горную массу при однорядном и многорядном расположении зарядов дали положительный результат.

77

Средний линейный размер куска первого ряда скважин умень­ шается на 15—20% в основном за счет снижения выхода крупно­ кусковой фракции, а горная масса дробится более равномерно.

При многорядном взрывании наклонных зарядов как на подобран­ ный забой, так и на неубранную горную массу интенсивность улучше­ ния качества дробления горной массы последующих рядов по срав­ нению с первым меньше, чем при вертикальных. Это объясняется тем, что откос уступа предыдущим взрывом наклонных зарядов подвергается разрушению гораздо меньше, чем вертикальными заря­ дами, особенно верхняя часть уступа, дающая больше всего выход негабарита, а также лучшим распределением энергии взрыва по высоте уступа.

Опытными взрывами установлено, что применение наклонных зарядов в одинаковых условиях с вертикальными позволяет улуч­ шить качество дробления в несколько раз, особенно в труднодробимых крупноблочных породах. Кроме того, если при многорядном взрывании вертикальных зарядов на неубранную горную массу качество дробления, оцениваемое средним размером куска, улуч­ шается в среднем на 5—7% по сравнению со взрыванием на подобран­ ный забой, то при наклонных зарядах этот показатель составляет

10- 12%.

Значительное улучшение качества дробления при взрывании наклонных зарядов объясняется лучшим использованием энергии взрыва за счет более равномерного распределения энергии заряда ВВ по всей высоте уступа. Это преимущество наклонных зарядов ука­ зывает на то, что для достижения одинакового дробления пород вертикальными зарядами потребуется больший удельный расход ВВ, чем при наклонных. При одинаковом же удельном расходе ВВ в этом случае выход горной массы с одного метра скважины увели­ чится за счет расширения сетки расположения наклонных зарядов, что позволяет значительно улучшить технико-экономические пока­ затели в целом по горному предприятию.

Таким образом, экспериментальные взрывы в промышленных условиях полностью подтвердили теоретические предпосылки и результаты лабораторных исследований об улучшении использова­ ния энергии взрыва, идущей на дробление горной массы при исполь­ зовании наклонных скважин за счет большей равномерности рас­ пределения энергии заряда ВВ во взрываемом массиве по сравнению с вертикальными зарядами.

Влияние диаметра и длины наклонного заряда на дробление гор­ ных пород взрывом. Выше отмечалось, что в настоящее время по­ ставлена задача разработать такие методы ведения буровзрывных работ на карьерах, которые могли бы обеспечить интенсивное дробле­ ние горной массы, пригодной для применения оборудования непре­ рывного действия при разработке крепких скальных пород.

При решении этой задачи в последнее время значительное вни­ мание уделяется вопросу о влиянии диаметра и длины колонкового заряда на дробление пород взрывом. В то же время по этому вопросу

78

как в нашей етране, так и за рубежом ни теоретики, ни практики не имеют единой точки зрения.

Анализ теоретических разработок и практики ведения буро­ взрывных работ по литературным источникам показывает, в част­ ности, что о влиянии диаметра заряда на степень дробления пород взрывом имеются два направления.

Для улучшения качества дробления пород сторонники первого направления рекомендуют применять малый диаметр заряда (60— 110 мм), сторонники второго направления — большой диаметр заряда (200—350 мм). При этом в литературе отмечается, что, наряду с улучшением дробления пород, с уменьшением диаметра заряда удельный расход ВВ увеличивается. В то же время отмечается также, что с увеличением диаметра заряда дробление также улучшается, но удельный расход ВВ при этом уменьшается. Такое же явление наблюдается и в определении длины колонкового заряда ВВ.

Вышеизложенное побудило провести серию экспериментальных взрывов зарядов ВВ с разными диаметрами и длинами в различных по крепости породах при высоте уступа 10—15 м.

Влияние диаметра заряда ВВ на качество взрыва. Выше отмеча­ лось, что при многорядном короткозамедленном взрывании наклон­ ных зарядов диаметром 200 мм выход негабаритной фракции остается практически одинаковым, начиная со 2 ряда расположения сква­ жин. Поэтому при производстве взрывов в породах различной тре­ щиноватости скважины распологались в 2—3 ряда.

Экспериментальные взрывы заряда диаметром 200 мм проводи­ лись на Кальмакырском карьере, диаметром 110 мм — часть на Кальмакырском, часть на Кургашинканском карьерах.

Длина скважинного заряда ВВ над подошвой уступа для исследуе­ мого диаметра в одних и тех же породах принималась постоянной, При этом имелось в виду, что при оптимальной длине заряда ВВ в скважине обеспечивается максимальное дробление пород, т. е.

/заб = (0 ,5 -0 ,7 ) W,

радиус крупного дробления при этом небольшой. Учитывалось также, что случайный выход негабаритной фракции из зоны мелкого дроб­ ления будет минимальным.

Длина перебура в зависимости от диаметра скважины принима­ лась равной 8—10 диаметрам заряда.

Опытные взрывы проводились в окварцованных сиенитах, вто­ ричных кварцитах, скарнированных и мраморизованных извест­ няках. Расположение скважин многорядное, взрывание коротко­ замедленное, порядное, с интервалом замедления 25—50 мс в поро­ дах с интенсивной трещиноватостью.

В качестве ВВ использовали аммонит В-3, зерногранулит 80/20; теплота взрыва каждого из них около 1000 ккал/кг. В обводненную часть скважины помещали зерногранулит 30/70.

Таким образом, в опытных взрывах постоянными были условия взрывания (степень трещиноватости пород, схема взрывания, интервал

79