книги из ГПНТБ / Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие

ние зарядов прп одностороннем направленном выбросе. Заряды ряда А имеют меньшую величину по сравнению с зарядами ряда В , причем л. и. с. зарядов ряда А направлена вверх по вертикали АД. Эти заряды взрываются на 1—3 с раньше зарядов ряда Б и, обнажая

нием п. Расстояние между зарядами принимают таким же, как при взрывах на выброс.

В последнее время стало обычным применять направленный выброс грунта взрывом для сооружения перемычек и плотин при

497

гидротехническом строительстве. Особенно успешно сооружают плотины на участках, имеющих вогнутость, благодаря чему соз­ дается возможность как бы фокусировать выбрасываемую взрывами зарядов породу в одну точку, что позволяет получить большую вы­ соту плотины п обеспечить надежность перекрытия водного потока. В качестве примера на рис. 267 показана схема расположения заря­ дов при направленном выбросе относительно створа плотины на Бурджар-Сае. Ширина перекрываемого русла по дну была равна 20 м, а высота берегов — от 13 до 40 м. Для сооружения плотины было применено однорядное расположение 11 зарядов, общая вели­ чина которых составила 50 т. Подготовительная работа заняла всего четыре дня.

В результате взрыва получена вполне удовлетворительная пло­ тина высотой до 13,8 м. Применение взрыва на сброс позволило значительно сократить сроки сооружения, численность занятых ра­ бочих и повысить производительность труда.

Кроме того, разработан метод строительства плотин на водо­ токах, где отсутствуют крутые берега, позволяющие сооружать пло­ тины, перемычкп, дамбы и пр. как на сухом основании, так п при наличии значительного слоя воды. Принцип этого метода, который можно назвать методом наброса, заключается в том, что прп помощи направленных взрывов грунт со дна водотока набрасывается в одно

взрывания скважинных зарядов

Современные методы взрывных работ на карьерах позволяют получить высокую степень дробления пород. Эти методы включают многорядное короткозамедленное взрывание, взрывание в зажатой среде, внутрискважинное замедлепне, применение гранулированных ВВ и конструкций комбинированных зарядов с переменным диа­ метром по глубине скважпн, волновые, радиальные п комбинирован­ ные схемы взрывания.

Сущность метода взрывания в зажатой среде заключается в огра­ ниченности свободного перемещения боковой поверхности уступа при взрыве за счет подпорной стенки из ранее взорванной горной массы, что увеличивает время воздействия взрыва на среду и повы­ шает полезное использование энергии ВВ на дробление пород. Такой метод кроме улучшения дробления создает благоприятные условия для управления формой развала горной массы, что обеспечивает независимость буровзрывных работ от экскавации и транспорти­ ровки, ливкидирует работы по переукладке железнодорожного по­ лотна перед массовым взрывом.

При этом методе взрывания энергия взрыва наиболее полно используется при следующих оптимальных параметрах: ширина подпорной стенки для условий Донбасса (известняк—доломит) нахо­

498

дится в пределах 22—25 м, а для железорудных карьеров Кривого Рога — 32—35 м.

Наряду с шириной подпорной стенки наиболее важным фактором, оказывающим влияние на эффективность взрывания в зажатой среде, является высота уступа. Сущность метода взрывания высоких усту­ пов заключается в том, что скважины бурят на высоту двух-трех обычных уступов, в результате чего взрываемая высота уступа составляет 25—30 м. Число ря­ дов скважин при этом может быть различным, но не меиее четырех. Отгрузка горной массы производится погоризонтно с размещением погрузочно-транс­ портных средств на взорванной горной массе.

Одним из методов повыше­ ния эффективности многорядно­ го короткозамедленного взрыва­ ния является выбор наиболее ра­ циональной схемы коммутации скважинных зарядов, обеспечи-

Р и с. 269. Врубоволновая схема взрывания:

а — с продольным врубом; б — о поперечным врубом (цифрами указано время замедления в миллисекундах)

вающей качественное дробление пород и снижение интенсивности сейсмических колебаний.

На рис. 268 показаны схемы порядного короткозамедлеяного взрывания, при которых разновременное инициирование смежных зарядов в ряду и между рядами создает благоприятные условия интенсивного и равномерного дробления горных пород. Однако

а

Р и с . 270 . Секционные схемы взрывания:

а — волновая; б — последовательная (цифрами указано время замедления в миллисекундах)

а

Ри с. 271. Диагональные схемы взрывания:

—одинарными рядами; б — сдвоенными рядами (цифрами указано время

замедления в миллисекундах)

при этой схеме часто наблюдается разброс горной массы на рабо­ чие площадки уступов; кроме того, при этих схемах взрывания усложняется монтаж взрывной сети.

Врубоволновая схема взрывания скважинных зарядов с про­ дольно-поперечным врубом (рис. 269) устраняет вышеуказанные-

Ри с. 272 . Клиновые схемы взрывания:

а— с клиповым врубом; б — с трапециевидным врубом (цифрами

указала очередность взрываппя зарядов)

Р и с. 273. Радиальная схема взрывания зарядов (цифрами указано время замедления в миллисекундах)

недостатки. При этой схеме в массиве параллельно и перпенди­ кулярно линии забоя образуется один или несколько врубов. Заряды врубового ряда взрывают мгновенно, в результате чего в массиве возникает напряженное состояние, кроме того, порода приподни­ мается взрывом, образуя врубовую щель. В это время взрываются заряды смежных рядов скважин. При такой схеме взрывания имеет

501

место встречное столкновение кусков горной массы, что способствует дополнительному пх дроблению.

Для снижения сейсмического эффекта массовых взрывов внедрена <схема секционного (рис. 270) и диагонального взрывания (рис. 271).

к.з.д.ш.

5

Р и с. 274:. Комбинированные схемы взрывания, учи­ тывающие число обнаженных поверхностей:

а — диагональная при двух плоскостях обнажения; б — обратный клиновой вруб

При диагональной схеме взрывания скважин л. н. с. составляет 0,7 л. н. с. при порядном взрывании. Диагональная схема взрыва­ ния позволяет повышать интенсивность дробления пород за счет трещиноватости массива путем изменения угла между фронтом от­ бойки и линией забоя.

502

На гранитных карьерах эффективно используют схемы взрывания клин и трапецеидальный клин, при которых встречное движение отбитой массы породы создает предпосылки для равномерного рас­ пределения напряжений и соударения движущихся кусков, что способствует интенсивному и равномерному дроблению гранитов- (рис. 272).

Дальнейшее развитие клиновых схем привело к созданию ра­ диальной схемы взрывания (рнс. 273). При этой схеме резко умень­ шается объем горной массы, отбиваемой первым рядом скважин, что снижает выход негабарита. Недостатком этой схемы является отно­ сительная сложность монтажа взрывной сети и ограниченная область

иклиновые схемы взрывания зарядов.

Взависимости от числа обнаженных поверхностей на карьерах применяют схемы взрывания, показанные на рис. 274. В угловых уступах с двумя поверхностями, расположенными примерно под прямым углом, применяют диагональную схему взрывания сква­ жинных зарядов с замедлением между отдельными сериями 17 мс. Если взрываемый массив имеет три свободные поверхности, то взры­

вание зарядов производят по схеме обратного клинового вруба.

§ 116. Взрывание высоких уступов

Одним из методов, позволяющим повысить степень полезного» использования энергии взрыва и упростить организацию доставки

пподъема руды, является увеличение высоты взрываемого уступа. Высота рабочих уступов па железорудных карьерах обычно ко­

леблется незначительно и находится в пределах 12—17 м. Исходя из горно-геологических условий, взрываемости горных пород, а также принятой высоты уступов выбирается величина перебура скважин и забойки. Длины перебура и забойки колеблются в широ­ ких пределах: перебур — до 3 м; забойка — от 4 до 8 м. В лучшем случае при высоте уступа 15 м длина перебура составляет 3,5 м, т. е. 16% общей длпны скважпны, колонка заряда достигает 10—12 м, на забойку остается 4—8 м, пли 20—40% скважины. Следовательно, около 40—50% длпны пробуренной скважины не используется для размещения заряда и только 40—60% — для рационального распре­ деления заряда, производящего отбойку и дробление.

Низкий показатель рацпонального использования скважины по высоте, неравномерное распределение ВВ по высоте уступа, а также потеря значительной доли энергпн взрыва на отброс породы приводят к тому, что технико-экономические показатели буровзрывных работ и интенсивность дробления пород не отвечают требованиям эффек­ тивного применения поточной технологии.

Наряду с вышеуказанными факторами технологические схемы, принятые в настоящее время на карьерах, характеризуются боль­

503

шими объемами трудоемких участков работы экскаваторов на кон­ такте взорванной горной массы и неразрушенной части массива, что является одним из основных препятствий применения техники непрерывного действия даже при условии хорошей степени дробле­ ния.

Чтобы повысить рациональное использование пробуренных сква­ жин, увеличить полезное использование энергии взрыва на дробле­ ние п свести до минимума трудоемкую работу экскаватора на кон­ такте взорванной горной массы и неразрушенной части массива,

Рис. 275. Схема расположения скважпн прп взрыванпп высоких уступов

необходимо положить в основу физические параметры взрыва, опре­ деляющие интенсивность дробления горных пород взрывом и более полное использование объема пробуренных скважин.

Указанным требованиям отвечает новая технология горных ра­ бот, предусматривающая одновременное взрывание уступов высо­ той 30—60 и даже 100 м. Обурпвание и взрывание высоких уступов существенно меняют соотношенне между технологической и рацио­ нально используемой частями пробуренной скважины (рис. 275).

Одним из достоинств взрывания высоких уступов является сокра­ щение объема бурения за счет уменьшения числа перебуров. При

В связи с тем, что диаметр скважин при этом остается постоянным для любой высоты уступа, увеличивается высота колонки заряда и уменьшается часть скважины, где расположен забоечный материал.

Наряду с повышением использования объема скважины по высоте происходит также увеличение рационально используемого объема выбуренной скважины, так как наиболее трудоемкий участок буре­ ния — забуривание скважины на глубину 3—4 м при высоком

504

уступе — сокращается и его объем распределяется уже не на одну высоту уступа, а на высоту нескольких совмещенных уступов.

Таким образом, исходя из условий эффективного использования объема скважин и получения минимальных объемов трудоемких участков работы экскаватора, самой эффективной технологической схемой добычи крепких скальных пород открытым способом следует признать одновременное бурение и взрывание высоких уступов в зажатой среде.

Основные положения описываемой технологической схемы сво­ дятся к следующему:

1. Для одновременного взрывания пробуривают пять—десять рядов скважин на глубину 25—60 м. Длину линии обуриваемого и взрываемого блока определяют, исходя из условий безопас­ ной и удобной работы погрузочно-транспортных средств, и уточняют

сучетом величины допустимого заряда.

2.Скважины заряжают на всю глубину с оставлением под за­ бойку 4—6 м. Для увеличения продолжительности действия взрыв­ ного импульса на массив колонка заряда рассредоточивается инерт­ ной забойкой и взрывается с замедлением отдельных частей снизу вверх.

Массу отдельных частей рассредоточенного заряда необходима увеличивать в направлении от устья скважины к забою. В нижнюю часть скважины помещают наиболее работоспособное и водоустой­

чивое ВВ, а остальные части рассредоточенного заряда могут состоять из ВВ типа зерногранулита и игданита, инициируемых обычными ВВ. Заряжание скважин глубиной 25—60 м создает благоприятныеусловия для механизации работ по заряжанию и забойке.

3.Заряды можно соединять по одной из схем короткозамедлен­ ного взрывания в зависимости от свойств взрываемых пород. Для уменьшения сейсмического действия взрыва и улучшения дробления детонация должна быть направлена в сторону взорванной части массива с замедлением между рядами и группами скважин.

4.Взрывание производится на неубранную горную массу.

5.Породопогрузочные машины на всех горизонтах, уступах,, кроме нижнего, должны работать на раздробленной взрывом горной массе без операций по подборке пород подошвы и очистке забоя, что обеспечит высокую эффективность работы, а в перспективе полу­ чит возможность применить технику непрерывного действия.

6.Полезное ископаемое благодаря высокой степени измельчения

иповышения производительности работы экскаваторов можно транс­ портировать при помощи ленточных конвейеров.

Масштабы внедрения и эффективность взрывания высоких усту­ пов значительно ограничиваются отсутствием буровой техники, пригодной для бурения скважин глубиной 30—60 м бее' снижения производительности. В этом плане обнадеживающим является вне­ дрение шарошечных станков тяжелого типа СБШ-320.

Взрывание высоких уступов в зажатой среде позволяет значи­ тельно улучшить качество дробления и уменьшить содержание нега­

505

барита в горной массе, причем в породах средней и ниже средней крепости содержание этой фракции колеблется в пределах 2—4%, а в крепких породах — S—12%.

Можно предположить, что в будущем технология отбойки полез­ ного ископаемого на открытых разработках с применением высоких уступов распространится повсеместно, что однако потребует созда­ ния соответствующих средств бурения и взрывания.

§ 117. Влияние трещиноватости массива иа характер дробления среды взрывом

Трещиноватость горного массива существенным образом влияет на кусковатость взорванной массы. Наличие во взрываемом блоке мелкой трещиноватости, когда размер естественной отдельности не превышает размера кондиционного куска, значительно облегчает дробление среды. Средпеблочная и крупноблочная структура горных массивов ухудшает дробление пород, что сказывается на увеличении выхода негабарита.

Существует ряд классификаций горных пород по степени их тре­ щиноватости (частоты трещин и характера их заполнения).

По степени трещпноватостп породы делят на следующие катего­ рии:

моиолптпые — лишенные видимых трещпи; малотрещпноватые — с неглубокими видимыми трещинами при

среднем расстоянии между ними 0,5—1,0 м; средней трещиноватости — с видимыми трещинами, располо­

женными на расстоянии 0,3—0,5 м одна от другой, сильнотрещиноватые — с глубокими хорошо видимыми трещи­

нами, расположенными на расстоянии 0,1—0,3 м одна от другой. Эксперименты на моделях правильной формы показали, что зона интенсивных разрушений располагается по направлениям, нормаль­ ным к плоскости контакта с отдельпостыо, в которой размещен заряд ВВ. В массиве, разделенном трещинами иа отдельностп, дей­ ствие взрыва локализуется той отдельностью, через которую прохо­ дит заряд ВВ. Поэтому при разрушении взрывом трещиноватых пород дроблению подвергаются только те отдельности, размеры ко­ торых равны или превышают половину расстояния между зарядами. Однако величины максимальных пределов количественно не опре­

делены.

Вследствие того, что трещиноватость определенным образом влияет на эффективность взрывных работ, некоторые авторы при рас­ чете зарядов предполагают учитывать трещиноватость специальными коэффициентами. В большинстве случаев введение этих коэффициен­ тов в расчетные формулы предусматривает увеличение удельного расхода ВВ, что очень часто ие дает желаемого результата. На практике установлено, что значительное увеличение удельного рас­ хода ВВ при взрыве не сопровождается снижением выхода негаба­ рита, так как существует предел регулирования дробления горной

-506