книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

Показатели бурения по типам станков

ния при дренажных работах. Количество взрываемых рядов, а сле­ довательно, и схемы взрывания зависят во многом от принятой системы разработки, при которой вскрываются и подготавливаются к выемке заходки по руде шириной 25—30 м (бестранспортная система разработки с внутренним отвалообразованием). В послед­ нее время, с целью улучшения дробления и уменьшения величины

развала на рудных заходках, используются врубовые схемы и схемы взрывания на неубранный массив. Они несколько увеличивают удельный расход ВВ, но значительно уменьшают выход негабарита и величину развала горной массы.

Для примера приведена ком­ мутационная схема взрыва по руд­ ному блоку на Северном карьере (рис. 37).

при производстве взрывных работ нами проведены исследования по выявлению причин возгорания серных руд при взрыве. Установлено, что основной причиной воз­ горания руд является буровая пыль, остающаяся у забоя и на стенках скважин или на верхней площадке уступа вблизи устья скважины. Буровая пыль, находящаяся у забоя или на стенке сква­ жины, возгорается от непосредственного контакта с высокотемпе­ ратурными продуктами взрыва, а пыль у устья скважины вовле­ кается в движение пылегазовым облаком, где возгорается от кон­ такта с истекающими из скважины продуктами взрыва.

Выход буровой мелочи с 1 м скважины в среднем составляет 63,5 кг при бурении шарошечными станками БСШ-2м (в том числе 18 кг в аккумулирующем бункере) и 31,5 кг — при бурении стан­ ками вращательного шнекового бурения СВБ-2. Потери буровой мелочи в скважине для станков БСШ-2м составляет 2,5 кг/м, а для станков СВБ-2 — 9,2 кг/м.

Гранулометрический состав буровой мелочи характеризуется зна­ чительным (до 36—38%) выходом пылевых классов (0,1 мм), содер­ жащим серы более 30%. Выход пылевых классов с 1 м и 1 м3 про­ буренной скважины составляет: для станков СВБ-2 — 1,15 кг/м и 5,05 кг/м3; для станков БСШ-2м 2,42 кг/м и 7,7 кг/м3. Количество пылевых классов, остающихся в скважине в связи с потерями буро­ вой мелочи при бурении: для станков СВБ-2 — 3,35 кг/м и 14,8 кг/м3; для станков БСІП-2м 0,95 кг/м и 3,02 кг/м3.

Бурение различными станками можно разделить по пожаро­

опасности на 3 группы: пожароопасное, в результате которого остается большое количество буровой мелочи в скважине (станки СВБ-2); малопожароопасное с удалением буровой мелочи из сква­ жины продувкой сжатым воздухом (станки шарошечного бурения); непожароопасное, в результате которого отсутствует пожароопасная буровая мелочь в скважине (бурение с промывкой и др.).

Для установления степени пожароопасности серной пыли в ла­ бораторных условиях проведены испытания ее на взрываемость. Установлено, что наибольшую взрываемость имеет серосодержащая пыль классов < 0,1 и £> 0,25 мм, а пыль классов 0,5 мм практически не взрывается. При установлении влияния различных инертных добавок на взрываемость серной пыли испытаны глина темно-серая, мергелистые глины, супесь серая, песок серый, суглинок желто­ серый. Наиболее существенно уменьшают возгораемость серной пыли добавки из темно-серой и мергелистой глин. Они рекомендо­ ваны к применению в качестве забоечного материала, обеспечива­ ющего значительную противопожарную эффективность, которая до­ стигается за счет того, что частицы серной пыли хорошо обволаки­ ваются мельчайшими частицами мергелистой глины.

Исследованиями установлено, что чистая серная пыль сильно взрывчата и образует при взрыве большое пламя. При разбавле­ нии ее инертными добавками в 2,5 раза она слабовзрывчата, а при степени разбавления в 7,5 раз пламени взрыва не наблюдается.

На основании проведенных исследований разработана клас­ сификация серных руд по пожароопасности, в основу которой по­ ложен коэффициент пожароопасности і7п ж, представляющий собой отношение длины пламени взрыва разбавленной серной пыли к длине пламени чистой серной пыли, определяемой экспериментально. Серусодержание руды S и вероятность возгорания при производстве

С учетом классификации серных руд по пожароопасности и их геологического залегания разработана типовая карта Роздольского месторождения с указанием районов залегания категорий руд по пожароопасности, которая применяется для прогнозирования возник­ новения пожаров и рационального применения противопожарных мероприятий при производстве взрывных работ.

Серная пыль мелкодисперсна, обладает незначительным весом и легко вовлекается в движение газовым облаком, образующимся при взрыве. Вследствие контакта с горящими продуктами взрыва она загорается и переносится с большой скоростью вместе с пылега­ зовым облаком на соседние рудные блоки, где может явиться источ­ ником пожара.

При рассмотрении развития облака во времени и пространстве использован закон сохранения количества движения пылегазовой смеси, выраженный уравнением Эйлера. Дальнейшие расчеты исхо­ дят также из адиабатического закона, описываемого уравнением, показывающим изменение давления внутри газового облака от занимаемого им объема. С учетом этих теоретических предпосылок и расчетов получена скорость Uy распространения пылегазового облака при его расширении по вертикали, определена допустимая концентрация серной пыли С в блоке в зависимости от высоты и ско­ рости его развития, получена скорость Ut распространения облака в любом направлении в зависимости от времени. Эти зависимости описываются уравнениями

аср — угол развития пылегазового облака, градус;

у— высота развития пылевого облака, м;

13йр — длина заряда в скважине, м.

Используя приведенные зависимости, можно определить пло­ щадь пожароопасной зоны, на которой необходимо проводить перед взрывом соответствующие противопожарные мероприятия.

В результате исследований установлено, что значительное влия­ ние на возгорание серных руд оказывает тип применяемого ВВ. Наиболее безопасным в пожарном отношении являются ВВ с кис­ лородным балансом, близким к нулю. Рекомендованы комбиниро­ ванные заряды, состоящие из аммонита 6ЖВ и зерногранулита

Для предотвращения пожаров рекомендованы следующие проти­ вопожарные мероприятия: полная уборка буровой мелочи с исполь­ зованием забоечной машины; применение в качестве забойки измель­ ченной мергелистой или темно-серой глины; смывание буровой мелочи кодой и орошение прилегающих забоев; применение предохранитель­ ных ВВ (комбинированных зарядов) и водяной забойки; примене­ ние в благоприятных горно-геологических условиях механического рыхления руды. В качестве одного из основных противопожарных мероприятий рекомендовано и внедрено взрывание высоких уступов. По мере увеличения высоты уступа происходит перераспределение продуктов взрыва по высоте, поскольку уменьшенный раствор во­ ронки разрушения в нижней части уступа затрудняет выход высоко­ температурных продуктов взрыва, запирающее действие верхней части зарядов способствует более полному взрывному превращению взрывчатого вещества и исключению выхода пламени взрыва из

При взрываемой разделке негабарита рекомендованы следующие противопожарные мероприятия: применение заполненных водой полиэтиленовых или бумажных емкостей с взрыванием их отрезками ДШ (детонирующий шнур) или патронами-боевиками; увеличение диаметра шпуров в сочетании с применением серного аммонита на водоустойчивой селитре и заливка шпуров водой; орошение негаба­ рита и прилегающих забоев. Перечисленные мероприятия приме­ няются в зависимости от степени пожароопасности серных руд согласно разработанной классификации и практически ликвидируют пожары при их рациональном использовании.

Повышение эффективности взрывов

С целью повышения эффективности буровзрывных работ нами проведены исследования при взрывании блоков двух типов с пре­ обладающим распространением: плотных крупноблочных известня­ ков с прожилково-вкрапленным и полосчатым осернением и закарстованных трещиноватых известняков с тонковкрапленным и про­ жилково-вкрапленным осернением. Крепость этих руд составляет / = 4 _L- 6 , объемный вес в массиве — 2,2 т/м3.

Известно, что породы разрушаются под действием полей напря­ жения от взрывания зарядов ВВ, взаимодействующих между собой и создающих лучшие или худшие условия разрушения. Требуемую кусковатость породы при взрывании можно получить лишь при пра­ вильном учете причин, вызывающих ее разрушение. Наши исследо­ вания проведены в направлении рационального использования осно­ вных законов взрывания путем подбора параметров расположения зарядов, удельного расхода ВВ, высоты уступа и применения эффек­ тивных схем многорядного короткозамедленного взрывания.

При взрывании наклонных, параллельных откосу уступа, сква­ жин применялись порядные и врубовые фронтальные и поперечные

схемы замедления. Скважины диаметром 170 мм заряжали зерногранулитом 80/20, который размещался в верхней части скважины (00—70%), и аммонитом 6ЖВ (30—40%). Интервал замедления составлял 25 м/с. Степень дробления горной массы оценивали выхо­ дом кусков максимального размера (/>100 см), содержанием и раз­ мером среднего куска, которые определяли методом косоугольной фотопланиметрии по поверхности навала.

Исследования установили значительное влияние параметров расположения зарядов и высоты уступа на эффективность буро­ взрывных работ. Удельный расход ВВ зависит от расстояния между зарядами (а, м) и высоты уступа (Ну, м):

ВВ уменьшается. Минимальный расход ВВ составляет 360 г/мэ при расстоянии между зарядами 6,5 м. С увеличением высоты уступа до 12—13 м удельный расход ВВ повышается до 420 г/м3,что улучшает степень дробления известняков за счет увеличения расхода энергии взрыва.

Приведенные зависимости отражают минимальные значения удель­ ного расхода ВВ при применении сплошных скважинных зарядов диаметром 170 мм, при которых достигается лучшее дробление сероносных известняков. При меньшем удельном расходе ВВ интен­ сивность дробления известняков ухудшается, а при большем — заметно не улучшается. Выход кусков максимального размера (/>100 см) также зависит от расстояния между зарядами и высоты

Минимальный выход кусков максимального размера (около 2%) наблюдается при расстоянии между зарядами 6,5 м и высоте уступа более 12 м. Между выходом кусков максимального размера FH и диаметром среднего куска взорванной горной массы dcp установлена линейная зависимость

позволяющая переходить от характеристики дробления взорванной горной массы по выходу кусков максимального размера к характе­ ристике по диаметру среднего куска.

При расширении сетки скважин и применении взрывания на вруб во взорванной горной массе уменьшается содержание крупных кусков и диаметр среднего куска (табл. 16).

При взрывании на вруб выход классов <40 см больше на 17—23%,

'J' a б л и ц а 1 (і

Гранулометрический состав взорванной горной массы

На карьерах Роздольского месторождения, где применяется бестранспортная система разработки, требующая минимальной ши­ рины развала взорванной горной массы,по условиям внутреннего отвалообразования, наиболее целесообразно использовать взрывание на поперечный вруб, обеспечивающее высокую степень дробления массы н минимальную ширину ее развала.

Суммарные затраты на первичные и вторичные буровзрывные работы и экскавацию, отнесенные на 1 м3 горной массы, на уступах по средней высотой Ю м е увеличением расстояния между заря­ дами с 5—5,5 до 6—6,5 м уменьшаются с 0,42—0,387 до 0,367—

Выводы

1. За десятилетний период эксплуатации Роздольского месторо­ ждения проведены мероприятия по совершенствованию буровзрыв­ ных работ, в результате чего значительно увеличилась производи­ тельность бурения, улучшилось качество дробления горной массы

ипонизилась стоимость работ.

2.При разработке плотноблочных серных руд уступами высо­ той 10—12 м применение многорядного короткозамедленного взры­

Для Роздольского месторождения характерна изменчивость мощ­ ности и глубины залегания рудного пласта, особенно на его флан­ гах. На Центральном карьере почва рудной залежи, представленная в основном гипсоангидритами, на флангах (восточном и западном)

М

Рис. 38. Схема геологического разреза Центрального карьера:

резко опускается (рис. 38). Отметки подошвы рудного пласта менаду центром и восточным флангом Центрального карьера колеблются от 225 до 200 м при расстоянии до 200—300 м. Мощность пласта восточного крыла карьера по мере углубления уменьшается. Сам пласт представлен в основном известняковым типом руды; средняя мощность его на этом участке 10 м.

В связи с глубоким понижением пласта, отработка его была затруднена ввиду обводненности и больших водопритоков. Рудный пласт западного участка Центрального карьера представлен глини­ стым типом с обломками известняков. Эти обломки иногда дости­

гают больших размеров и представляют собой хорошо осернениый известняк, как правило, полосчатой текстуры. Гипсометрия подошвы пласта имеет большую амплитуду колебания — от 3 до 8 м; на некоторых площадях гипсоангидриты отсутствуют и замещаются глинистыми породами в почве пласта, мощность которого колеблется от 3 до 15 м.

Рудная залежь Северного карьера в первые годы эксплуатации имеет более спокойное залегание. Однако начиная с середины карь­ ера до его границы условия залегания руды на Северном карьере аналогичны залеганию ее на Центральном карьере. Такие условия залегания рудного пласта создают большие затруднения при его выемке, особенно на Центральном карьере.

Согласно принятой проектом системе разработки, добычные ра­ боты предусматривалось производить экскаваторами ЭКГ-4,6 с по­ грузкой руды в автосамосвалы МАЗ-525 и БелАЗ-540. Принятая схема работ за 10-летний период эксплуатации месторождения вполне себя оправдала на участках со спокойным залеганием руд­ ного пласта и в местах поднятий подстилающих пород (гипсов) в центральной части месторождения. Разработка фланговых участ­ ков месторождения потребовала дополнительных затрат из-за необ­ ходимости создания большой протяженности уклонов подъездных забойных автодорог в местах резкого понижения и отдельных сбро­ сов рудного пласта большой обводненности рудного пласта.

Перечисленные затруднения в разработке рудного пласта потре­ бовали проведения специальных мероприятий по выемке руды в забоях. Одним из мероприятий по улучшению выемки руды из пониженных мест на флангах месторождения является использова­ ние взорванных в виде «рваного» камня гипсоангидритов для устрой­ ства подъездов к забоям экскаваторов ЭКГ-4,6. Для этого по мере подвигания забоев гипсоангидриты подвозились в район местных понижений, после чего ими «мостили» подъезды и выравнивали уклоны автодороги в пределах допустимых норм. Такая схема работ несколько улучшила производство добычных работ, однако не поз­ волила осуществить полную выемку руды из отдельных глубоких понижений пласта ввиду большого притока воды к забою.

Другим, более эффектным мероприятием стала выемка руды с, использованием дренажных целиков. Производилась одновременная выемка руды с осушением участка, для чего в центре локального понижения пробуривались 2—3 водопонизительные скважины с кро­ вли рудного иласта или рудного подустуна, из которых откачивалась вода. Участок руды, на котором пробурены скважины, оставляется в виде небольшого целика, используемого в качестве дренажного до полной отработки площади понижения. После отработки осушен­ ного участка скважины переносятся в район следующего пониже­ ния, причем шаг передвижки зависит от размеров локальных пони­ жений и равен 100—300 м. Учитывая трудности выемки руды из поншкенных мест, перенос водопонизительных скважин произво­ дится 1—2 раза в год. Однако такая схема выемки руды наряду