5 Подготовка горных пород к выемке

5.1 Обоснование способа подготовки горных пород

Выемка из массива на месторождений не представляется возможным, так как месторождение слагается скальными и полускальными породами. Крепость пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова колеблются от 6-8 (руде и в полускальных породах) и 8-10. Отсюда следует необходимость предварительной подготовки горных пород буровзрывным способом.

5.2 Обоснование возможной и необходимой степени дробления горных пород

Размер кусков взорванной породы в забое (по ребру лимитируется):

а) Допустимый максимальный размер (м) кусков исходя из вместимости ковша экскаватора ковша экскаватора Е (м³)

; (5.1)

б) Допустимый максимальный размер (м) кусков исходя из вместимостью транспортного сосуда V (м³)

. (5.2)

Средний размер куска взорванной породы можно определить для пород любой категорий трещиноватости, зная требуемый размер кондиционного куска и задавая выход негабарита после взрыва по формуле

(5.3)

где d_ср – средний размер куска после взрыва, см;

L_к – размер кондиционного куска, см; 128;

V_н – расчетный (заданный) выход негабарита, % (принимается 3-5 и до 15% от содержания негабарита в массиве в зависимости от его размеров и категории пород по трещиноватости);

V_нм – содержание негабарита в массиве до взрыва, % (принимается в соответствии с классификацией пород по степени трещиноватости, разработанной междуведомственной комиссией по взрывному делу).

Породы II категории трещиноватости (по данным практики) содержат в массиве до взрыва негабаритные куски (размером 1,28м) до 10% (V_нм = 10%).

В удельный расход ВВ заложен выход негабарита не более 3-5% объема негабарита в массиве. Примем выход негабарита возможно максимальным (15%) от содержания в массиве.

Средний размер куска взорванной породы

.

Принимаем игдонит как ВВ на добыче и вскрышных работах.

Удельный расход ВВ определится по следующей формуле

q_n = q_э · К_т · К_д · К_оп · К_з · К_v · К_вв , кг/м³, (5.4)

где q_э - эталонный расход ВВ: на добыче 0,9 кг/м³, для вскрыши 0,22 кг/м³;

К_т - коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива, определяется по следующей формуле

К_т = 1,2 l_ср + 0,2, (5.5)

где l_ср - среднее расстояние между трещинами: для руды 0,5 м, для вскрыши l_ср= 0,9 м.

К_{т д} = 1,2 · 0,5 + 0,2 = 0,8, (5.6)

К_{т в} = 1,2 · 0,9 + 0,2 = 1,16, (5.7)

где К_д - коэффициент, учитывающий дополнительное дробление по отношению к эталонной степени дробления определяется по формуле

К_д ^д = 0,5 / d_ср=0,5/0,23=2,2, (5.8)

К_д^в=0,5/1,5=0,34, (5.9)

где К_оп - коэффициент, учитывающий число свободных поверхностей (для многорядного КЗВ 4,8);

К_з - коэффициент, учитывающий сосредоточенность заряда (для скважин диаметром до 200 мм - 1,03);

К_v - коэффициент, учитывающий влияние высоты определяется по ниже приведенной формуле

, (5.10)

где К_вв - переводной коэффициент для игданита:

для вскрыши: К_вв = 1,13

для добычи: К_вв = 1,0

q_n^в=0,9·1,16·0,34·4,8·1,03·1·1,13=1,98 кг/м³,

q_n^д=0,9·0,8·2,2·4,8·1,03·1·1=7,83 кг/м³.

5.3 Буровзрывные работы

5.3.1 Ведение буровзрывных работ в условиях Керегетасского месторождения известняков (специальная часть)

5.3.2 Буровые работы. В связи с тем, что полезное ископаемое на карьере представлены в основном кварцевыми порфиритами, которые обладают большой крепостью, то целесообразно принять бурозврывной способ подготовки горных пород к выемке и погрузке.

Наиболее эффективным вариантом буровзрывных работ на Керегетасском карьере является метод скважинных зарядов.

Для определения способа бурения и выбора станка по коэффициенту крепости по шкале профессора М.М. Протодьяконова выбираем бурильную установку СБШ – 250.

Выбираем тип бурового станка СБШ – 250.

Для выбранного бурового станка

, (5.11)

где - диаметр скважины, мм;

- диаметр долота (коронки), мм.;

= 1,05 – 2 – коэффициент расширения скважины при бурении.

= 210 мм по таблице,

= 1,05,

мм.

Для обоснования необходимости наклона скважин, величина породы по трудности разрушения по взрываемости выбираемсредне взрываемые.

,

, (5.12)

где ,по данным экскаватора ЭКГ – 5А.

.

Еслитогда можно принять вертикальное расположение. Согласно чего 9 > 6 – принимаем вертикальное расположение.

5.3.3 Определение производительности бурового станка. Сменную эксплуатационную производительность станка можно рассчитать по формуле

, (5.13)

где - продолжительность смены, ч.;

- продолжительность заключительных операций;

- продолжительность регламентов перерыва;

-техническая скорость бурения, м/ч;

- вспомогательное время на бурение 1 м скважины, ч.

Для расчетов можно принимать: (+) = 0,5 -1 ч,= 0,9 – 1,3 ч, значение- по коэффициенту крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова; длительность вспомогательных операций для станков шарошечного бурения=0,03-0,07 ч/м.

.

Годовая производительность буровых станков , м

, (5.14)

где - количество рабочих дней карьера в течение года, сут.;

- простой бурового станка в ремонтах за год, сут.

По нормам гипроруды, для станков СБШ = 40,7 суток.

м.

5.3.4 Организация буровых работ. Буровые работы в блок начинают после соответствующей подготовки площадки уступов, переноса транспортных коммуникаций, линий электропередач (ЛЭП), трансформаторных подстанций, планировки и очистки от керна от снег, устройства дорог для перемещения станков. Затем производят маркшейдерскую съемку подготовленных площадок, вынос проектных отметок расположения скважин на местности в соответствии с проектом взрывных работ, подвод энергий, перемещение станков на обуриваемый блок, подключение их к трансформаторным подстанциям и подготовку к работе. Контроль за обеспечением проектной глубины скважин осуществляют машинисты, выборочно-горный мастер и взрывники перед зарядкой.

5.3.5 Классификация известняков по взрываемости.Известняки и вмещающие скальные породы относятся к трудновзрываемым, Классификация пород по взрываемости определена на основе классификации грунтов по СниП, Единой шкалы взрываемости (по данным В.К. Рубцова), классификации пород по трещиноватости, а также с учетом наработанного опыта производства взрывных работ. (Табл. 5.1).

Классификация грунтов по СНиПУ

Группа грунтов

-Известняк прочный – VII

-Известняк доломитизированный прочный – VIII

-Известняк окварцованный, очень прочный – IX

Классификация грунтов по шкале профессора М.М. Протодьяконова

Коэффициент крепости f

-известняки (крепкие) – 8

-очень крепкие известняки – 10

- породы - 5

Таблица 5.1

Шкала взрываемости известняков

Категория взрываемости	Степень взрываемости	Категория трещиноватости	Крепость по шкале проф. Протодьяконова М.М.	Расчетный удельный расход ВВ кг/м3
III	Трудновзрываемые известняки	III	6*8	0,6-0,9
IV	Весьма трудновзрываемые известняки	IV	8*10	0,9-1,2

5.3.6 Классификация известняков по трещиноватости.Трещиноватость известняков по классификации Межведомственной комиссии по взрывному делу приведена в Таблице 5.2

Таблица 5.2

Классификация известняков по трещиноватости

№ п\п	Категория трещиноватости	Степень трещиноватости (блочности ) массива	Расстояния между естествен-ными трещи-нами всех систем м	Удель-ная трещиноватость	Содержание (%) в массиве отдельностей размером, мм
					+300	+700	+100
1	III	Среднетрещиноватый (крупноблочный)	0,5-1	1-2	70-100	30-80	5-40
2	IV	Малотрещиноватый (весьма крупноблочный)	1-1,5	1-0,65	100	80-100	40-100

5.3.7 Оборудование для бурения взрывных скважин и шпуров.В карьере используются буровые шарошечные станки типа СБШ – 250 МН и 3СБШ-200-60 для бурения вертикальных и наклонных скважин (под углом 15 и 30⁰ к вертикали).

Диаметр шарошечных долот 244,5 – 250,8, 215,9 мм. Негабариты разбуриваются перфораторами типа ПР – 30 с передвижным компрессором ПР –10. Диаметр шпуров 42 мм.

5.3.8 Взрывчатые материалы применяемые при взрывных работах.На взрывных работах применяются взрывчатые материалы, допущенные к применению МВС по взрывному делу при МЧС РК. Взрывчатые вещества:

- Фортис Экстра 70, Гранулотол, Интерит 40, Сенатэл Магнум для заряжания обводненных скважин;

- Игданит – для заряжания осушенных скважин, а также при заряжании обводненных скважин с п/этиленовым рукавом;

- Аммонит 6 ЖВ, Senatel Magnum для дробления негабаритов шпуровыми и накладными зарядами, а также в отдельных случаях для изготовления боевиков в скважинных зарядах.

Средства взрывания:

- Детонирующий шнур ДШЭ – 12;

- Электродетонаторы ЭД – Ж;

- Реле пиротехническое РПД;

- Шашки тротиловые для изготовления боевиков в скважинных зарядах ТГ-П 850;

- Системы НСВ Exel.

5.3.9 Способ взрывания. Взрывание скважинных, шпуровых и накладных зарядов производится с применением детонирующего шнура, инициируемого электрическим способом, а также системой Exel.

Взрывание основной и дублирующей сетей ДШ, системы Exel во всех случаях должно проводиться от одного инициатора. Как правило, используется порядная схема монтажа взрывной сети с дублированием взрывной сети.

5.3.10 Параметры буровзрывных работ.В соответствии с проектом разработки Керегетасского месторождения известняков высота уступов принята – 15 м.

Исключение составляет верхний уступ, с отметкой подошвы 245 м, высота которого меняется от 5 до 15 м в зависимости от отметок поверхности месторождения.

На карьере применяется многорядное, короткозамедленное взрывание.

Расчет зарядов в скважинах производится по формуле:

а) для первого ряда Q = q · а · W · Hy.

б) для второго и последующих рядов Q = q · a · b ·Hy

где: q –удельный расход ВВ, кг/м3

W – сопротивление по подошве уступа, м;

а – расстояние между скважинами в ряду, м;

b – расстояние между рядами скважин, м;

Hy – высота уступа, м.

На основании шкалы взрываемости и степени трещиноватости пород, таблицы М:№: 1-2, основные параметры буровзрывных работ приведены в таблице приложения №:3.

Рисунок 5.1. Типовые элементы расположения скважин и расчет зарядов

1. Глубина скважины.

L _скв = Н_у + L _пер. (5.15)

2. Величина перебура L пер применяется равной (10-15) d_скв.

3. Расстояние от бровки уступа до скважин первого ряда в₁ согласно § 49 ППБ на открытых горных работах не менее 2-х метров но не менее ширины призмы возможного обрушения.

4. Длина заряда

L _зар = Q : P, (5.16)

где, Р – вместимость 1 погонного метра скважины, кг

5. Длина забойки

L _заб = L _скв - L _зар . (5.17)

Примечание:

1. Удельный расход ВВ по второму и последующим рядам увеличивается на 10% (см. спр. «Взрывчатые работы»), авт. Кутузов Б.М. стр. 269)

2. Масса заряда в скважинах определяется с учетом энергетических характеристик применяемого ВВ, что отражается в проектах массовых взрывов.

3. В связи с использованием на руднике новых ВМ Фортис Экстра 70, Интеррит-40, Игданита (в замен Гранулотола и Гранулита 79/21) – параметры буровзрывных работ - буровая сетка, удельные расходы ВМ, масса заряда ВВ в скважинах находятся в стадии освоения и будут корректироваться в зависимости от результатов взрывов.

5.3.11 Конструкция зарядов. Заряжание обводненных скважин заряжаются механизированным способом, с применением смесительно-зарядной машины (СЗМ) «Treadbed» фирмы «Орика - Казахстан», в скважину засыпается масса ВВ согласно расчету, как правило водоустойчивыми ВМ, а именно Фортис Экстра 70, Гранулотол, Интерит-40. Заряд сплошной, с забойкой незаряженной верхней части скважин. При породах слабо трещиноватых, а также при взрывании скважин по простиранию применяются рассредоточенные заряды. При этом боевики монтируются и для рассредоточенного заряда. В качестве боевика применяются тротиловые шашки ТГ-П850, патронированный аммонит 6ЖВ, патронированный Сенатэл Магнум, из средств инициирования – ДШЭ-12, НСВ Ехеl, электродетонаторы ЭД-8Ж.

В исключительных случаях – отсутствие водоустойчивых ВВ – допускается заряжание обводненных скважин Игданитом с применением полиэтиленовых рукавов. В случае, если в скважине большой приток воды и после заряжания скважины вода выступила до устья скважины, в этом случае скважина не забутовывается, вода играет роль забойки. Конструкции зарядов в каждом конкретном случае оформляется в проекте на массовый взрыв.

5.3.12 Заряжание сухих или осушенных скважин. Сухие или осушенные скважины заряжаются механизированном способом, с применением зарядной машины МЗ-3Б, в скважину засыпается масса ВВ согласно расчету неводоустойчивыми ВВ – Игданитом, а также при производственной необходимости Интеррит-40, Фортис Экстра 70. Конструкция заряда, средства инициирования аналогично изложенны в п. 8.1. Конструкция зарядов, параметры взрыва отражаются в проекте на массовый взрыв. Сравнительные данные классификации известняков приведены в таблице 3.10

Таблица 5.3

Горно-технологических характеристик известняков по взрываемости и трещиноватости.

Категория взрываемости	Степень взрываемости	Расстояние между естественными трещинами, м	Категория трещиноватость	Категория по СНИП	Коэффициент по шкале профессора Протодьякова М.М	Расчётный удельный расход ВВ кг/м3
III	Трудновзрываемые известняки	0,5-1	III	VII	6-8	0,6-0,9
IV	Весьма трудновзрываемые известняки	1,0 -1,5	IV	VIII	8-10	0,9-1,2

Рисунок 5.2 Строение скважин.

5.3.13 Расчетные показатели взрыва (величина сопротивления по подошве уступа, удельный расход ВВ, буровая сетка, масса заряда в скважинах, интервалы замедления, выход горной массы с 1 п. м скважины, определение одновременно взрываемой массы ВВ).

Исходные данные:

Годовой объем добываемой горной массы - 900 тыс.куб.м.

Высота уступа - 15 м.

Диаметр скважины - 250 мм

Количество массовых взрывов в месяц - 2 (минимальное)

Взрывчатое вещество Фортис Экстра 70

Сопротивление по подошве уступа

- W = === 9,2м, принимаем 9 м, (5.18)

где Р = 58,9 кг/м – масса ВВ на 1м скважины;

К = 0,69 кг/м³ – расчетный удельный расход ВВ для зарядов нормального рыхления.

К = Кк ∙ Квв ∙ Кр², (5.19)

где Кк – удельный расход ВВ сосредоточенного заряда наибольшего камуфлета 0,25 – 0,3 кг/м³;

Квв – переводной коэффициент – 1,112;

Кр – коэффициент разрыхления взорванной горной массы – 1,5.

Расстояние между скважинами зарядами в ряду

a = m ∙ W = 0,8 ∙ 9 = 7,2 м, применяем, (5.20)

где m = 0,8 – коэффициент сближения скважин

Расстояние между рядами скважин

в = (0,85 - 1) W = 0,85 ∙ 9 = 7,6м, принимаем 7 м. (5.21)

Глубина перебура

L_n = (10-15) d_скв = 2,5 – 3,75, принимаем 3м. (5.22)

Глубина скважины

Н_уст + L_n = 15 + 3 = 18м. (5.23)

Вес заряда в скважинах первого ряда

Q₁ = K Wa ∙ H = 0,69 ∙ 9 ∙ 7 ∙ 15 = 652кг. (5.24)

Длина заряда

L_зар = == 11м. (5.25)

Длина забойки

L_заб = L_скв – L_зар = 18 –11 = 7 м. (5.26)

Вес заряда в скважинах второго и последующих рядов

Q₂ = 1,1 ∙ К ∙ a ∙ в ∙ H = 1,1 ∙ 0,69 ∙ 7 ∙ 7 ∙ 15 = 557кг, (5.27)

где 1,1 – коэффициент на увеличение удельного расхода ВВ по второму и последующем рядам (см. справочник «Взрывные работы» авт. Кутузов Б.Н., стр. 269)

Длина заряда

L_зар2 = == 10м. (5.28)

Длина забойки

L_заб2 = Lскв – Lзар = 18 – 10 = 8м. (5.29)