Отбойка руды буро-взрывными работами

23.09.2020

Отбойку полезного ископаемого при очистной выемке с помощью буро-взрывных работ производят шпурами, скважинами и минными зарядами.

Отбойка шпурами имеет широкое применение при ряде систем разработки. Отбойка скважинами, в том числе и глубокими, получила большое распространение. Она послужила основой созданных в Советском Союзе высокопроизводительных систем разработки, например системы этажного" принудительного обрушения. Отбойка минными зарядами применяется в крепких и весьма крепких рудах, если глубокие скважины не рентабельно использовать из-за низких скоростей бурения, и как вспомогательный способ при массовом обрушении рудных целиков и вмещающих пород над отработанными участками месторождения (для погашения пустот).

Показателями эффективности отбойки буро-взрывными работами являются:

1) производительность бурильщика или бурового мастера при применении буровых станков (в метрах шпуров и скважин и в кубических метрах отбитой руды); при отбойке минными зарядами большое значение имеет производительность одного рабочего по отбойке с учетом проведения минных выработок и размещения забойки после заряжания их;

2) число метров шпуров и скважин, необходимое для отбойки 1 м3 (1 т) руды, или выход руды с 1 м шпура или скважины в кубических метрах или тоннах;

3) расход взрывчатых веществ на отбойку 1 м2 руды (1 т);

4) производительность труда и расход взрывчатых веществ на вторичное дробление отбитой руды.

Отбойка шпурами. Расположение шпуров в очистных забоях. Выбор способа расположения шпуров в очистных забоях, их направление и глубина зависят от физико-механических свойств руды, положения очистного забоя, которое определяется принятым способом и направлением очистной выемки.

В очистных забоях шпуры располагают:

1) горизонтально или слабо наклонно (вверх и вниз), при по-толкоуступной и слоевой выемке;

2) вертикально или наклонно вниз, при почвоуступной и подэтажной выемке;

3) вертикально или наклонно вверх (восстающие шпуры) при потолкоуступной, слоевой и подэтажной выемке;

4) комбинированно, когда отбойку руды в забое производят шпурами в различных направлениях.

Восстающие шпуры получили большое распространение в связи с удобством, простотой и полной автоматизацией бурения их телескопными перфораторами. Они применяются при очистной выемке в достаточно устойчивой руде при отсутствии в ней трещин, так как при наличии их возможно ослабление кровли очистного забоя и нарушение безопасных условий работы. Схемы расположения шпуров при отдельных системах разработки приведены при описании последних.

Для бурения горизонтальных или слабо наклонных шпуров чаще всего используются ручные перфораторы, устанавливаемые на пневмоподдержках, и реже колонковые перфораторы — при отбойке крепких руд. Нисходящие шпуры, как правило, бурят так же, как горизонтальные и слабонаклонные, ручными перфораторами и реже — колонковыми. Бурение легкими перфораторами на пневмоподдержках увеличивает производительность труда бурильщиков на 30—50% и более, а также снижает удельный расход сжатого воздуха.

Большое распространение для бурения шпуров получили самоходные буровые каретки на пневматическом или гусеничном ходу, в меньшей мере на колесном ходу для передвижения по рельсовому пути. Каретки оборудованы гидравлическими манипуляторами для нескольких перфораторов. Длина подачи перфораторов составляет от 1,5—2 до 4—5 м, а ее увеличение уменьшает продолжительность бурения в цикле и способствует автоматизации оборудования. Буровые каретки с тяжелыми перфораторами широко используют в очистных забоях на пологопадающих мощных залежах. Применяют также каретки с установленными на них компрессорами, устраняющими необходимость в стационарных воздухопроводах. С помощью буровой каретки, оборудованной двумя перфораторами (рис. 74), пробуривают в крепкой руде за смену 40— 45 шпуров глубиной 2,25—2,5 м в забоях высотой до 5—6 м, взрывание которых дает 150—200 т руды.
Отбойка руды буро-взрывными работами

Бурение в забоях высотой в 5—6 м и более производят самоходными каретками башенного типа с тремя и более перфораторами. Производительность таких кареток на рудниках США и других стран составляет (в крепкой руде) 50—60 шпуров в смену с отбойкой 300 т руды и более. Буровая платформа установлена на телескопической башне, состоящей из двух выдвижных секций, и поднимается над башней двумя гидравлическими домкратами на высоту до 5,85 м. Платформа оборудована четырьмя гидравлическими манипуляторами. Перфораторы установлены на автоподатчиках с длиной подачи 3,9 м (рис. 75).

Для обуривания целиков применяют специальные буровые каретки с площадками для бурильщиков.

Для бурения шпуров в выработках большой высоты и оборки их кровли нашла также применение на зарубежных рудниках буровая каретка, представляющая собой трактор со смонтированным на нем телескопическим подъемным устройством, устанавливающим рабочую металлическую площадку на нужную высоту и под необходимым углом.

В очистных работах на маломощных пологопадающих рудных залежах на рудниках Мансфельда в ГДР применяют буровые каретки с пневматическими сверлами для бурения шпуров диаметром 32 мм, глубиной до 1,6 м, а также с ручными перфораторами вращательного бурения пикообразными головками буров, сокращающими образование мелкой фракции при бурении шпуров диаметром 24—26 мм.

Факторы, влияющие на эффективность отбойки руды. Все факторы, влияющие на производительность бурильщика, разделяются на две группы:

1) факторы, непосредственно связанные с буровзрывными работами (тип перфоратора, давление сжатого воздуха, материал и форма коронки бура, диаметр шпуров, сорт BB и др.);

2) факторы, зависящие от способа очистном выемки и физико-механических свойств руды.

Факторы, относящиеся к первой группе, известны из курса буровзрывного дела. К факторам, непосредственно зависящим от способа очистной выемки, относятся организация буровых работ на большей площади забоев и применение многоперфораторного бурения и параметры очистных забоев.

Наиболее благоприятны системы разработки с большим фронтом работы (система подэтажных штреков и ортов с магазинированием руды и др.), с доставкой руды собственным весом, когда забой всегда свободен от руды и подготовительные операции занимают у бурильщика немного времени. В этих условиях чистое время бурения за смену наиболее высокое и достигает у передовых рабочих 85—90%. Применение многоперфораторного бурения значительно повышает производительность бурильщика. Увеличение ширины очистных забоев (или высоты при горизонтальном и пологом залегании), особенно в диапазоне от 0,4—0,5 до 2—2,5 м, значительно повышает производительность бурильщика.

Еще в большей степени на производительность бурильщика влияют физико-механические свойства руды. Так, например, при изменении буримости руды с 22,5 до 135 мм/мин производительность бурильщика при одинаковой ширине забоя повышается в 6—8 раз.

На расход длины шпуров (удельный шпурометраж) и взрывчатых веществ для отбойки 1 м3 руды влияют:

1. Глубина, диаметр и расположение шпуров. Увеличение глубины и диаметра шпуров уменьшает удельный шпурометраж, но при этом снижается скорость бурения и может увеличиться кусковатость отбитой руды, следовательно, и объем вторичного дробления. Кроме того, при отработке тонких жил могут увеличиться потери и разубоживание. Целесообразная глубина и диаметр шпуров устанавливаются практикой.

В последние годы установилась тенденция к переходу ка отбойку руды шпурами малого диаметра (23—30 мм), в особенности при отработке тонких жил, с применением легких перфораторов и сильных высокобризантных взрывчатых веществ большой плотности. На ряде зарубежных рудников отбойку шпурами малого диаметра применяют столь широко, что диаметром 35—40 мл и более бурят только врубовые шпуры в подготовительных и нарезных выработках. Это мероприятие значительно повышает скорость бурения (на 30—45%) и производительность бурильщика, снижает стоимость бурения 1 м шпура на 20—40%, существенно уменьшает разубоживание руды вмещающими породами при выемке жил узкими забоями (шириной менее 1—1,2 м). Кроме того, повышается стойкость коронок примерно на 50% и число пробуренных шпуров на каждую заточку коронки.

Используются шпуры малого диаметра и при вторичном дроблении руды, обеспечивая наряду с резким повышением производительности бурения некоторое уменьшение простоев из-за снижения расхода BB, так как требуется меньше времени на проветривание после взрывания- шпуров в негабаритных кусках руды.

2. Число обнаженных плоскостей очистных забоев. Многочисленными наблюдениями установлено ориентировочное соотношение удельного шпурометража в зависимости от числа обнаженных плоскостей в очистных забоях:

Число обнаженных плоскостей в очистных забоях зависит от конструктивных особенностей принятой системы разработки, и увеличение их является одним из важнейших путей повышения эффективности отбойки.

3. Параметры забоев. С увеличением ширины (или высота при пологом залегании), а также буримости руды уменьшается удельный шпурометраж и расход BB на 1 м3 руды.

Эффективность отбойки руды в значительной мере зависит от физико-механических свойств руды. В табл. 5 приведены показатели эффективности отбойки руды при ширине забоев с двумя обнаженными плоскостями равной 5 м, применении динафталита N° 1 и бурении телескопными перфораторами.

Расчет отбойки шпурами заключается в установлении числа шпуров принятого диаметра и величины заряда BB соответственно имеющимся параметрам забоя и числу обнаженных плоскостей (при данных физико-механических свойствах руды).

Отбойка скважинами. Для увеличения глубины бурения при отбойке руды в очистных забоях в 1931—1932 гг. в Криворожском бассейне впервые применили бурение свинчивающимися бурами названное «штанговым бурением».

Впервые отбойку руды глубокими скважинами применили на рудниках Кривого Рога в 1935 г., а затем через 2—3 года и за грацией.

Применение глубоких скважин при отбойке руды сопровождается значительным снижением затрат труда на очистную выемку и относительным приростом производительности труда. Выход руды с 1 м скважин значительно больше и возрастает с увеличением их глубины (табл. 6).

Следовательно, наиболее эффективна отбойка глубокими скважинами, преимуществом которой при проведении глубоких скважин с помощью станков вращательного бурения является также значительное снижение пылеобразования в забоях.

Наибольшее распространение получили способы ударно-поворотного бурения перфораторами, ударно-вращательное пневмоударниками и вращательное бурение коронками, армированными твердым сплавом (в рудах с коэффициентом крепости f до 7—8 и реже до 9—10), а также алмазами, в рудах большой крепости. Эти способы допускают бурение скважин с различными углами наклона.

Вращательное бурение дробовыми коронками, давно используемое при геологоразведочном бурении, применяется в отдельных случаях для крепких руд, но ограничено углами наклона глубоких скважин от слабонаклонных до вертикальных, направленных вниз, и малой производительностью.

Большой производительностью отличается алмазное бурение скважин, применяемое в зарубежной практике и намеченное к более широкому использованию в России — в рудах большой крепости и абразивности. Шарошечное бурение взрывных скважин является перспективным способом. Применяется на ряде отечественных рудников, рациональная область его использования — руды с коэффициентом крепости до 10—12 — может быть расширена путем создания более прочного бурового инструмента.

Отбойка руды скважинами перфораторного бурения. Такая отбойка производится телескопными перфораторами для восстающих скважин, а также легкими на пневмоподдержках и колонковыми перфораторами для бурения скважин различного направления.

В последние годы в США, Канаде и Швеции начали более широко применять перфораторное бурение скважин, заменяя им алмазное бурение из-за сравнительно большой стоимости алмазных коронок. Скважины глубиной до 15—18 м бурят легкими перфораторами на пневмоподдержках, а глубиной до 30—40 м и более — тяжелыми колонковыми перфораторами с диаметром поршня 100 мм и более.

Факторы, определяющие производительность бурения, — глубина скважины, диаметр коронки и давление сжатого воздуха. Значительное влияние оказывает крепость руды (рис. 76).

На производительность труда бурильщика в тоннах или кубических метрах отбитой горной массы большое влияние оказывает величина ЛHC (линия наименьшего сопротивления), принимаемая в зависимости от физических свойств руды и конструктивных особенностей системы. При благоприятных условиях увеличение ЛНС значительно повышает производительность бурильщика (рис. 77) Так, например, при увеличении ЛНС с 1,5 до 3,8 м производительность бурильщика возрастает на 200%.

Высокопроизводительные методы отбойки руды скважинами разработанные передовыми бурильщиками отечественных рудников, отличаются особо благоприятными условиями для широкого применения многоперфораторного бурения, которое значительно повышает производительность труда (табл. 7).

Многоперфораторное бурение связано с изменением баланса рабочего времени бурильщика в смену за счет значительного сокращения ручной работы и увеличения чистого времени бурения (рис. 78).

Отбойка руды глубокими скважинами с использованием буровых агрегатов и СТОИКОВ. При этом способе отбойка руды производится с помощью ударно-вращательного и вращательного бурения.

Для ударно-вращательного бурения, получившего за последние годы широкое распространение в России и за рубежом, применяют буровые агрегаты с пневмоударниками (погружные перфораторы). Ударно-вращательное бурение требует в 1,5—2 раза меньше энергии и в несколько раз производительнее ударно-поворотного (перфораторного) бурения. К достоинствам этого способа бурения следует отнести сохранение постоянного соотношения масс ударяемого (долото) и ударяющего (поршень перфоратора) тел, вследствие чего к. п. д. удара остается постоянным. Однако при проходке скважин глубиной более 20—25 м, особенно нисходящих, скорость бурения снижается из-за возрастания аэродинамического сопротивления воздушно-водяного потока, вызывающего уменьшение энергии удара. Общая скорость бурения по мере углубления скважины уменьшается из-за увеличения времени на спуско-подъемные операции (рис. 79).

Особенностью бурения пневмоударником, работающим в скважине, является то, что ударное действие и вращение одновременно с подачей осуществляется независимыми элементами бурового агрегата — бойком пневмоударника (первое) и механизмом вращения через колонку штанг (второе). Наибольшее применение получили буровые агрегаты БA-100 и их модернизированные образцы. Кроме того используют пневмоударники, работающие на воздушно-водяной смеси, для бурения скважин глубиной до 50 м в рудах крепких и большой крепости.

Скорость ударно-вращательного бурения пневмоударником определенной конструкции и формы долота, при данных физико-механических свойствах руды, зависит от давления сжатого воздуха, осевого давления на забой скважины, числа оборотов бурового снаряда, диаметра долота и величины притупления его лезвия. По мере увеличения крепости руды снижается скорость бурения при прочих равных условиях. С уменьшением диаметра долота скорость бурения повышается.

Существенное значение имеет правильный выбор начального диаметра скважины, в особенности при бурении нисходящих скважин. Диаметр скважины должен быть больше диаметра корпуса пневмоударника на 7—10 мм, чтобы исключить снижение скорости бурения из-за увеличения сопротивления выхлопу при движении воздушного потока в промежутке между корпусом бурового снаряда и стенками скважины.

Буровым снарядом в шарошечном способе бурения, впервые примененном на Сокольном руднике, является долото, состоящее из нескольких шарошек. В шарошки впаяны твердосплавные зубки которыми под действием осевой нагрузки, передаваемой через штангу, разрушается порода при перекатывании шарошек в забое скважины.

Изменения сменной производительности шарошечного бурения и стойкости бурового снаряда в зависимости от крепости руды приведены на рис. 80.

Факторами, определяющими скорость вращательного бурения, являются физические свойства руды, характеристика и состояние бурового инструмента, режим работы, диаметр скважины, интенсивность промывки, глубина скважины и угол наклона скважины к горизонту.

На рудниках Советского Союза внедряется алмазное бурение, широко применяемое на зарубежных рудниках. При этом бурении используются малогабаритные станки, а также облегченные станки, устанавливаемые на пневмоподдержках. При диаметре скважин 38—47 мм производительность стайка в крепких рудах составляет 15—30 м/см стойкость алмазной коронки — до 10—20 м. Скорость алмазного бурения значительно выше скорости бурения коронками, армированными твердым сплавом. Преимущества алмазного бурения возрастают по мере увеличения крепости руды (рис. 80).

Расположение скважин в очистных забоях. Отбойку руды скважинами в зависимости от положения обнаженной плоскости очистного забоя ведут вертикальными, наклонными и горизонтальными слоями. Скважины в плоскости слоя располагают параллельно или веерообразно.

К преимуществам параллельного расположения скважин следует отнести меньший объем буровых работ и в связи с этим больший выход руды 1 м скважины; более полное использование всей длины скважин, так как отсутствуют сближенные участки; более качественное дробление руды взрывом вследствие равномерного распределения зарядов BB во взрываемом массиве, меньшая вероятность искривления скважин; более простая разбивка сетки скважин. К недостаткам — больший объем подготовительно-нарезных работ, более жесткие требования к устойчивости руды (необходимо проведение открытых заходок на всю ширину камер при отбойке вертикальными слоями); бурение с каждой установки буровой машины только одной скважины, что значительно снижает производительность в связи с частыми ее перестановками.

Преимущества веерного расположения скважин следующие: значительное снижение объема подготовительно-нарезных работ; меньшие затраты труда и времени на перестановку буровых машин; значительное повышение безопасности работ (бурильщик работает из нарезных выработок). Недостатки веерного расположения скважин — значительная сложность регулирования кусковатости отбиваемой руды из-за неравномерного распределения зарядов BB во взрываемом массиве; меньшее полезное использование длины скважин (не используется 25—30% их длины); затруднительная разметка скважин и контроль правильности размещения.

Веерное расположение скважин в связи с его преимуществами нашло широкое применение. При этом исключается необходимость проведения специальных буровых выработок, открытых или закрытых заходок в системе подэтажиых штреков (ортов), слоевых ортов в системе с магазииированием руды и др.

Практическое применение глубоких скважин для подземной отбойки руды. Для применения глубоких скважин необходимы определенные горнотехнические условия.

Мощность рудного тела. Наиболее благоприятны для отбойки глубокими скважинами рудные тела мощностью от 6—8 м. В пластообразных залежах при устойчивых вмещающих породах, наличии хорошо выраженных контактов руды и вмещающих пород и незначительном сцеплении руды и породы по плоскостям контакта отбойка руды глубокими скважинами может применяться и при меньшей мощности (2—4 м).

Форма и протяженность рудного тела. Неправильная форма залегания рудного тела неблагоприятна для применения отбойки глубокими скважинами.

Крепость руды. Этот фактор не ограничивает области применения глубоких скважин. Однако крепость руды имеет большое значение при выборе средств бурения. Практически при вращательном бурении режущими коронками с твердым сплавом глубокие скважины проходят только в породах крепостью до f = 6—8, при дробовом бурении и использовании перфораторов и станков с пневмоударниками — до f = 14—16. При вращательном бурении алмазными коронками отбойка глубокими скважинами не ограничивается ни крепостью, ни абразивностью руды.

Угол падения рудного тела. При разработке мощных месторождений угол падения практически не ограничена. При разработке месторождений относительно небольшой мощности наиболее благоприятны углы падения более 50—55°.

Устойчивость руды. Так как при отбойке руды глубокими скважинами происходит значительное обнажение рудного массива, необходима такая устойчивость руды, чтобы не было самопроизвольного обрушения слоев при обуривании рудного массива.

Устойчивость вмещающих пород. Как и устойчивость руды, это требование основное. Оно вызвано значительным обнажением пород в процессе отбойки. При отбойке вертикальными слоями к устойчивости вмещающих пород из-за больших обнажений предъявляют большие требования, чем при отбойке горизонтальными слоями, особенно когда возможно магазинирование руды.

Сравнительная оценка способов отбойки руды с применением глубоких скважин. Отбойка руды глубокими скважинами в два-три раза производительнее мелкошпуровой отбойки. При небольшой глубине бурения (до 3—5 м) наибольшая производительность одного забойного рабочего в породах любой крепости достигается при использовании перфораторов. Бурение со станков, требующее относительно много времени на подготовительно-заключительные операции при небольшом объеме основной работы, в этих условиях менее производительно.

При большей глубине бурения производительность одного забойного рабочего при применении глубоких скважин значительно выше, чем при мелкошпуровом бурении.

При сравнении способов отбойки, кроме уровня производительности труда, следует учитывать ее стоимость и санитарно-гигиенические условия. Внедрение способов высокопроизводительного бурения в крепких рудах — алмазного, шарошечного, а также с использованием пневмоударников — значительно расширяет область применения глубоких скважин при подземной отбойке руды и значительно увеличивает производительность труда.

Представляют большой интерес изыскания новых способов бурения в подземных работах, ведущихся с использованием методов разрушения крепких пород нагревом, ультразвуком, электрогидравлическим эффектом, струей воды сверхвысокого давления.

Расчет отбойки руды скважинами. Проектирование отбойки руды следует начинать с выбора схемы размещения скважин в конкретных горногеологических условиях разрабатываемого месторождения, учитывая при этом технические возможности имеющегося бурового оборудования. При возможности применения нескольких вариантов они должны быть подвергнуты детальному технико-экономическому сравнению. Наилучшие технико-экономические показатели по каждому из вариантов могут быть достигнуты лишь при оптимальных параметрах буро-взрывных работ, выбор которых рассматривается ниже.

Толщина отбиваемого слоя (л. и. с.). Обычно толщина отбиваемого слоя совпадает с величиной линии наименьшего сопротивления (л. н. с.) — основного параметра взрывной сетки.

В зависимости от л. н. с. выбираются и другие параметры взрывных работ.

С величиной л. н. с. непосредственно связаны удельный расход взрывчатых веществ на отбойку и качество дробления руды.

При оценке результатов отбойки следует исходить из эффективности ведения работ — получение наименьшей себестоимости руды и наивысшей производительности труда при полной его безопасности. Величина л. н. с. влияет на расходы, связанные с нарезными работами, с первичной отбойкой и с выпуском руды. При этом с увеличением толщины отбиваемого слоя расходы по нарезным работам и отбойке руды снижаются, а по выпуску руды — возрастают.

Методика определения оптимальной толщины отбиваемого слоя (л. н. с.) состоит в следующем:

1. Расходы на нарезные работы:

где w — линия наименьшего сопротивления, м;

H — высота этажа, м; .

Kз — стоимость буровой заходки, руб.;

V — объемная масса руды, т/м3.

2. Расходы по бурению глубоких скважин:

где Кскв — стоимость бурения скважин, руб/м;

т — коэффициент сближения зарядов; ;

mw2V — выход руды с 1 м скважины.

3. Расходы на взрывчатые материалы и заряжание скважин:

где аст — стоимость 1 кг BB и соответствующие ему средства взрывания, руб.;

qc — количество BB в скважине, кг/м;

Rв — сменная заработная плата взрывника, руб.;

авз — сменная производительность труда взрывника при заряжении, кг ВВ.

4. Расходы по выпуску руды

где P — выход негабарита, %;

qв — удельный расход BB на вторичное дробление, кг/м3;

Rв' — сменная производительность труда взрывника на горизонте вторичного дробления, кг BB;

Q — сумма сменных затрат на рабочую силу и энергию по выпуску руды, руб.;

Pc — количество руды, выпускаемой за смену, т.

5. Цеховые расходы:

где M — сумма общецеховых затрат по производственному участку, руб ./смену;

n — число мест выпуска руды.

Общая величина расходов, зависящих от величины л. н. с. на 1 т отбитой и выпущенной из блока руды, составляет

Исследование этого выражения позволяет выявить оптимальное значение величины л. н. с., отвечающее минимальным затратам на 1 т добытой руды.

Для каждого месторождения в связи с физико-механическими свойствами руды и структурой массива существует минимально допустимое значение величины удельного расхода BB на первичную отбойку qmin, а, следовательно, и максимально допустимое значение величины л. н. с. Совершенно очевидно, что выбранная величина л. и. с. не должна превышать значения

Зависимость выхода негабарита от величины л. и. с. также должна определяться отдельно для разных руд. При проектировании возможно использование данных по разработке аналогичных месторождений.

Увеличение толщины отбиваемого слоя повышает производительность труда на буровых работах, но снижает ее при выпуске руды (вследствие увеличения выхода негабарита), поэтому выбранная величина л. н. с. должна отвечать наименьшей суммарной трудоемкости работ по бурению и выпуску руды.

Диаметр скважин. Диаметр должен устанавливаться для каждого конкретного случая, исходя из необходимой концентрации взрывчатых веществ и эффективности бурения (изменения скорости и себестоимости бурения в зависимости от диаметра скважины) в связи с горногеологической характеристикой взрываемого массива.

При отбойке крепких руд, отличающихся монолитностью, когда возможно управлять качеством отбойки путем изменения параметров буро-взрывных работ, целесообразно применение скважин уменьшенного диаметра с использованием высокопроизводительных средств бурения и мощных ВВ. Руды с сильно развитой трещиноватостью разрушаются при отбойке на куски, размер которых в значительной мере предопределен расположением естественных трещин во взрываемом массиве.

Скважины малого диаметра (30—40 мм) широко используются для отбойки руд различной характеристики при алмазном бурении в горнорудной промышленности Канады, США и ряд других стран. Отбойку руды с помощью перфораторного бурения ведут скважинами диаметром 28—54 мм.

Преимущества скважин небольшого диаметра в меньшей себестоимости и большей скорости бурения, а также в лучшем дроблении руды (при отбойке слоями малой толщины). Наиболее целесообразны скважины малого диаметра при разработке сильно трещиноватых руд.

В формуле (21) диаметр скважин учитывается величинами Кскв — себестоимости бурения и qс — количеством BB в скважине:

где d — диаметр скважины, мм;

А — весовая плотность принятого BB, г/см3.

Выход руды с 1 м скважины

где q — удельный расход BB на отбойку, г/т.

При веерном расположении скважин труднее осуществить равномерное дробление руды, чем при параллельном, поэтому расположению скважин уделяется особенно большое внимание. Расчет зарядов ведут, исходя из удельного расхода ВВ.

При уточнении расположения глубоких скважин пользуются значениями расстояния а между концами зарядов скважин:

Меньшие значения величин относятся к более крепким рудам. Изменение этих соотношений, как показала практика, приводит к значителыюму увеличению кусковатости руды или к излишнему измельчению ее. На основе принятого расстояния между зарядами наносится на графике в масштабе расположение скважин и таким образом устанавливается число их и определяется длина (общая и полезная). Обычно скважины заполняются BB на 0,7—0,8 их длины.

Взрывные работы при отбойке руды с к в а ж и II а м и. На величину конечных показателей при отбойке руды скважинами решающее влияние оказывают взрывные работы. Заряжают глубокие скважины обычно патронами BB весом 1,8—2,0 кг, диаметром, несколько меньшим диаметра скважины. Заряжение ведут при помощи специальных деревянных забойников длиной по 1,2 м, диаметром 30—35 мм или с помощью пневмозарядчиков.

Взрывная сеть, согласно требованию «Единых правил безопасности при ведении взрывных работ», может быть либо электрической, либо из детонирующего шнура.

В каждую скважину с первым патроном помещают две нитки детонирующего шнура. При большом числе скважин концы выходящих из них шнуров в пределах блока (камеры) соединяют вместе и образуют боевой узел. В заряд боевого узла помещают два-три электродетонатора, соединенных с минной станцией, расположенной на поверхности.

На каждое массовое взрывание скважин (с учетом «Единых правил безопасности при ведении взрывных работ») должна быть составлена специальная диспозиция. В диспозиции указываются все детали, связанные с заряжением и взрыванием скважин. В ней должны быть точно перечислены меры безопасности, определена безопасная зона, указаны время производства взрыва и лица, ответственные за его осуществление.

Большое значение имеет проветривание подземных горных выработок после массовых взрывов.

Отбойка руды минными (камерными) зарядами. Отбойка руды минными зарядами применяется при выемке крепких и весьма крепких руд в камерах (блоках) при массовом обрушении целиков, а также вмещающих пород над отработанными участками месторождения для ликвидации пустот. Минные заряды BB помещают в выработках, расположенных в слоях (подэтажах) через интервалы в соответствии с принятой линией наименьшего сопротивления.

Серия минных выработок представляет собой минную сетку. В параметры минной сетки входят высота слоя (подэтажа), расстояние между минными зарядами в плане, площадь на один минный заряд.

Применяются минные сетки со следующим расположением выработок (рис. 81): параллельным, с карманами и без карманов и радиальным. Заряды BB укладывают на подошве основных минных выработок; в пройденных из них карманах (коротких рассечках); в Колодцах, устраиваемых 6 подошве указанных выработок (наиболее редко в современной практике).

Минные заряды забучивают рудой или оставляют их незабученными (см. ниже). Отбойка минными зарядами производится на всю площадь обрушаемого блока (камеры) или секционно в зависимости от возможной площади обнажения. Одновременно взрывают один или несколько минных подэтажей для лучшего дробления руды.

Основные недостатки отбойки руды минными зарядами заключаются в следующем: большой объем трудоемких работ по проведению выработок малого поперечного сечения с тяжелыми условиями проветривания, с применением ручной уборки руды при минной сетке с карманами; трудоемкость работ позабучиванию зарядов BB в минных выработках; трудность регулирования крупности кусков, вследствие чего часто бывает повышенный выход крупно-кусковатой руды; значительное сейсмическое воздействие взрыва, отражающееся на состоянии расположенных вблизи выработок и сооружений.

Рационализация минной отбойки заключается (при определенных условиях, например в невязких трещиноватых рудах) в применении параллельной схемы минной сетки без карманов, что дает возможность механизировать уборку руды при проходке выработок, а также в отказе от забучивания выработок после укладки минных зарядов.

При отсутствии забучивания выработок минная отбойка требует большего расхода взрывчатых веществ, но перерасход средств при этом значительно меньше экономических преимуществ вследствие отказа от весьма трудоемкой и дорогостоящей операции по забучиванию выработок рудой, и, кроме того, намного улучшаются санитарно-гигиенические условия работ. Однако имеет место некоторое увеличение затрат на восстановительные работы (ремонт крепи и люков, монтаж трубопроводов и т. д.) после взрывания больших зарядов (до 50 т и более) без забучивания их, так как разрушения в горных выработках в этом случае значительно больше. Для снижения вредного воздействия массовых взрывов целесообразно короткозамедленное взрывание минных зарядов.

Расчет минной отбойки. Величину заряда можно устанавливать по формуле

где f(п) — функция показателя выброса;

с — коэффициент, учитывающий крепость и структуру взрываемой породы и условия взрывания;

d — коэффициент забойки;

w — линия наименьшего сопротивления.

При ликвидации пустот исходят из уменьшенного горна f(n) = 0,42, а для очистных работ в связи с необходимостью обеспечить надлежащее дробление руды — из нормального горна f(n) = К Для коэффициента с принимают следующие значения; с = 2,2 (породы с f = 8—10), с = 2,54 (породы с f > 8—10).

Величина коэффициента забойки принимается различной; при забучивании минных выработок а = 1, а при отсутствии забучивания d = 2—2,5.

Таким образом, при с = 2,5 для ликвидации пустот при забучивании наработок 0 = 1,05w3; для очистных работ с забучиванием выработок 0 = 2,5w3 и без забучивания 0 = 5w3.

Увеличение величины w, а следовательно и величины 0, требует оставления междукамерных целиков больших размеров и может вызвать значительное отслоение боковых пород. В связи с этим, например, в практике Криворожского бассейна принимается w < 8—10 м.

При расположении минных зарядов расстояние а между минными зарядами увязывается с величиной линии наименьшего сопротивления (а < 0,7—0,8w), минные заряды располагаются равномерно, причем крайние заряды должны находиться от границы междукамерных целиков и от контактов боковых пород на расстоянии 0,3—0,4w, чтобы не нарушалась прочность последних.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна