Особенности взрывной отбойки руды

Взрывной отбойкой называется отбойка взрыванием зарядов BB, помещенных в образованные в массиве полости (шпуры, скважины, выработки).
Взрывной способ остается основным для отбойки руд крепких и средней крепости. Эффективность его, помимо свойств пород, зависит в первую очередь от способа бурения и типа ВВ.
Основным способом бурения на ближайшие десятилетия остается механический. Отметим, что если рассматривать одно только бурение, то его удельная энергоемкость при механическом, струйно-гидравлическом и термическом способах бурения будет находиться и соотношении 1:9:100. Особенно энергоемок электро-термо-механический способ.
BB используются химические с нормальной энергетической характеристикой (теплота взрыва 800—1300 ккал/кг). Вместе с тем есть попытки значительно расширить диапазон мощности зарядов. Так, для резкого увеличения мощности зарядов технически возможно применение ядерных зарядов в определенных, весьма ограниченных условиях: очень большая мощность залежи, невысокая ценность руды, а также малая населенность района и изолированность грунтовых вод, что необходимо в связи с сейсмическим действием и радиацией.
С другой стороны, исследуется возможность создать BB с уменьшенной (примерно в 10 раз против нормальных химических BB) разрушающей силой и выделением только неядовитых газов с целью практически исключить сейсмическое действие и перерывы в работах по проветриванию.
В обозримом будущем следует рассчитывать на применение BB главным образом с нормальной энергетической характерастикой.
Удельные значения элементов затрат на взрывную отбойку составляют: при средней крепости руд — бурение 20—30 %, BB 40—60 %, заряжание и взрывание 20—40 %; при крепких рудах — бурение 60—70 %, BB 20—30 %, заряжание и взрывание 10—20%, Эти величины полезно знать для того, чтобы можно было судить о главных путях снижения затрат на отбойку.
Очевидно, в первую очередь необходимо снижать расходы по наиболее высоким статьям затрат. В породах средней крепости целесообразно применять более дешевые BB, даже если это несколько увеличит расходы на бурение. В крепких же породах главное удешевить бурение, a BB должны применяться такие, которые дают наибольший дробящий эффект и позволяют уменьшить расходы на бурение за счет расширения сетки скважин, даже если это будет связано с некоторым увеличением стоимости израсходованного количества ВВ.
Показатели отбойки. Для технико-экономической оценки отбойки используют следующие показатели:
- производительность труда бурильщика, выраженная количеством отбитой руды, т/смену или м3/смену;
- удельный расход BB, кг/м3 или кг/т отбиваемой руды (обычно обозначается буквой q);
- выход руды с I м шпура или скважины, м3/м (в пересчете на массив) или т/м; либо обратная величина — удельный расход бурения, м/м3, м/т;
- выход негабарита в процентах по массе.
Основные факторы, влияющие на показатели отбойки руды. Крепость руды. Ориентировочно удельный расход BB и удельный расход бурения зависят от крепости руды почти в прямой пропорции. Это же относится и к трудоемкости бурения 1 м скважины. Поэтому трудоемкость буровых работ на 1 т отбитой руды пропорциональна коэффициенту крепости руды в степени, близкой к 2.
Трещиноватость руды. Массив расчленяется по естественным трещинам даже при уменьшенном расходе ВВ. Вместе с тем трещины ограничивают распространение энергии взрыва, поэтому участок руды, заключенный между трещинами, чаще остается неразрушенным, если не будет взорван заряд именно в кем.
Благоприятна густая сеть трещин с расстоянием между ними меньше кондиционного куска. В этом случае обеспечивается хорошее дробление руды при относительно небольшом объеме буровзрывных работ.
При редкой сети трещин необходим увеличенный объем буровзрывных работ с тем, чтобы минимальное число рудных участков, ограниченных трещинами, оказалось в интервалах между зарядами ВВ. Ho даже при этом возможен значительный выход негабаритных кусков руды.
Мощность залежи. Влияние ее на эффективность отбойки связано с тем, что на крайние скважины ряда приходится уменьшенный объем руды. Так, при параллельном расположении скважин оконтуривающая скважина отбивает почти в два раза меньше руды по сравнению с остальными. Чем меньше ширина забоя, тем меньше число остальных скважин, работающих в нормальных условиях, а следовательно,- меньше средний выход руды с 1 м скважины и, очевидно, на столько же больше удельный расход ВВ.
Свойства пород при расчете отбойки обычно учитываются через функциональный технологический параметр — удельный расход BB, обозначаемый q.
Чтобы учесть в расчетах влияние мощности залежи, примем за базисные условия неограниченно большую ширину забой.
Удельный расход BB в базисных условиях

где i — индекс практического примера, давшего удовлетворительные результаты; n — число скважин по ширине забоя. Тогда в расчетном случае

где M — мощность залежи; а — расстояние между скважинами.
Отсюда и из предшествующей формулы

Согласно этому выражению увеличение q по сравнению с очень широким забоем составит 50% при M = 2а и лишь 14 % при M = 7а.
Таким образом, мощность залежи может оказывать существенное влияние на q, если она составляет меньше 7а, т. е. менее:
3—5 м при шнуровой отбойке (а = 0,4—0,8 м);
10—20 м при скважинной отбойке (а = 1,5—3 м);
30—50 м при минной отбойке (а = 5—7 м).
Минимальная выемочная мощность достигается при шпуровой отбойке. В этом случае из практики

Для определения q можно пользоваться зависимостью (IV.4) и графиком (рис. IV.1). В конечном итоге

Для скважинной и минной отбойки минимальная мощность залежи, при которой приемлем данный метод отбойки, определится из условия свободного размещения по мощности залежи хотя бы трех зарядов, т. е. М≥2а. Отсюда минимальная мощность залежи для скважинной отбойки 3—5 м; для минной отбойки — 10—15 м.
Аналогичные рассуждения правомерны и в отношении влияния вообще ширины забоя на необходимый удельный расход BB, если только забой не имеет по краям ни одной обнаженной плоскости. Поэтому с точки зрения показателей отбойки целесообразно иметь максимально возможную ширину забоя.

Число обнаженных плоскостей. При очистной выемке, в отличие от проходческих работ, забой чаще имеет не одну, а две или при шпуровой отбойке три обнаженные плоскости. Это увеличивает объем руды, отбиваемой крайними зарядами, что снижает необходимое число шпуров или скважин и, следовательно, удельный расход ВВ. Влияние числа обнаженных плоскостей нетрудно определить по схемам расположения шпуров (рис. IV.2).

В частности, при квадратной форме забоя, типичной для выемки слоя заходками (рис. IV.3), получаются соотношения

где q — удельный расход BB; 2п, 3п, 4п — индексы, обозначающие число обнаженных плоскостей; b — ширина забоя; а — расстояние между шпурами или скважинами.
Чем шире забой, тем меньше влияет на эффективность отбойки число обнаженных плоскостей. Так, учитывая (IV.5),

Удельный расход и сечение подготовительно нарезных выработок. Из сказанного очевидно, что отбойка наименее эффективна в узких выработках с одной обнаженной плоскостью. Поэтому отбойка при проходке нарезных выработок обходится сравнительно дорого. Для повышения производительности отбойки по блоку в целом следует по возможности обуривать весь массив блока из минимального числа выработок или непосредственно из очистного пространства, если это безопасно.

Навигация

Новости

Особенности взрывной отбойки руды