Шпуровая отбойка руды

Шпуровой отбойкой называется отбойка взрыванием зарядов BB, помещенных в шпуры, т. е. в цилиндрические полости глубиной до 5 м.
Удельный объем шпуровой отбойки составляет около 35 % по отношению ко всем способам отбойки и около 40 % во взрывной отбойке.
Шпуровая отбойка излагается без подробностей о бурении и взрывании шпуров, которые приведены в курсе проведения выработок.
Главная ее особенность при очистной выемке, по сравнению с проведением выработок, касается технологии и состоит в том, что забой обычно имеет минимум две обнаженные плоскости: одну, в которой выбуривают шпуры, и другую, на которую производится отбойка (шпуры бурят параллельно ей, что исключает необходимость во врубовых шпурах).

Пологие залежи малой мощности отрабатывают без деления на слои по вертикали. В остальных случаях при шпуровой отбойке применяют, как правило, выемку горизонтальными или слабонаклонными слоями. Порядок погашения слоев — восходящий или нисходящий (рис. IV.5).
Послойную выемку в восходящем порядке применяют преимущественно при устойчивой руде, а в нисходящем порядке (см. рис. IV.3) — как при неустойчивой руде под зашитой твердеющей закладки, так и под устойчивой кровлей в пологих залежах.
При слоевой выемке шпуры могут быть горизонтальными или вертикальными. Применение вертикальных шпуров обеспечивает более широкий фронт работ для бурения, но кровля (при выемке слоев в восходящем порядке) оформляется менее тщательно, что способствует образованию заколов. Поэтому вертикально располагают шпуры только при достаточно устойчивых рудах,
С точки зрения качества дробления шпуры целесообразно располагать нормально к основной системе трещин для уменьшения их экранирующего действия.
Важен правильный выбор глубины шпуров. С увеличением ее увеличивается выход руды с 1 м шнура, так как уменьшаются потери энергии взрыва на повышенный разброс породы и выброс в атмосферу газов взрыва при высоких давлении и температуре. Поэтому необходимо стремиться к максимальной глубине (3 м и более). Однако часто приходится органичивать глубину шпуров из-за малой устойчивости боковых пород, малой мощности рудного тела, недостаточной устойчивости руды. При системах разработки с креплением глубина шпуров также ограничивается максимально допустимым шагом установки крепи (1—2 м). Диаметр шпуров — от 30 до 70 мм, обычно 40—45 мм; менее 40 мм — в основном в тонких залежах; более 45 мм — при большой площади забоя в залежах мощных и средней мощности.
В маломощных залежах целесообразно уменьшать диаметр шпуров до величины, не превышающей определенное соотношение с выемочной мощностью жилы. Слишком большой диаметр приводит к отрыву пустой породы, а занижение диаметра увеличивает расход шпуров и снижает эффективность взрыва.
Бурят шпуры в подавляющем большинстве случаев перфораторами, средними и тяжелыми; последние часто размещаются на самоходных буровых установках.
При мягкой руде применяют ручные и колонковые электросверла, устанавливаемые на колонках или на каретках.
Перфораторы применяют ручные ПР-25Л, ПР-30К на пневмоподдержках, телескопные ПТ-29, ПТ-38, ПТ-29М, ПТ-36М и колонковые КС-50, а также мощные колонковые с независимым вращением бура ПК-60 и ПК-75. Из перечисленных перфораторы ПТ-29М, ПТ-36М, ПК-60 и ПК-75, выпускаемые криворожским заводом «Коммунист», имеют улучшенную характеристику по шуму и вибрации.
Производительность пневматического перфоратора за 7-часовую смену по породам с коэффициентом крепости 4-6, 10-14 и 19-20: легкого перфоратора — соответственно 60, 30 и 20 м/смену, тяжелого — 95, 50 и 35 м/смену.
Широко применяют самоходные шахтные буровые установки, оснащенные одним или несколькими перфораторами (как правило, типа ПК-60 или ПК-75). При их использовании бурильщики не имеют длительного контакта с перфоратором, не испытывают вибрации и находятся в зоне с более низким уровнем шума. Один бурильщик с пульта дистанционно управляем всеми перфораторами буровой установки. Эти установки часто используют в комплексе с самоходным оборудованием для погрузки и доставки руды.
Самоходные буровые установки (табл. IV.2) оснащены двумя-тремя манипуляторами, колонковыми перфораторами, имеют пневмоколесный или, реже, гусеничный ход, дизельный или, реже, пневматический двигатель. Гусеничные установки предназначены в основном для работы в тяжелых условиях; на подэтажах, с подъездами под крутым углом, в загрязненных буровым шламом выработках и т. п. Характеристику некоторых установок см. в табл. IV.2.
В бывш. СССР разработан унифицированный ряд самоходных буровых установок, включающий 5 типоразмеров. Криворожский завод «Коммунист» выпустит 7 модификаций трех типоразмеров таких машин серии УБШ: две модификации на рельсовом ходу с пневмоприводом и пять модификаций — на пневмоходу с дизельным приводом. Машины оснащены одной-тремя буровыми установками на манипуляторах, диаметр шпуров 40-56 мм глубиной 2-5 м, ширина зоны бурения 6,9-11,3 м, высота — 3,5-8 м, масса установок — 8-22 т.
Производительность труда бурильщика по породам средней крепости на лучших образцах буровых установок достигает 500 м/смену.
Самоходные буровые установки на крупногабаритных шасси с мощным (45-60 кВт и более) дизельным приводом применяют в крупных забоях. При малой производительности забоев нередко используют самоходные буровые установки на малогабаритных шасси с менее мощным дизельным или пневматическим приводом, трехколесные, оборудованные одним или двумя колонковыми перфораторами; стоят они приблизительно в 7 раз дешевле против мощных дизельных.
Для оборки кровли и крепления ее штангами, а также заряжания шпуров па самоходные буровые установки на место среднего манипулятора может быть установлен манипулятор с платформой.
Начинают использовать буровое оборудование типа роботов, т, е, с полной автоматизацией бурения направленных шпуров в заданных точках и на заданную глубину.
Появилась тенденция перехода с пневматической па гидравлическую энергию. Гидравлические перфораторы монтируются на двух-трех манипуляторах самоходной установки. На ней же установлены электродвигатели (например, два электродвигателя по 45 кВт на одной из кареток фирмы «Атлас—Копко») и масляные насосы, от которых работают перфораторы и манипуляторы. Гидравлические перфораторы испытываются на рудниках СССР; выпушен ряд установок (см. табл. IV.2, IV.5).

По сравнению с пневматическими перфораторами гидравлические обеспечивают увеличение в 1,5-2 раза скорости бурения, меньший (на 60-70%) расход энергии, более высокую стойкость бурового инструмента, более благоприятные условия труда бурильщиков: меньший шум, отсутствие пыли. Недостатки: более сложная и дорогая буровая установка; необходимость более квалифицированного электромеханического обслуживания; помимо электроэнергии сохраняется необходимость в сжатом воздухе для продувки шпуров и скважин.
В некоторых странах, например в Финляндии, все новые рудники строятся под гидравлическое бурение.
Заряжание и взрывание шпуров. Применяемые ранее для заряжания шпуров (и скважин) аммиачно-селитренные BB — аммониты и детониты ввиду своих особых свойств — слеживание в россыпном виде, сильное пыление и высокая чувствительность к механическим воздействиям — непригодны для механизированного заряжания в россыпном виде. Ручное заряжание шнуров и скважин натренированными BB было тяжелой и трудоемкой операцией и не обеспечивало необходимой плотности заряда.
Применяют главным образом гранулированные BB, при которых заряжание полностью механизируется. Это - гранулит АС-8, гранулит АС-4, зерногранулит 79/21, игданит и др. (табл. IV.3). Гранулированные В В характеризуются хорошей сыпучестью и безопасностью в обращении, обеспечивают более длительное воздействие импульса взрыва на массив, уменьшают переизмельчение руды в ближней зоне и более равномерно дробят массив. Гораздо реже и только для заряжания шпуров используют патронированные BB — аммониты, аммоналы и детониты.

Заряжание гранулированными BB производят простыми по конструкции и удобными в эксплуатации пневматическими зарядчиками: эжекторными «Курама-7М» для наклонных шпуров, «Курама-8» для вертикальных шпуров и камерно-порциоными типа ЗП (рис. IV.6).

Наряду с гранулированными BB находят применение производные от них.
Для взрывания шпурового заряда применяют патрон-боевик с размещенным в нем капсюлем-детонатором при огневом взрывании или двумя электродетонаторами при электрическом. Патрон-боевик подают в шпур той стороной вперед, с которой введен детонатор.

Расчет параметров шпуровой отбойки. Соображения о выборе диаметра шпуров приведены выше. Что касается сетки расположения, то при выборе ее обычно основываются на устанавливаемой экспериментально площади забоя на 1 шпур s (при данных свойствах пород, данном типе BB, примерно такой же глубине шпуров и т. п.).
Зная s, определяют:

где W — л.н.с.; а — расстояние между шпурами в ряду; m — коэффициент сближения зарядов,

Коэффициент m изменяется от 0,6 до 1,5; большие значения принимаются, если направление отбойки перпендикулярно основной системе трещин. Число шнуров в ряду должно быть целым, соответствующие коррективы вносятся в а и W при заданной ширине забоя.
При отсутствии надежных аналогов можно пользоваться методиками, учитывающими условия отбойки в прямой форме.
При расчете параметров отбойки рядами скважин (шпуров) исходят из очевидного равенства двух величин: общей массы зарядов BB, размещенных в скважинах, и требуемой массы BB для отбойки заданного объема руды, равной произведению объема отбиваемой руды на удельный расход BB, необходимый для ее отбойки

где δ — плотность заряда в скважине (шпуре), г/см3; d — диаметр скважин (шпуров), м; kэ — коэффициент заполнения скважин (шпуров) BB; W — л.н.с., м; m — коэффициент сближения скважин (шпуров) (величина дана выше); W2m — объем руды, отбиваемый 1 метром (погонным) скважины, мэ/м; q — удельный расход BB, кг/м3.
Из выражения (IV.8)

где δ = 0,9-1,2 — плотность заряда, г/см2; = 0,6-0,72 по ЕПБ — коэффициент заполнения шпура; m — 1-1,5 — коэффициент сближения зарядов; q — удельный расход BB, кг/м3.
По данным проф. Б.Н. Кутузова

где q0 — эталонный расход BB, кг/м3 (табл. IV.4); kвв — коэффициент работоспособности BB (см. табл. IV.3); Aразм — коэффициент размещения шпуров, kразм = 1 при размещении параллельно обнаженной поверхности; 1,4—1,6 — при одной обнаженной плоскости и размещении шпуров перпендикулярно ей; kзар — коэффициент способа заряжания (0,90,95 при пневмозаряжании, 0,8-0,85 при использовании патронированных BB); kd — поправочный коэффициент на диаметр шпура

n = 0,33-0,5 — максимальные значения коэффициента для монолитных пород и крупноблочных; kl — поправочный коэффициент на длину шпура, равный 1,3 при l=1 м, 1,0 при 3 м и 0,8 при l=5 м.
Организация работ. Обычно бурение шпуров выполняют комплексные бригады, в состав которых помимо бурильщиков входят рабочие, занятые на погрузке и доставке руды. Это заинтересовывает бурильщиков не только в объемных, но и в качественных показателях работы, так как от качества дробления руды решающим образом зависит производительность погрузки и доставки руды. При малой площади забоев и некрепкой руде, когда объем работ по бурению недостаточен для полносменной загрузки бурильщика, последний, закончив бурение, переходит к погрузке руды и т. д, Заряжание и взрывание производит взрывники, которые чаще всего не входят в бригаду, осуществляющую бурение,

Показатели шпуровой отбойки. Производительность труда бурильщика достигает 400—700 м3/смену при использовании самоходных буровых установок, снабженных бурильными машинами и инструментом высокого качества, при переносных перфораторах — 5—50 м3/смену; выход отбитой руды 0,3—1,5 м3/м; удельный расход BB 0,6—3 кг/м3.
Меньшие значения производительности труда и выхода отбитой руды относятся к крепкой руде и малой (1—1,5 м) ширине забоя.
Приведенные показатели даны применительно к дроблению руды до крупности менее 400—600 мм.
Сравнительная оценка шпуровой отбойки (по сравнению со скважинной). Преимущества:
- возможность применения при любой мощности залежи;
- возможность работы людей в очистном пространстве;
- наиболее полная выемка руды у контактов залежи и относительно меньшее засорение пустой породой;
- достаточно мелкое дробление руды.
Недостатки:
- более высокие материально-трудовые затраты;
- работа бурильщика в непосредственной близости к разрушаемой части блока, что менее безопасно, чем бурение из специальных выработок.
- сложность или практическая невозможность одновременного обрушения больших объемов руды в виде целиков;
- повышенная запыленность рудничной атмосферы (при пневматическом бурении).

Навигация

Новости

Шпуровая отбойка руды