Скважинная отбойка руды

Скважинной отбойкой называется отбойка руды взрыванием зарядов BB, помещенных в скважины, т.е. в цилиндрические полости глубиной более 5 м.
Создание скважинной отбойки является одним из важнейших достижений в технологии подземной разработки рудных месторождений.
Приоритет в этом направлении принадлежит России, где скважины начали применять с 1931—1932 гг. на железных рудниках и с 1947—1948 гг. на рудниках цветной металлургии.
Скважины имеют глубину 5—60 м и более, диаметр — от 30—40 до 150—200 мм. Диаметр скважин принято подразделять на малый (уменьшенный) — до 90 м и большой (увеличенный)— 100 мм и более.
Во взрывной отбойке на рудниках России удельный объем скважинной отбойки составляет около 60%; в общем объеме скважинной отбойки удельный объем скважин малого диаметра составляет около 25 %, но в ближайшие 10—15 лет может стать преобладающим.

Схемы отбойки. Скважинами обычно отбивают руду послойно, располагая их веерами или рядами, параллельными поверхности массива, на которую производится отбойка (рис. IV.7; IV.8). Эта поверхность может граничить как со значительным свободным пространством, достаточным для увеличения объема взорванной руды в 1,3—1,5 раза (отбойка на свободное пространство), так и с раздробленной на куски горной массой (отбойка в зажиме).
Обычно применяют многорядное (по 2—5 рядов или вееров) короткозамедленное (15—50 мс) взрывание скважин. Замедление в большинстве случаев производят по рядам (веерам), начиная с крайнего ряда, а иногда замедляют взрывание скважин и внутри ряда — в шахматном порядке (рис. IV.9).
Расположение скважин в блоке (рис. IV.10). По углу наклона можно выделить отбойку слоями: вертикальными (крутонаклонными) и горизонтальными (слабонаклонными).
При вертикальных слоях разбуривают блок с одного или двух-трех ярусов, тогда как при горизонтальных слоях необходимо гораздо большее число ярусов.

Первоначально обе эти схемы имели одинаковое распространение, в последующем предпочтение получила отбойка вертикальными (или крутонаклонными) слоями, так как малое число ярусов бурения резко облегчает доставку станков, их эксплуатацию и улавливание бурового шлама в буровых выработках.
При вертикальных и крутонаклонных слоях различают этажную скважинную отбойку и подэтажную (см. рис. IV. 10), В первом случае отбивают всю руду в камере или блоке из выработок, пройденных на уровнях только верхней и нижней его границ; во втором случае буровые выработки имеются также на промежуточных уровнях (подэтажах).

Соблюдать с достаточной точностью проектное расположение скважин проще всего при вертикальном положении отбиваемых слоев. Однако иногда целесообразно наклонять слои под углом 45—80°. Выбор угла наклона слоев может зависеть, в частности от слоистости руды, если она явно выражена, а также от угла падения залежи. При большом расстоянии между плоскостями ослабления целесообразно располагать скважины перпендикулярно к плоскости основной системы трещин, с тем чтобы исключить отделение взрывом крупных частей массива и уменьшить утечку газов взрыва по трещинам. При мелкослоистой руде (при относительно малом расстоянии между плоскостями трещин), наоборот, целесообразно бурить скважины параллельно плоскостям преобладающей трещиноватости; это позволяет отделять большие объемы руды каждой скважиной при удовлетворительном дроблении.
Угол падения залежи имеет значение преимущественно при этажной отбойке в крутых залежах средней мощности с углом падения 30—70°. Здесь лишь при наклоне слоев по падению залежи можно отбить по основной схеме весь или почти весь запас блока.
При обычных типах BB наибольшее число отказов при взрывании имеет место в обводненных скважинах. Поэтому стараются располагать скважины так, чтобы бурить их снизу вверх, а скважины нисходящие пробуривать до подсечного пространства.
Расположение скважин в отбиваемом слое. Различают веерное расположение скважин и параллельное (см, рис, IV.8). При параллельном полнее используется длина всех скважин, так как отсутствуют сближенные участки; заряды BB равномернее распределяются в массиве; меньше расход скважин. Достоинство веерного расположения — меньший объем буровых выработок, так как с каждого места бурят несколько скважин (а не одну, как при параллельном расположении).
Более распространено веерное расположение, причем сравнительная (а не только абсолютная) эффективность его повышается с ростом производительности бурения. Веерное расположение скважин диаметром 100—150 мм выгоднее параллельного при скорости бурения не менее 10 м/смену.
Скважины в веере обычно направлены вверх, реже практикуется бурение «нижних» и «круговых» вееров.
Параллельное расположение скважин может быть рекомендовано главным образом при бурении из очистного пространства. Оно было бы рациональным при бурении диаметром 200—250 мм и более, так как это позволяет разместить все буровые выработки на одном уровне, оставив между ними целики достаточного размера по условию прочности.
Расстояние между скважинами в ряду или в веере принимается в определенном соотношении с л. н. с. При параллельном расположении скважин это соотношение (как и при шпуровой отбойке) называют коэффициентом сближения скважин m = a/W, где а — расстояние между скважинами в ряду; W — л.н.с.
Расстояние между скважинами в веере регламентируется величиной amах — расстоянием между концом данной скважины и ближайшей более длинной скважиной (см. рис. IV.7).
Учитывая, что в основной части веера расстояние между скважинами меньше указанной величины, за соизмеримый с параллельным расположением скважин параметр веера можно принять а = 0,8 amax.
При мгновенном взрывании зарядов в ряду (веере) коэффициент сближения скважин во избежание пробоя по плоскости их расположения увеличивают в 1,6—2, иногда в 3—4 раза, а при взрывании поочередном или в шахматном порядке — в 1,0—1,2 раза (квадратная сетка).
При расстоянии между скважинами в ряду меньше л.н.с. (m≤1) возможен преждевременный прорыв газообразных продуктов взрыва между скважинами.
При наличии господствующей системы трещин коэффициент сближения скважин увеличивают в случае расположения скважин параллельно основным трещинам и, наоборот, уменьшают при перпендикулярном расположении.
Пучковое расположение скважин. Это означает, что из одного места пробурено несколько вееров скважин в плоскостях с различными углами наклона (см. рис. IV.8). Пучковое расположение применяют в основном лишь для посадки потолочины и разрушения целиков. Взрывают скважины в пучке одновременно или с короткими замедлениями по веерам. По отбойке пучками скважин в очистной камере имеются лишь отдельные примеры (шахта «Южная» Нижне-Тагильского комбината).
Расположение скважин по отношению к проектным контурам отбойки. Наиболее ровная стенка получается при оконтуривaнии скважинами, расположенными в плоскости проектной границы или, при большом диаметре скважины, параллельно этой плоскости на расстоянии от нее около 0,1 л.н.с. (рис. IV.11). Если же очистное пространство оконтуривают торцами скважин, то во избежание сужения его необходим перебур на 0,2—0,4 л.н.с.
В случае отбойки до контактов залежи расположение буровых выработок и скважин зависит от характера контактов. Так, при четких ослабленных контактах почва бурового восстающего может быть совмещена с почвой залежи, что обеспечит отбойку до контакта без дополнительного разубоживания руды и ослабления боковых пород по сравнению с заглублением восстающего в лежачий бок. Торцы скважин не должны доходить до контакта висячего бока приблизительно на 0,1 л.н.с. во избежание подрыва пустых пород. При нечетком контакте буровой восстающий может быть заглублен в лежачий бок на 0,5—1 м с тем, чтобы оконтуривающие скважины располагались в плоскости контакта или близ него, как и при отбойке внутри рудного массива; скважины верхней части веера должны иметь перебур в породы висячего бока.

Диаметр скважин изменяется от 30—40 до 150—200 мм, При разработке сверхмощных месторождений ПО «Апатит» и «Сибруда» испытывают применение скважин увеличенной глубины 60—100 м с диаметром 200 мм и более.
Преимущественное применение на рудниках России имеют скважины диаметром 60—90 мм при средней крепости руды и диаметром 100—150 мм при крепкой руде.
За рубежом применяют скважины диаметром 40—80 мм. В 70-х годах по опыту рудников России на ряде предприятий США, Канады и других стран перешли на большие диаметры скважин — 150—200 мм, которые бурят преимущественно погружными пневмоударниками.
При сравнении скважин большого (100 мм и более) и малого (менее 90 мм) диаметра следует учитывать, что:
- с увеличением диаметра скважин (и соответствующим изменением способа бурения) объемная производительность бурения (см3/смену), как правило, возрастает, например, в 2—3 раза при увеличении диаметра от 70 до 150—200 мм;
- вместе с тем необходимый для определенного качества дробления удельный расход BB на отбойку при увеличении диаметра скважин изменяется по-разному в зависимости от трещиноватости руды: почти не возрастает при густой сетке трещин, возрастает до 2—3 раз при монолитной руде, еще более при редкой сетке трещин в рудном массиве.
Из этих двух положений вытекает, что если с увеличением диаметра скважин изменять их расположение таким образом, чтобы выход негабарита не увеличивался (или почти не увеличивался), то производительность бурения в объеме отбитой руды упадет лишь при крупноблочной руде, несколько возрастет при монолитной руде и значительно возрастет при мелкоблочной структуре руд.
Дополнительно отметим следующее:
1) при малой мощности рудных тел с неправильной конфигурацией, а также вообще при отбойке руды в выработках небольшой ширины (до 2—5 м) достаточную точность выемочных контуров обеспечивает лишь уменьшенный диаметр скважин. Приближенно можно считать, что для крепких пород d≤M/30, а для пород средней крепости d≤M/50 (М — мощность залежи или ширина очистного пространства);
2) с уменьшением диаметра скважин уменьшаются вызываемые взрывом нарушения в окружающем массиве;
3) предполагается, что в крупноблочной руде исключить или почти исключить выход негабарита можно только при малом диаметре скважин. В связи с более равномерным дроблением и более точной отбойкой по контурам снижаются потери и разубоживание руды.
Эти дополнительные обстоятельства, очевидно, говорят в пользу малого диаметра. Ho есть и противоположные соображения, а именно:
- при одновременном обрушении крупных массивов и уменьшенном диаметре скважин требуется слишком большое их число (например, 2500—4000 скважин для обрушения 500 тыс. т руды). Это очень усложняет взрывные коммуникации, увеличивает продолжительность заряжания, снижает надежность взрыва, а в итоге возрастает число отказов, уменьшается безопасность работ;
- смещения пробуренных скважин, вызываемые производимыми поблизости взрывами или горным давлением, приводят к потере скважин мелкого диаметра, тогда как скважины большого диаметра нередко удается зарядить и при наличии смещений.
С учетом всех сравнительных достоинств и недостатков следует считать, что более широкое применение должен получить малый диаметр скважин, особенно выгодный пли единственно приемлемый в следующих случаях:
- при отбойке у контакта с закладкой;
- при редкой сетке трещин, чтобы руда не обрушалась крупными отдельностями, которые при большом диаметре скважин оказались бы в интервалах между скважинами;
- при малоустойчивой руде или вмещающих породах — во избежание законтурного разрушения;
- при сравнительно небольшой мощности рудных тел, а также на нарезных работах (подсечка, образование выпускных выработок и т. п.);
- если в очистном пространстве должны работать люди.
Скважины большого диаметра целесообразно применять при одновременном обрушении больших масс руды, близких к объему блока, а также при густой сети трещин.
В мощных залежах с крепкими монолитными рудами малый и большой диаметры скважин могут оказаться равноценными.
Отбойка параллельными комплектами сближенных скважин. На рудниках ПО «Сибруда», «Кривбассруда» и др., разрабатывающих мощные крутые залежи крепких руд применяют скважины диаметром около 100 мм. Их располагают вертикально или с крутым наклоном по падению залежи, бурят сверху вниз (рис. IV. 12). Комплект состоит из 9 (иногда от 4) до 27 скважин, расположенных на расстоянии около 200 мм одна от другой. Каждые 9 скважин выбуривают с одной установки переносного станка, поворачивая лишь его рукав.
Этот вариант за счет увеличения л. н. с. (до 7—11 м) позволяет уменьшить объем буровых выработок при достаточно широких (прочных) целиках между ними и пробурить сверху вниз все скважины до подсечных выработок, что освобождает скважины от воды.

Бурение скважин различают: штанговое (перфораторами с составными буровыми штангами), погружными пневмоударниками (вращатель работает около устья скважины), шарошечное, вращательное твердосплавными и реже алмазными коронками. Способы бурения скважин погружными пневмоударниками и подземного шарошечного бурения созданы в 1949—1955 гг. в России.
В шестидесятых годах в России начинают изготавливать мощные перфораторы с независимым вращением бура. С помощью таких перфораторов стало возможным штанговое бурение скважин по крепким породам на глубину до 25—40 м.
В семидесятые годы появилась возможность использовать для армировки коронок алмазы — как природные, так и синтетические.
Штанговое бурение — основной способ бурения скважин уменьшенного диаметра. Перфораторы применяют тяжелые, в основном с независимым вращением бура.
Из отечественных образцов машин для бурения скважин диаметром 50—70 мм и глубиной до 30 м в любом направлении по породам и рудам крепким и средней крепости используются преимущественно машины вращательно-ударного действия БУ-70У, СБУ-3к, КБУ-50М. Производительность машин КБУ-50 при бурении коронкой диаметром 56 мм по породам с коэффициентом крепости 12—14 составляет 50—60 м/смену. Для бурения веерных и параллельных скважин по породам крепким и средней крепости применяют некоторые из самоходных шахтных буровых установок, используемых и для бурения шпуров.
Производительность перфоратора (в относительных единицах) с независимым вращением бура при различной глубине и различных диаметрах характеризуется следующими величинами:
- при диаметре 50, 60, 75 и 85 мм — соответственно 1,3; 1,0; 0,75 и 0,6;
- при глубине до 10, 15 20 и 50 м — соответственно 1,2; 1,0; 0,8 и 0,7.
Ha рудниках России используются также зарубежные самоходные буровые установки.
Для бурения скважин диаметром 51—70 мм на подземных рудниках США, Канады, Швеции, Австралии и других стран наиболее широко применяют мощные колонковые перфораторы с энергией удара до 260 Дж и диаметром поршня до 130 мм. Перфораторы (один, два или, реже, три) монтируются на манипуляторах самоходных пневмоколесных буровых установок (табл. IV.5). Производительность установки до 300—500 м/смену или 1000—2000 т/смену.

Один рабочий обслуживает одну установку, поскольку не все вспомогательные работы автоматизированы: обслуживание двухперфораторной (и, тем более, трехперфораторной) установки требует напряженного труда.
В отношении использования гидравлических перфораторов для скважин диаметром 50—100 мм и автоматизации управления буровым оборудованием к бурению скважин относится все то, что сказано об этом выше применительно к бурению шпуров.
Бурение погружными пневмоударниками. Так называют бурение, при котором в скважину вводится только ударный механизм, а вращатель устанавливается около устья скважины. Этим устранен недостаток перфораторного (штангового) бурения скважин — поглощение силы удара инерцией колонки штанг. Способ предложен С.П. Юшко в 1949—1951 гг.
Основной объем бурения скважин на отечественных рудниках производят с помощью погружных пневмоударников станками HKP-100м (табл. IV.6), диаметр скважин 105—110 мм, И станками ЛПС-3, диаметр 150 мм. Выпускаются пневмоударники ПБ-85 для бурения скважин диаметром 85 мм (при диаметре менее 75—80 мм значительно уменьшается энергия единичного удара, а многопоршневые конструкции создать затруднительно).

Отечественные станки с погружными пневмоударниками в основном смонтированы на распорных колонках, вращатель пневматический. Создан самоходный буровой станок НKP-80 на пневмоколесном ходу конструкции ПИГРИ.
Производительность станков при бурении скважин диаметром 100 мм в направлении от вертикального вниз до наклонного вверх с углом наклона не более 30° на глубину до 50 м по породам с коэффициентом крепости 4—6, 10—14 и 19—20 составляет соответственно 40, 15 и 5 м/смену.
Увеличение глубины скважины снижает скорость бурения в связи с рост ом продолжительности спуско-подъемных операций, повышением затрат энергии на преодоление трения штанг о стенки скважин, а при бурении вверх снижает давление инструмента зa забой, что снижает скорость, например, на 20—40 % при глубине до 40—50 м.
Для современных конструкций пневмоударников оптимальное давление сжатого воздуха 0,5—0,7 МПа, так как при большем давлении учащаются поломки инструмента.
Пути повышения производительности бурения: улучшение качества металлов и твердого сплава, а также технологии изготовления машин и инструментов; высокая механизация и автоматизация вспомогательных операций, которые занимают 20—40 % общего времени работы; широкое применение самоходных пневмоколесных кареток.
Буровые камеры для бурения горизонтальных скважин станками ПКР-100м должны быть высотой не менее 2 M1 шириной 3—3,5 м, а длиной не менее 2,5 м. При бурении восходящих или нисходящих скважин высота буровой камеры (бурового штрека, орта) должна быть 3—3,5 м, ширина — не менее 2,5 м. Перед началом работы маркшейдер согласно паспорту буровзрывных работ определяет в забое места устьев скважин н основную линию для отсчета углов в горизонтальной плоскости. Углы в вертикальной плоскости устанавливаются обычно с помощью угломера бурильщиком по заданным величинам.
Для уменьшения отклонения скважин от проектного направления распорная колонка станка должна точно устанавливаться вертикально в обеих взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью отвеса и горного компаса. Разрабатываются технические средства повышения точности бурения.
Два человека обслуживают обычно два или три станка и лишь в виде исключения — один станок, если он работает в удаленном забое.
Погружные пневмоударники применяют главным образом в крепких породах при глубине скважин более 10—12 м (при меньшей глубине эффективнее штанговое бурение).
На зарубежных рудниках применяют станки для бурения погружными пневмоударниками взрывных и вспомогательных скважин диаметром 80—200 мм и глубиной до 150 м. Как правило, станки самоходные на гусеницах с дизельным или электрическим приводом хода и гидроприводом для вращения бурового става.
На отечественных рудниках испытываются пневмоударные расширители PC скважины диаметром 105 мм до 212, 250, 320 мм (конструкция ИГД CO АН СССР). Испытывается также плазменное расширение скважин, — достигнуто увеличение объема скважин диаметром 100 мм в 4—9 раз за счет создания котловой полости или увеличения диаметра.
Шарошечное бурение скважин заимствовано из нефтяной промышленности. Для подземной отбойки руд использовать его предложил И.М. Бирюков в 1949 г. В отличие от нефтяной, в горнорудной промышленности применяются меньшие диаметры скважин и промывочная вода (вместо глинистых растворов), а шарошечные долота армируются твердым сплавом.
Наиболее распространен станок БШ-145 института Гипромашобогащение.
Глубина скважин достигает 50—60 м, а в опытном порядке до 100 м (при диаметре 145 и 214 мм). При максимальной глубине искривление скважин составляет 2—2,5 м. Для бурения нисходящих скважин рудники вносят в станок конструктивные изменения, скорость бурения нисходящих скважин снижается на 15—20 % в связи с худшей очисткой забоя скважины от продуктов разрушения пород.
Шарошечные станки серийного выпуска переносные, применяются для бурения глубоких скважин диаметром 150 мм, преимущественно в очень крепких породах.
Каждый шарошечный станок обслуживается двумя рабочими, два станка — тремя рабочими.

С 1984 г. планируется выпуск гусеничного самоходного станка БШ-200С для бурения скважин диаметром 200—250 мм и глубиной 50—80 м. При испытаниях производительность станка составила 15 м/смену, что по объему отбойки в 5—6 раз выше против диаметра скважин 105 мм.
Преимущества шарошечного бурения по сравнению с погружными пневмоударниками:
- меньше запыленность атмосферы и меньше шум при работе станка;
- более высокая (в 2—3 раза) производительность станка по очень крепким породам;
- меньший износ долот по диаметру и более высокая стойкость их;
- меньшая стоимость бурения на 1 м3 отбитой руды.
Преимущества бурения скважин погружными пневмоударниками по сравнению с шарошечным бурением (переносными станками в обоих случаях):
- более легкое и транспортабельное оборудование;
- меньшее число обслуживающих рабочих;
- более широкая область возможного применения, включая залежи ограниченной мощности с неправильным залеганием, где приемлемый диаметр скважин не превышает 110 мм.
В силу указанной сравнительной оценки бурение погружными пневмоударниками распространено значительно шире шарошечного, Безусловные преимущества оно имеет на подэтажах, когда доставка станка к месту работ затруднена, а также при бурении параллельных и одиночных скважин, требующем частых передвижек станка. Шарошечное бурение диаметром 150 мм конкурентоспособно при бурении вееров скважин в весьма крепких рудах.
Вращательное бурение твердосплавными коронками применяют при коэффициенте крепости пород до 6—8. Продукты разрушения удаляются из скважины водой. Для бурения диаметром 45—80 мм применяют станки СВБ-50, СВБ-80 и др. Коронки используют, как правило, торцевого резания, армирование пластинчатыми или цилиндрическими вставками твердого сплава ВК-15, ВК-8, BK-11. Производительность станка 120—150 м/смену.
Точность бурения скважин. Отклонение скважин малого диаметра достигает 12—15 % их длины, что является основной причиной негабарита при отбойке. Работают над приборами и устройствами, которые позволили бы уменьшить отклонение до 2—3 % и контролировать направление скважин в процессе бурения.
Выбор способа бурения скважин часто очевиден по общим соображениям (табл. IV.7), но может производиться и на основе экономического сравнения приемлемых в рассматриваемом случае способов по сравнительным затратам на проведение буровых выработок, бурение, заряжание, взрывания, доставку и вторичное дробление руды плюс сравнительный экономический ущерб от потерь и разубоживания руды.

Заряжание и взрывание скважин. В основном используют гранулированные BB, а при малом диаметре скважин — водонаполненные ВВ. Для заряжания скважин гранулированными BB используют пневмозарядчики (см. рис. IV.6), различные по принципу действия и условиям применения в части глубины и угла наклона скважин. Скважины диаметром до 150 мм и глубиной до 50 м заряжают пневматическими зарядчиками непрерывного или циклического действия (табл. IV.8).
К первым относятся, в частности: барабанные УЗС-1500, УЗС-6000, (рис. IV. 13), УЗДМ-1, типа ПРН; многопоршневые типа МИД. Зарядчики цикличного действия: ВАХШ-5, ПЗЛ, КНВВ.
Зарядчики непрерывного действия имеют барабанный или многопоршневой дозатор и смесительную камеру, где образуется аэросмесь «ВВ — сжатый воздух». При относительно небольшой массе эти зарядчики обеспечивают высокую производительность.
В камерных зарядчиках BB под давлением сжатого воздуха подается из камеры в трубопровод. Зарядчики с камерой большого объема имеют значительную массу и смонтированы на тележках с рельсовым ходом.
Пневматические зарядчики могут транспортировать BB по дюралюминиевым трубам и гибким полиэтиленовым шлангам на расстояние до 200—250 м и более под любым углом наклона.
Карпинский машиностроительный завод производит зарядные машины 3МБ-1 и ЭМБС-2 для доставки BB на расстояние до 250 м и для заряжания скважин глубиной до 50 м.

Полиэтиленовые шланги во избежание опасного накопления на их поверхности статического электричества должны быть гюлупроводящими (удельное сопротивление 10в3—10в4 Ом), При этом должны быть предусмотрены средства для снижения потенциала статического электричества. Обязательна маркировка шлангов, предназначенных для заряжания, так как по внешнему виду они мало отличаются от шлангов другого назначения.
Диаметр шланга находится в пределах 35—40 мм, и должен быть не более 50 мм, так как иначе жесткость шлангов увеличивается, что затрудняет обращение с ними. При диаметре скважин менее 40 мм используют вместо шланга тонкостенные алюминиевые трубы диаметром, равным половине диаметра скважины.
Зарядный шланг вводят в скважину так, чтобы его конец находился на расстоянии 0,6—1,2 м от забоя скважины, При подаче сжатого воздуха в смесительную камеру образуется аэросмесь, которая по шлангу поступает в скважину. По мере заполнения скважины зарядный шланг извлекают из нее.
Сменная производительность труда при пневмозаряжании составляет 1000—2500 кг/чел.
Универсальная смесительно-зарядная установка УЗДМ-1 может быть использована также для приготовления игданита. Она имеет рельсовый ход и дает высокую производительность заряжания.
Добавление в BB воды в количестве 2—3 % позволяет повысить плотность заряда BB в скважине, уменьшает потенциал статического электричества, снижает запыленность рудничной атмосферы и устраняет просыпь при заряжании снизу вверх даже вертикальных скважин увеличенного диаметра. Большее содержание влаги приводит заряд в кашицеобразное состояние.
Патрон-боевик в заряде размешают обычно со стороны торца или устья скважины. Его подают в скважину той стороной вперед; с которой введен в него детонатор. Практикуется прокладка ДШ вдоль всего заряда. Для инициирования обычно применяют электродетонаторы мгновенного действия (ЭД-8-Э, ЭД-8-Ж, ЭД-8-П), короткозамедленного действия с замедлением 25, 50, 75, 100, 150, 250 мс (ЭДКЗ) и с замедлением 0,5; 0,75; 1; 2; 4; 6; 8; 10 с (ЭДЗД).
Исследуются возможности более полного использования энергии взрыва за счет полостей в зарядах. Нa рудниках Кривбасса по предложению НИГРИ при заряжании скважин гранулированными BB оставляют в заряде осевую полость, применяя для этого специальную насадку с выступающим стержнем. При диаметре скважин 105 и 55 мм диаметр полости соответственно 45 и 20 мм. Расход BB снижается на 20 % при постоянном или лучшем качестве дробления руды, улучшается действие зарядов в торцах скважин, надежнее обеспечивается полная детонация заряда.
Расчет параметров скважинной отбойки. Диаметр скважин обычно принимают единый для всего рудника, либо один уменьшенный — для образования выпускных траншей и подсечки блоков, а другой увеличенный — для отбойки основного запаса блока. Тип BB, конструкцию заряда, порядок взрывания, интервалы замедления выбирают на основе практики по инженерным соображениям.
Такие элементы, как веерное или параллельное расположение скважин, восходящее или нисходящее бурение, наибольшая глубина скважин, расстояние крайних скважин от проектного контура отбойки, перебур и т. п., устанавливаются для данных горнотехнических условий на длительный период на основе технико-экономических расчетов и соображений, изложенных выше.
Объектами технического расчета конкретного взрыва определенной части массива являются: линия наименьшего сопротивления (л.н.с.); расстояние между скважинами в ряду при параллельном расположении или между концами веерных скважин (см. рис. IV.7).
По аналогии со шпуровой отбойкой линия наименьшего сопротивления (м)

где q — удельный расход BB, кг/м3; d — диаметр скважин, м; δ=1 — плотность заряда в скважине, г/см3; k3 — коэффициент заполнения скважины BB; m=a/W — коэффициент сближения скважины (a — расстояние между скважинами в ряду или концами скважин в веере).
Для параллельных скважин kз = 0,9—0,95, для веерных — 0,7—0,8 т принимается равным от 1—1,2 при замедлении по скважинам до 3—4 при порядном взрывании, обычно — 16—20.
Для конкретных условий удельный расход BB может быть определен по методике проф. Б.Н. Кутузова:

где q0 — эталонный расход BB в породах данной крепости, кг/м3. По данным автора q0 = 0,065f, кг/м3 (0,065 — эмпирический коэффициент; f — коэффициент крепости по Протодьяконову); kпв — коэффициент работоспособности BB; kтр — коэффициент трещиноватости руды,

здесь атр — среднее расстояние между трещинами в массиве, м; n1 — эмпирический коэффициент, n1=0,5; ky — коэффициент условий отбойки. При одной обнаженной плоскости ky = 1, при двух обнаженных плоскостях — 0,7—0,9; kзар — коэффициент влияния способа заряжания. При пневмозаряжании kзар = 0,9—0,95; при ручном заряжании kзар = 1; kd — коэффициент, учитывающий диаметр скважин

здесь n2 = 0,33—0,5, большие значения относятся к монолитным и крупноблочным рудам, т. е. с редким расположением трещин; kрасп — коэффициент, учитывающий расположение скважин.
По данным автора, при отбойке параллельными скважинами и a/m≤7 (где а — расстояние между скважинами, принимается ориентировочно, М — длина ряда) kрасш = 1; при а/М≥7 kрасп = 1+а/М; при веерном расположении скважин — 1,2—1,3; при пучковом расположении — 1,4—1,5.
Практические данные и обобщенные показатели скважинной отбойки приведены в табл. IV.9.
Улавливание бурового шлама. Буровой шлам загрязняет откаточные и другие выработки. А если в блоке, где бурят, начинают взрывать скважины, то вода с буровым шламом попадает в отбитую руду, а это создает опасность прорыва большой массы мокрой руды при погрузке вагонов. При использовании глухих вагонов зашламленная мокрая руда попадает в бункера и при погрузке скипов также возможна авария. Из вагонов с откидной стенкой или откидным днищем вода с буровым шламом вытекает по пути и загрязняет выработки. Поэтому необходимо улавливать буровой шлам. На многих рудниках перепускают воду из буровой выработки по специальной скважине в нижележащую выработку, служащую отстойником. Для этого ее заперемычивают почти на всю высоту, и в ней оседает буровой шлам. В качестве отстойника используют какую-либо ненужную выработку или проходят специальную выработку. Необходимый объем шламоотстойной выработки определяют из расчета 1,5—4 м3 на 1000 м3 объема разбуриваемого массива, например в Кривбассе — 2,2 м3 на 1000 м3 объема,

Шламоотстойники общешахтные проходят обычно вне рудного тела с уклоном около 10°. В отстойник из всех забоев откачивают зашламленную воду грязевыми насосами по шлангам диаметром 50—75 мм. Патрубок для отвода осветленной воды пропущен через бетонную перемычку.
Нa ряде рудников ПО «Сибруда» заканчивают по возможности все буровые работы в блоке до начала взрывания скважин. Вода от промывки скважин стекает в откаточные выработки и в них в районе блока оседает шлам. По окончании бурения очищают выработки от шлама погрузочной машиной (на рельсовом ходу) и лишь после этого приступают к взрыванию и выпуску руды в данном блоке.
Сравнительная оценка и область применения скважинной отбойки. По сравнению со шпуровой в два-три раза увеличивается производительность труда на отбойке; обеспечивается взаимонезависимость во времени бурения, взрывания и доставки руды; повышается безопасность работ по бурению и взрыванию по сравнению с отбойкой шпурами из больших очистных пространств; можно отрабатывать руды даже невысокой устойчивости без закладки и крепления очистного пространства (отбитую руду тогда выпускают через выработки в основании блока); уменьшается запыленность воздуха и повышается общая культура труда.
Недостатки скважинной отбойки: худшее дробление руды за счет расширения сетки расположения зарядов (по сравнению со шпурами); меньшая точность отбойки на контурах и, как следствие, дополнительные потери и разубоживание руды у контактов залежи, что особенно ощутимо при малой мощности залежи; невозможность применения при системах разработки, которые требуют вынимать руду небольшими участками (меньшими, чем глубина скважины); увеличивается законтурное разрушение массива пород.
Для применения скважинкой отбойки необходимо, чтобы мощность залежи была не менее 5—8 м во избежание больших потерь и разубоживания руды в связи с неточностью отбойки по контактам залежи. В виде исключения при очень правильных контактах иногда отбивают руду скважинами при мощности 3—2 м.
Другое ограничение: скважинную отбойку применяют, как правило, в том случае, если в очистном пространстве не работают люди. В иных случаях обычно безопаснее шпуровая отбойка, меньше нарушающая окружающий массив.

Навигация

Новости

Скважинная отбойка руды