CC BY
18
Согласно расчетам (табл. 3.4. 5). получены следующие показатели:
- общее извлечение на ШГН и ШМН составляет 92,6 %;
- потери - 7,4 %;
- на гидроотвале на первой четверти гидроотвала (до сечения I-I) размсщаотся частицы фракции -0,25 +0.1 мм (среднее значение 0,162 мм), составляющие 4.7 % (34.5 мг.'м'). 2,7 % (20 мг/м}) за сечением 1-1 по всей длине гидроотвала.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Багазеев В. К. Научно-методические основы определения параметров размыва и ствалообраюнация при открытой разработке талых россыпей в сложных горнотехнических условиях: Автореф. дне.... л-ра техн. наук. Челябинск, 1995. 32 с.
2. Гидротехнические сооружения/ Г. В. Железняков. Ю. А. Ибад-заде, П. Л. Иваноз и др.: под общ. ред. В. П. Недрнги. М.: Стройиздат, I9S3. 543 с.
УДК 624.131
В. Н. Рождественский
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ РАЗВАЛА ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ УСТУПА ПРИ ВЗРЫВАНИИ УДЛИНЕННЫХ ЗАРЯДОВ
Для управления параметрами развала взорванной горной массы скважинными зарядами необходимо знать кинематику развала отдельных частей уступа. Несмотря на значительное число исследований, в этом вопросе до сих пор нет единого мнения [1-3].
Е. Г. Баранов и И. А. Тангаев [1] считают, что наименьшему перемещению подвергается порода из нижней части уступа, наибольшему - из верхней. Б. Р. Ракишев [3] считает, что сдвижение массива всегда начинается с участка пересечения линии наименьшего сс противления с линией откоса. В американской программе «Blact-for» [2] для расчета эпюр скорэсти движения отдельных частей уступа принимают схему, в которой наибольшую скорость имеют участки в нижней части усту па, о верхняя движется с гораздо меньшей скоростью.
Исследования кинематики развала отдельных частей взрываемого уступа удлиненными зарядами на свободную боковую поверхность проводились на опытном полигоне ИГД УрО РАН, расположенном на уступах Шарташского гранитного карьера. Масштаб моделей составлял 1:20 от фактически принятой высоты уступа на карьере. Взрывались уступы высотой 0,45-0,55 м, сложенные крупнозернистым ссрым гранитом с коэффициентом крепости (=\2-14. Диаметр пробуренных шпуров составлял 32 мм. Величина перебура принималась на опытных срывах равной 10-15 % от высоты взрываемого уступа. Высота заряда во всех опытах выдерживалась постоянной и равной 0,30-0,35 м. Заряд занимал 50-70 % глубины шпура, что характерно для взрывания крепких скальных пород.
Вначале при дроблении уступов производились пристрелочные опытные взрывы, в которых в качестве ВВ использовалось обычное промышленное ВВ - аммонит 6 ЖВ. При взрывании этого ВВ разброс породы был значительным и составлял 5-7 м. что равнялось ¡0-14 H (// -высота уступа), развал имел пластообразную, несобранную форму, состоящую из отдельных кусков породы. В дальнейших опытах был подобран состав взрывчатого вещества, состоящего из 10 % угольной пыли, 20 % древесных опилок и 70 % аммонита 6 ЖВ. Перед заряжанием в шпур спускался детонирующий шнур, который инициировался элсктродстонатором, в некоторых опытах инициирование проводилось только элсктродстонатором с донной части.
Для установления кинематики развала отдельных частей уступа свободная боковая поверхность последнего раскрашивалась масляной краской через 10 см. При этом целостность у ступа не нарушалась, как это делалось другими авторами при исследованиях кинематики развала. Всего было выделено 5 участков по высоте уступа.
Перед взрывом на опытном блоке производились следующие измерения: высота и угол наклона уступа, расстояние от заряда до боковой поверхности уступа в верхней и нижней частях усту па, глубина шпу ра и высота заряда. Основные параметры буровзрывных работ приведены в табл. 1.
Таблица 1
Параметры буровзрывных работ при проведении опытных н{рынок па полигоне Шарташекого гранитного карьера
Номер опыта и его краткая характеристика Высота уступа X« Глубина шпура /,. м Расстояние от заряда I Rl 1ЛЛТЛ П| l/WTO
до верхней бровки уступа СЛ. Ч ло нижней бровки уступа WL.. м заряда /мр.М забойки А*. м
1 (верти кат ьный шпур) 0.46 0.55 0.19 0.27 0.30 0.25
2 (вертикальный шпур) 0,51 0.55 0.32 0.45 0.35 0.20
3 (вертикальный шпур) 0.50 0.56 0.39 0.44 0.35 0,21
4 (верги катьнын шпур) 0.51 0.58 0.37 0.47 0.25 0,30
5 (наклонный шп>р) 0.49 0.54 0.30 0.32 0.32 0.22
6 (вертикальный шпур) 0.47 0.56 0.25 0.56 0.35 0.21
7 (вертикальный шпур) 0.49 0.57 0.61 0.76 0.37 0.20
8 (трехрядное взрывание шпуров) 1-й ряд 2-й ряд 3-й ряд 0.46 0.50 0.51 0.50 0.55 0.56 0,59 0.57 0.19 0.36 0.90 0,42 0,27 0.48 0.98 1,51 0.30 0.35 0.40 0.40 0.25 0,21 0.19 0.17
9 (двухрядное взрывание) 1-й ряд 2-й ряд 0.46 0.47 0.50 0.55 0.54 0.57 0.19 0.37 1.40 0.27 0.50 1.39 0.30 0.34 0,40 0.25 0.20 0.17
10 (взрывание без забойки) 0.49 0.59 0.39 0.52 0.38 0.19
11 (ДШ по всему •шнуру) 0.47 0.58 0.41 0.56 0.36 0.22
12 (взрывание с заряда) 0.50 0.55 0,40 0.62 0.35 0.20
13 (взрывание шпура с забойкой . из дроои) 0.50 0.59 0.39 0.59 0.38 0.21
11осле взрыва заряда замеряли максимальную дальность броска (ширину развала) породы от нижней бровки уступа, высоту развала. Затем развал породы разбирали вручную и на плане разборки развата отмечали места нахождения окрашенных кусков породы, вылетевших из различных частей уступа.
Дальность перемещений рассчитывалась по формуле, полученной из геометрических построений:
+ + Л/Jltga,, (1)
где К • измеренная дальность перемещения отдельного куска породы от нижней бровки уступа, м; - соответствующая поправка на высоту расположения выделенного в опыте участка уступа. м: ДЛ - высота бросания породы, м; и - угол наклона уступа, град.
Характерные разрезы по развалу и расположению отдельных частей уступа приведены на рисунке. В результате анализа планов развала установлено, что при взрывании удлиненного заряда ВВ. расположенного вблизи свободной поверхности, имеется определенная закономерность в распределении отдельных частей уступа в развале взорванной горной массы. Данные наблюдений предоставлены в табл. 2 и на рисунке.
Анализ данных опытов поз валяет сделать следующие выводы:
1. Во всех приведенных опытах минимальное перемещение породы имеет участок I. расположенный в нижней части уступа, хотя выброс породы из этой части может составлять значительна величину. Например, опьгг № 2, когда при малой величине линии сопротивления по подошве (ЛСПП) расстояние перемещения породы составило 151 см, и опыт № 3. в котором перемещение породы из нижней части уступа не произошло из-за значительной величины ЛСПП. а сместились только участки II-V.
Таблица 2
Дальность и скорость пыброса породы in различных частей взрываемого уступа
Номер Дальность развала / скорость выброса породы, м м/с.
опыта помер участка на уступе
1 11 III IV V
1 1,51/5.2 1,73/5,2 1,81/5,2 2,13/5,6 1,76/4,6
2 0,48/2,8 0,75/3,0 1,04/3,4 1,36/3,9 1,02/2,6
3 0/0 0,15/0,2 0,23/1,1 0,30'1,4 0,15/0,9
4 0,21/2.4 0.50/2,6 0,81/3,0 0,46'1,9 0,29/1,3
5 0.69/3.4 0.84/3.6 1,36/4.2 1.73/4.6 1.20/3.4
6 0,24/1,6 0,62/2,4 0,71/2,9 1,24/3,4 1,11/2,9
7 0 0 0 0 о
8 0,79/3,7 1,06/3,9 1,32/4,4 1,71/4,9 1,32/3,6
9 0.56/3.0 0.82/3.3 1.10/3.4 1.31/3.9 1.12/3.7
10 0.38/2.4 0.79/3.2 0.93/3.4 1.70/4.6 1.02/3.1
11 0.40/2.5 0.76/3.1 1.10/3.7 1.61/4.4 1.83/4.6
12 0.44/2.5 0.8V3.2 1.07/3.4 2.05/5.2 1.04/4.4
13 0.62/3.2 0.93/3.5 1.09/3.5 1.59/4.2 0.92/2.7
2. Дальность перемещения породы из участка II больше, чей из участка I, хотя куски породы из этого участка не поднимаются по высоте развала породы, их находили на поверхности горизонта падения осколков.
3. Участок уступа 111 перемещается на большее расстояние по сравнению с участками 1-11, и основная часть породы этого участка формирует среднюю часть развала породы.
4. Максимальную дальность перемещения разрушаемой части уступа при взрывании удлиненного заряда имеет IV участок породы, расположенный r ряйомо одрхнего тория заряда ВВ. Исключение составляет опыт Ks 4, в котором специально высота была снижена на 10 см и составила 25 см (в остальных опытах 35 см). В этом опыте максимальный выброс породы произошел из участка, находящегося несколько ниже, но также расположенного у верхнего торца заряда. В опыте № 7 за счет большого сопротивления по всей высоте уступа перемещения породы в сторону боковой поверхности уступа вообще не произошло, образовалась воронка выброса породы.
Опит tf 2
О л ы т jj 5
Кинематика движения отдельных частей уступа при взрыве одиночного удлиненного заряда на уступе
5. Порядок перемещения породы не изменился как при взрывании наклонного шпура почти параллельного боковой поверхности усту па (опыт № 5),так и при многорядном взрывании зарядов (опыты № 8-9). При взрывании зарядов с забойкой из различных материалов (отсева и дроби) изменились только абсолютные величины дальности перемещения, но не порядок перемещения отдельных слоев породы (опыты № 2 и Si 13). При взрывании с забойкой из дроби взрывные газы удерживались в шпуре на более длительный период и участки уступа MV перемешались на большее расстояние. При некачественной забойке или при увеличении заряда за счет создания рассредоточки ВВ по высоте шпура (опыт № 12) увеличивалась дальность перемещения породы из участка IV, при этом расстояние перемещения породы из участков I-II незначительно уменьшалось.
6. Участок уступа V, расположенный выше участка IV, перемешается на меньшее расстояние, и обычно составляющие его куски породы находили в верхней части.
После обработки данных по замерам перемещения отдельных частей уступа и установления закономерности их расположения в развале появилась возможность определен ия параметров развала отдельных частей уступа при взрыве удлиненного заряда ВВ.
Начальная скорость выброса породы из различных частей уступа в зависимости от высоты, угла выброса и дальности перемещения рассчитывалась по формуле
где У0' - начальная скорость выброса породы в рассматриваемой части уступа, м/с; Р - угол
выброса раздробленной зарядом породы, град.
При расчетах принимали схему, в которой выброс породы происходит из средней части рассматриваемого окрашенного участка по нормали к боковой поверхности уступа. Тогда угол выброса породы, град.
где а4 - угол наклона уступа.
Результаты расчетов изменения скорости выброса породы из различных частей взрываемого уступа представлены в табл. 2. Из данных табл. 2 видно, что максимальная скорость выброса породы при взрыве вертикального или наклонного удлиненного заряда вблизи свободной поверхности наблюдается из частей уступа, расположенных у верхнего торца заряда. Части породного уступа, расположенные выше и ниже этого участка при взрывании как одиночного заряда, так и при мног орядном взрывании, имеют меньшие значения скорости выброса и соответственно меньшую дальность полета.
Проведенные кинематографические исследования процесса формирования развала породы при взрыве шпуров в монолитных а трещиноватых породах показывают, что с момента детонации заряда ВВ до момента сдвижения боковой поверхности уступа проходит некоторое время, в течение которого уступ временно остается неподвижным. Затем происходит выброс забойки и газов из верхней части шпура и верхняя часть уступа начинает приподниматься. В этот момент происходит едва заметный прорыв газов из зоны уступа IV. а порода из участков I, II остается неподвижной в течение значительного времени. В следующей стадии взрыва получаст развитие движение уступа в IV-V зонах. Небольшие подвижки появляются в зонах 111-11. Последующее развитие процесса сдвижения уступа не наблюдается из-за того, что вырвавшиеся через трещины разрушенной породы взрывные газы перекрывают видимость.
По результатам опытных взрывов, проведенных в полигонных условиях, проведен анализ изменения дальности развала породы и скорости выброса породы из участка IV в зависимости от ближайшего расстояния до боковой свободной поверхности уступа.
Было установлено, что дальность выброса породы при взрыве удлиненного заряда постоянной высоты в значительной мерс зависит от расстояния до боковой поверхности уступа, но при некотором предельном для данных условий значении параметров ЬВР сдвижения и выброса породы уступа не происходит. То же самое можно сказать и про зависимосгь изменения скорости выброса породы от расс тояния до свободной боковой поверхности уступа.
Таким образом, путем изменения расстояния до свободной боковой поверхности уступа можно в значительной мере управлять как скоростью выброса породы, так и максимальной дальностью развала породы, т. с. шириной развала. Опытные взрывы при многорядном взрывании породного уступа показали, что при близком расположении шпуров (опыт N° 8) происходит увеличение дальности развала породы за счет действия зарядов второго и третьего рядов скважин. Путем увеличения расстояния между зарядами в рядах (опыт № 9) можно уменьшить влияние действия зарядов последующих рядов и при двухрядном взрывании получить дальность выброса породы, сопоставимую с действием одиночного заряда (опыт № 9 в сравнении с опытом № 2 - ширина развала кусков породы вылетевших из участка IV примерно одинакова).
(2)
Р = 90-ау,
(3)
Анализ проведенных экспериментов позволяег сделать следующий вывод: максимальная дальность выброса породы, определяющая ширину развала, происходит из района уступа, расположенного вблизи верхнего торца взрываемого згряда, а величина линии сопротивления по подошве уступа и величина линии наименьшего сопротивления в нижней и средней частях заряда не определяют значение максимальной ширины развала породы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Баранов £. Г., Тангасв И. А. Опыт селективной разработки сложных месторождений. Фрунзе: Ил им, 1969. 119 с.
2. Барон В. Л., Кантор В. X. Техника и технология взрывных работ в США. М.: Недра. 1989. 376 с.
3. РакншсвБ. Р. Прогнозирование технологических гараметров взорванных пород на карьерах. Алма-Ата: Наука. 1983.239 с.
УДК 622.1:622.012.3
И. >1. Мурзиков УПРАВЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТЬЮ БОРТОВ КАРЬЕРА
Одним из способов, обеспечивающих повышение эффективности и безопасности веления открытых горных работ за счет оптимизации затрат на добычу, является установление оптимальных параметров карьерных откосов на основе решения комплекса научных и технических мероприятий, которыми являются:
- технология и механизмы для заоткоски уступов с управляемыми параметрами и с сохранением прочности приконтурного массива;
- разработка методов расчета параметров заоткоски уступов в карьере;
- обеспечение постоянного ко»гтроля за состоянием приконтурного массива.
Технология заоткоски усту пов преследует две основные цели: увеличение угла откоса уступа с целью снижения объема вскрышных пород и ссхранснис прочности законтурного массива для обеспечения безопасности ведения горных работ.
При ведении горных работ буровзрывным способом обеспечение прочности массива в проектном контуре осуществляется за счет специальной технологии ведения буровзрывных работ «щадящими» зарядами ВВ в пределах приконтурной зоны, ширина которой рекомендуется в пределах 30-50 м [3, 4].
Наиболее надежной технологией заоткоски бортов карьеров, обеспечивающей «материнскую» прочность массива, является заоткоска с использованием механического разрушения массива горных пород. Одним из таких способов является заоткоска бортов карьера машинами послойного фрезерования [3]. Технология заоткоски бортов карьера машинами послойного фрезерования не только обеспечивает максимально возможную прочность массива в приконтурной зоне, но и вполне определенный максимальны?: (90°) угсл установки уступа слоя. В этих условиях параметры ширины призмы обрушения и ширины бермы безопасности не корректно принимать из условий применяемого оборудования, не менее 1/3 высоты нерабочего уступа, или каких-либо других условий, а они должны быть рассчитаны из условий прочности массива и временных показателей эксплуатации борта карьера.
На глубоких карьерах 500-1000 м срок эксплуатации бортов составляет 50-60 лет. При поэтапной разработке месторождений срок можно сокрагить до 20-30 лет [2, 5]. Но при глубине карьера 200 м уже через 10-15 лет после эксплуатации ширина берм сокращается в результате обрушения и осыпания верхней бровки, при этом борг превращается в сплошной усту п. При этом особое значение приобретает величина отставания уступа нижнего слоя от уступа верхнего слоя,
