CC BY
37
-------------------------- © В.А. Еременко, А.А. Еременко, В.Н. Филиппов,
А.В. Пестерев, И.Л. Громова, А.Н. Карпунин,
2010
УДК 622.2; 622.235
В.А. Еременко, А.А. Еременко, В.Н. Филиппов,
А.В. Пестерев, И.Л. Громова, А.Н. Карпунин
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МА ССЫ ЗАРЯДОВ ВВ ПРИ ОБРУШЕНИИ БЛОКОВ НА СЕЙСМИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ ВЗРЫВОВ И ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
Проведен анализ по ряду блоков и экспериментальные исследования по установлению влияния массы зарядов ВВ на сейсмическую энергию взрывов и динамических явлений. Ключевые слова: этажное принудительное обрушение, сейсмические события, горные
породы.
"П настоящее время при под-
А# земной отработке Шерегешевс-кого месторождения применяется система разработки этажного принудительного обрушения. При этой систе-ме рудный массив блока обуривается пучками сближенных скважин, кото-рые располагаются в 2-4 рядов по ширине блоков. Обрушение рудного массива производится одновременно на зажимающую среду и компенсационные камеры.
Проведен анализ по ряду блоков и экспериментальные исследования по установлению влияния массы зарядов ВВ на сейсмическую энергию взрывов и динамических явлений. Регистрация сейсмических событий осуществля-лась микросейсмическим методом на базе сейсмостанции «Таштагол» (сейсмоприемники также установлены на Шерегешевском месторождении).
Блоки отрабатывались на участках Главный (№№ 18, 310, 30-32, 302, 30-32, 29, 29-32, 17, 29, 29-32, 16, 311, 15, 14, 56, 57, 12/13, 9 в этажах 395—325 м), Новый Шерегеш (№№ 24, 19-20, 250, 280, 22, 25, 30 в этажах 325—185 м), Болотный (№№ 9а, 8а, 7а, 5, 4 в этаже
Неделя горняка
325-255 м) и Подрусловый (.№ 1 в этаже 255-185 м).
Толчки происходили после взры-вов через несколько секунд, часов и суток, причем сейсмическая энергия взрывов изменялась от 107 до 1010 Дж, динамических явлений в форме толчков и микроудара — от 103 до 109 Дж.
На рис. 1 представлена зависи-мость между энергетическим классом взрывов и массой зарядов ВВ за период с 1997 по 2007 г.г. Из рис. 1 видно, что при увеличении массы ВВ наблюдается рост показателя энер-гетического класса
взрывов (К), равного 2,76 • ^ г + 2,24, где г — длительность сейсмического события, с.
На участке Главный К колеблется от 8,2-9,5 до 10,4, при этом масса зарядов ВВ изменяется от 22-25 до 696 (700) т. При этом произошло более 16 толчков и микроудар с показателями
энергетического класса, равного 3(5)-9,4 (рис. 2). Следует отметить, что при взрывании зарядов ВВ с массой 22300 т увеличение К происходило незначительное, однако с ростом массы зарядов ВВ до 700 т
0
/ 1 >
3
1С 0 2С 0 зс 0 0 5( Ю б )0 7 )0 8( о.
Рис. 1. Изменение энергетического класса (К) при взрывании блоков с различной массой ВВ на
участках Главный (1), Новый Шерегеш (2) и Болотный (3)
произошел скачок К до 10,4. Динамические явления провоцировали обрушение горных пород в шахте и вспучивание почвы в ортах.
При проведении массовых взры-вов на участке Новый Шерегеш К колеблется от 8,1—8,4 до 9,4; масса ВВ
— от 82 до 307 т (рис. 1). В этот период зарегистрировано 13 толчков с К, равным 4—6,4—7,5—7,7.
В выработках происходило обрушение горных пород. На участке Болотный К изменялось от 8,4 до 8,7 при массе зарядов ВВ 180—309 т при обрушении блока № 5 произошел
толчок с (К = 5,6) без видимых
нарушений в выработках. Исследования показали, что зоны концен-трации толчков формируются на всех участках; наиболее активными явля-ются Главный, Новый Шерегеш при взрывании зарядов ВВ с массой от 200 до 700 т.
Массовые взрывы по обрушению блоков (табл.) на различных участках проводились с удельным расходом ВВ на отбойку (qn) равным 450—1090 г/т, при этом удельный расход ВВ на вторичное дробление (qв) колебался от 45—50 до 175 г/т (рис. 3). Из рис. 3 видно, что обрушение
блоков на участке Главный с п = 450 — 700 г/т позволяет
снизить qв от 60-100 г/т. При
увеличении от 700 до 1090 г/т происходит медленное
уменьшение qв.
На участке Новый Шерегеш qв колеблется от
100 до 175 г/т при Цп, равном 450—700 г/т. Увеличение qn позволяет в
1,5-1,75 раза снизить Цв,
однако качественного дробления горной массы не достигается.
Наиболее благоприятные условия при взрывании на участке Болотный, где
qв составляет 55—80 г/т при qn 515—590 г/т. Рост qn приводит к снижению qв в
1.4 раза. В рассматриваемых блоках на
участках Главный, Новый Шерегеш и Болот-ный линия наименьшего сопротивле-ния (ЛНС) изменяется на зажимаю-щую среду и
компенсационные каме-ры
соответственно от 3,5 до 6 и 3,5 до 5,5 м, от 4 до 6 и от 3 до 5 м, от 2,5 до 6 и от
3.5 до 5 м (табл.). Следует отметить, что при взрывании блоков на участках Главный и Новый Шерегеш ЛНС на зажимающую среду часто больше, чем на компенсацион-ное пространство в
1,25-1,35 раза. При этом qв был
высоким, а также происходили толчки с К более 6.
На основании проведенных исследований установлено, что массив горных пород на Шерегешевском месторождении неоднозначно реагирует на производство технологических взрывов. Определено, что при взрывании блоков с различным их располо-жением
а)
Y
б)
Y
Y
•к вертикальная пр вертикальная проекция шахтного поля . •
• *■* ♦ > "•і'- -
■ ■ * т" *=•:■ о о ’ . , • • 1 т - 7 ;Чт . . "А:
Т ▼ * т ’ * Т т т* *★
115 17300
18100
У
Рис. 2. Распределение динамических явлений на участках Главный и Болотный соответственно (а-г) при ведении горных работ на Шерегешевском месторождении
Рис. 3. Зависимость удельного расхода ВВ на вторичное дробление руды (qв ) от удельного расхода ВВ на отбойку
(qn) при взрывании на участках Главный (1), Новый Шерегеш (2) и Болотный (3)
на участках Новый Шерегеш и Г лавный с массой ВВ более 200-300 и 500-700 т наблюдается рост показателей энергетических классов взрывов и толчков от 6 до 9 и более.
На участке Болотный при взрыва-нии блоков с массой ВВ 250-300 т наблюдается наиболее благоприятная обстановка с точки зрения геомеханики.
Выявлено, что динамические явления с сейсмической энергией от 10 до 109 Дж в основном регистрировались на участке Главный, частично (с энергией 60 -102 Дж) на участке Болотный, при этом в выработках происходит обрушение горных пород и вспучивание почвы в ортах.
При отбойке блоков на участке Главный удельный расход ВВ на вторичное дробление колеблется от 4550 до 100 г/т при удельном расходе ВВ на отбойку, равном 450-1090 г/т. Дальнейшее увеличение удельного расхода ВВ на отбойку не оказывает значительного влияния на снижение удельного расхода ВВ на вторичное дробление. Для достижения качественного дробления горной массы следует линию наи-меньшего
сопротивления на зажимающую среду (^3) уменьшить на
0,2, т.е. Ж3 = 0,2Жк , где Жк
— ЛНС на компенсацион-ную камеру.
Выявлено, что резкое снижение удельного расхода ВВ на вторичное дробление от 175 до 100 г/т дос-тигается при увеличении удельного расхода ВВ на отбойку от 450 до 700 г/т; дальнейшее увеличение удельного
расхода ВВ на отбойку от 700 до 1000 г/т позволит уменьшить удель-ный
расход ВВ на вторич-ное дробление от 100 до 50-60 г/т, однако при изменении параметров БВР, например Ж3 = 0,2Жк , качественное
дробление горной массы может быть достигнуто при меньшей величине расхода ВВ на отбойку.
Определено влияние параметров расположения сближенных скважинных зарядов ВВ на состояние горного массива при взрывании. Установлено, что увеличение линии наименьшего сопротивления со стороны зажимающей среды в 1,1-1,2 раза в сравнении с линией наименьшего сопротивления на компенсационные камеры при отработке блоков на участках Глав-ный и Новый Шерегеш способствует росту сейсмической энергии взрывов и толчков, что указывает на снижение коэффициента полезного действия взрыва.
Установлено, что на качество дробления горной массы и сейсмическую энергию толчков оказывает влияние распределение массы ВВ по интервалам замедления. Снижение массы ВВ в интервале от 250 мс до 1 с и более
88г
08.08.99 | 04.07.99 23.05.99 21.03.99 15.02.98 16.03.97 - Дата
| Блок 302 | Блок 30-32 Гор.+395 -+325м Участок Главный Блок 23 Гор.+325 -+255м Участок Главный Блок 24 Гор.+325 -+255м Участок Новый Шерегеш Блок 310 Гор.+395 -+325м Участок Главный Блок 18 Гор.+325 -+255м Участок Главный ы №№ блока. Г оризонт,
О ^/1 99,2 213,3 82,6 'Л и> о 245,8 и Масса заряда, ВВ, т
00 К) 8,8/ 7,5х108 --4 40 40 X 8,4/ 6,9х108 8,9/ 7,7х108 8,9/ 7,7х108 4- Сейсмическая энергия взрыва, Дж
'Л 'Л 4^ 'Л и> ІУІ С/1 Со стороны зажимающей среды \У, | ЛНС, м 1
4^ 'Л и> 4^ и> 04 ^о стороны комиенс камеры \УК
4^ 4^ и> 4^ 4^ Расстояние между рядами групп зарядов ВВ с нумерацией их от зажимающей среды
4^ 'Л 4^ 4^ 4^ ^/і X £
'Л 'Л 4^ 'л ^/і 4^ 40 за
4^ 04 4^ ^/і 'л 4^ О £
4^ -^4 04 00 й> 'л -^4 4^ -^4 к Количество скважин в группе, шт., диаметром 105 мм
О - ю Ю - ы Е£оэфф. сближения заря дов
О о о Ю і—1 ю ООО о о '!/. ьо о ООО о о 20, 40, 80, 125, 150, 200-750, 1000 0-100 100-200 200-450, 750, 1000 20-100 100-200 200-400 и Интервалы замедления зарядов, мс
о V 'Л 'Л 0,668 0,657 0,472 4- Удельный расход ВВ ш отбойку, кг/т
| 0,061 9П‘0 0,112 0,102 О О 4^ 'л О О 00 С/1 Удельный расход ВВ ш вторичное дробление кг/т
и> <1 X о 04 Энергия динамических явлений, происходящие после взрыва, Дж
ю 'Л ю 'Л Ю 'Л Ю 'Л ю 'Л Выход негабарита, %
X Нарушения в горных выработках
Показатели по массовым взрывам блоков на различных участках Шерегешевского месторождения
об г б$г
Гор.+395 -+325м Участок Главный 6,6х108 100-200 200-750
19.12.99 Блок 9А Гор.+325 -+255м Участок Болотный 274,2 8,4/ 6,9х108 6 3,5 4,5 4,5 5,5 5 6-8 1,2 20-100 100-200 200-450 0,515 0,031 — 2-5 —
02.04.00 Блок 30-32 Гор.+395 -+325м Участок Главный 150,1 8,0/ 6,3х108 4,5 5 4 4 4,5 5 4-6 1,1 0-100 100-200 200-500 0,822 0,106 — 2-5 —
09.07.00 Блок 29 Гор.+395 -+325м Участок Главный 83,9 8,4/ 6,9х108 5 4 4,5 4,5 4,5 5 3-5 1,2 - 0,352 0,076 — 2-5 —
26.11.00 Блок 29-32 Гор.+395 -+325м Участок Главный 696,1 10,4/ 2,7х1010 5 4 5 5 5 5 5-6 1,1 0-100 100-200 200-500 750, 1000, 1500, 2000 0,516 0,063 — 2-5 —
18.03.01 Блок 17 Гор.+325 -+255м Участок Главный 239,7 9/ 7,9х109 5 4 4 5,5 6 5 5-7 1,2 20-100 100-200 200-450 0,466 0,092 — 2-5 —
17.06.01 Блок 29 Гор.+395 -+325м Участок Главный 25,0 8,2/ 6,6х108 — — — — — — — — — — 0,053 — 2-5 —
19.08.01 Блок 29-32 Гор.+395 -+325м Участок Главный 205,0 9,5/ 8,9х109 1,09 0,051 — 2-5 —
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
23.09.01 Блок 8а 180,0 8,5/ 2,5 3,5-4 4 4 4 5 5-8 1,1 0-100 0,513 0,075 — 2-5 —
Гор.+325 -+255м Участок Болотный 7,1x10" 100-200 200-300
21.10.01 Блок 16 Гор.+325 -+255м Участок Главный 351,0 9/ 7,9х109 5 5 5 5 6 4,5 8-12 1,2 0-100 100-200 200-250 0,662 0,053 6,5/ 4,4х106 2-5 разрушений не обнаружено
25.11.01 Блок 19-20 Гор.+325 -+255м Участок Новый Шерегеш 307,0 9,4/ 8,7х109 6 3 4,5 5 6 6,5 4-7 1,2 0-200 200-500 0,438 — 4 толчка 7,7/ 5,8х107 6,5/4,4х106 6,4/4,3х106 6,4/4,3х106 2-5 Вывалы породы с кровли и бортов до 3м3
30.12.01 Блок 311 Гор.+395 - +325м Участок Главный 22,6 9,5/ 8,9х109 4 4 4,5 5 4,5 5,5 5-8 1,0 0-100 100-200 200-300 0,492 0,060 — 2-5 —
14.07.02 Блок 15 Гор.+325 -+255м Участок Главный 247,6 9,5/ 8,9х109 4 5 5,5 5 5 5,5 8-10 1,1 0-100 100-200 0,491 0,041 — 2-5 —
17.11.02 Блок 7а Гор.+325 -+255м Участок Болотный 225,5 8,5/ 7,1х108 4,5 3,5 4,5 5,5 5,5 6 5-8 1,2 20-100 100-200 200-500 0,59 0,056 — 2-5 —
08.12.02 Блок 311 Гор.+395 - +325м Участок Главный 140,0 9/ 7,9х109 — — — — — — — — — — 0,126 — — —
08.05.03 Блок 250 154,8 9/ 7,9х109 5 5 5 5,5 5 6,5 4-6 1,1 20-100 0,55 0,217 3 толчка 2-5 разрушений
291
Гор.+255 -+185м Участок Новый Шерегеш 100-200 200-500, 750 4/ 2,3х104 4/ 2,3х104 6,6/ 4,5х106 не обнаружено
15.06.03 Блок 6 Гор.+325 -+255м Участок Болотный 189,7 8,8/ 7,5х108 3,5 4,5 4 4 7 6 5-8 1,0 20-200 200-450 0,625 0,085 — 2-5 —
10.08.03 Блок 280 Гор.+255 -+185м Участок Новый Шерегеш 257,5 8,4/ 6,9х108 4 4,5 5,5 5 5,5 5,5 4-6 1,1 0-100 100-200 200-500 750, 1000 0,520 0,143 5 толчков 6,6/ 4,5х107 7,3/ 5,3х107 7,5/ 5,6х107 6,0/ 3,9х106 6,4/ 4,3х106 2-5 разрушений не обнаружено
29.02.04 Блок 22 Гор.+325 - +255 м Участок Новый Шерегеш 116,2 8,4/ 6,9х108 5,5 5, 5,5 5,5 5,5 5 5-7 1,2 0-200 200-350 0,618 0,053 — 2-5 —
21.03.04 Блок 14 Гор.+325 -+255м Участок Главный 228,0 8,9/ 7,7х108 — 0,061 Толчок 5,5/ 3,5х105 Микроудар 9,4/8,7х109 2-5 отслаивание породы от бортов выработок, вспучивание почвы по ортам 12,13,14 гор.+255м
11.04.04 Блок 56 Гор.+255 -+185 м Участок 314,5 8,7/ 7,4х108 6 5 6 6 6 6 6-8 1,1 0-40-200 200-500 0,633 0,076 Толчок 6,0/ 3,9х106 2-5 Выпадение заколов на гор. +185м Орт56, 57
292
Главный
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
20.06.04 Блок 14 Гор.+325 -+255м Участок Главный 312,4 7,7/ 5,8х107 5,5 4 6 6 6 4 10-12 1,2 0-200 200-500 0,68 0,086 5 толчков 3,0/ 1,9х103 3,5/ 2,1х103 4,2/2,6х104 4,6/2,8х104 4,3/2,7х104 2-5 Вывал горной массы Разрушение буровых выработок блока 13 гор. +325 м
15.08.04 Блок 23 Гор.+325 -+255м Участок Новый Шерегеш 136,7 8,1/ 6,4х108 5,5 5 5 5,5 6 5,5 5-8 1,1 0-100 100-200 200-350 0,7 0,0112 — 2-5 —
19.09.04 Блок 5 Гор.+325 -+255м Участок Болотный 241,0 8,5/ 7,0х108 6 5 5,5 5 5 5 5-8 1,2 0-200 200-500 0,57 0,038 — 2-5 —
13.02.05 Блок 57 Гор.+255 -+185м Участок Главный 414,4 8,9/ 7,7х108 5 4 5 6 5 5 5-7 1,1 20-100 100-200 200-500 0,669 0,055 — 2-5 —
03.07.05 Блок 12/13 Гор.+325 -+255м Участок Главный 224,0 8,7/ 7,4х108 5 4 5 5 5,5 5,5 5-8 1,0 0-100 100-200 200-300 0,58 0,072 Толчок 6,7/ 4,6х106 2-5 Разрушены сопряжения с ортами 12, 13, 14. Левый борт и кровля Гор. +255 м
02.10.05 Блок 1 Гор.+255 -+185м Участок 71,0 7,1/ 5,1х107 3,5 4 5 5,5 5,5 6 4-7 1,1 40-200 200-350 0,540 0,066 — 2-5 —
293
Подрус- ловый
04.12.05 Блок 4 Гор.+325 -+255м Участок Болотный 305,1 8,7/ 7,4х108 5 4-4,5 6 5 5 5,5 6-9 1,2 20-200 200-450 0,542 0,082 Толчок 5,6/ 3,6х105 2-5 разрушений не обнаружено
22.01.06 Блок 57 Гор.+255 -+185м Участок Главный 280,0 8,8/ 7,5х108 5,5 4 5 5,5 5,5 - 4-7 1,1 20-100 100-200 200-500 0,629 0,075 Толчок 5,0/ 3,1х105 2-5 разрушений не обнаружено
12.03.06 Блок 25 Гор.+325 -+255м Участок Новый Шерегеш 236,0 8,1/ 6,4х108 — 0,088 Толчок 4,7/ 2,8х104 — разрушений не обнаружено
02.07.06 Блок 12/13 Гор.+325 -+255м Участок Главный 309,6 8,7/ 7,4х108 5 5,5 6,5 6 5,5 5,5 4-8 1,1 20-200 200-750 0,512 0,064 4 толчка 5,0/3,1х105 4,12,5х105 5,0/3,1х105 4,0/2,4х105 2-5 разрушений не обнаружено
01.10.06 Блок 9 Гор.+325 -+255м Участок Главный 151,7 7,7/ 5,8х107 — 5 5,5 6 6 5,5 5-8 1,2 20-100 100-200 200-500 0,577 0,092 — 2-5 —
04.03.07 Блок 30 Гор.+325 -+255м Участок Новый Шерегеш 168,2 8,3/ 6,7х108 5 5 5,5 6 4,5 5 5-7 1,1 20-200 200-400 0,520 0,082 — 2-5 —
12.06.07 Блок 3 Гор.+325 - +255 Участок Болотный 374,6 8,3/ 6,7х108 5,5 4 5,5 5 5,5 6 5-8 1,2 20-100 100-200 200-500 0,578 0,076 13 толчков Энергия < 2 2-5 —
не способствует накоплению энергии упругих деформаций в массиве горных пород.
Отбойка горных пород на различ-ных участках месторождения пока-зывает, что большое влияние на дроб-ление руды оказывают энергия взры-ва,
взаимное расположение зарядов, горное давление и т.п. В этих усло-виях выбор удельного расхода ВВ следует производить дифференциро-ванно по каждому участку. Удельный расход ВВ на отбойку не должен превышать 0,60,650 кг/т. \ИШ
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------
Еременко В.А. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Еременко А.А. - доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией, Пестерев А.В - аспирант,
Громова И.Л. - аспирант,
Карпунин А.Н. - аспирант,
ИГД СО РАН, [email protected]
Филиппов В.Н. - главный инженер Горно-Шорского филиала ОАО «Евразруда»;
А
-------------------------------------------------- НОВИНКИ
ИЗДАТЕЛЬСТВА «ГОРНАЯ КНИГА»
Абрамов А.А.
Флотация. Физико-химическое моделирование процессов. - М.: Изд-во МГГУ, издательство «Горная книга». - 2010, 607 с.
Изложены методологические принципы физико-химического моделирования флотационных систем и перехода от качественных представлений по флотации к количественным закономерностям, необходимым для совершенствования, оптимизации и автоматизации процессов коллективной и селективной флотации руд. На конкретных примерах показана реальная возможность теоретического обоснования механизма действия реагентов при флотации и получения теоретически обоснованных и экспериментально подтвержденных зависимостей между концентрациями различных реагентов в пульпе для условий активации, полной флотации, полной депрессии флотации минералов, а также для условий полного предотвращения сорбции собирателя на их поверхности.
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Обогащение полезных ископаемых» направления подготовки «Горное дело». Может быть использовано научными работниками, инже-нерами-обогатителями и специалистами в области автоматизации флотационных фабрик при
совершенствовании, оптимизации и интенсификации технологических процессов флотационного обогащения минерального сырья.
