CC BY
2
УДК 662.215.121
ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАБОЙКИ НА КАРЬЕРЕ «МАЛОМЫРСКИЙ РУДНИК»
Е.Н. Казарина, Ал.А. Галимьянов, В.И. Мишнев, А.Ю. Плотников
В целях обоснования эффективности применения забойки на золоторудном месторождении «Маломыр» проведены научно-исследовательские работы посредством проведения экспериментальных взрывов с разделением взрывного блока на три части. Необходимость применения забоечного материала определялась методом видео фиксации высоты вылета продуктов массового взрыва из скважин за определенный интервал времени, с дальнейшим расчетом интервальной скорости вылета пыле-газовых продуктов и проведением хронометража производительности погрузки ВГМ в автосамосвалы. Представлено проведение научного исследования по обоснованию применения забоечного материала на месторождении рудника «Маломыр».
Ключевые слова: забоечный материал, массовый взрыв, интервальные и интегральные скорости выброса продуктов взрыва, хронометраж погрузки ВГМ, скважин-ный заряд.
Введение
В настоящее время на открытых горных работах уникальным и практически единственным высокоэффективным способом подготовки скальных пород к выемке является их разрушение энергией взрыва [1]. Забойка скважин является одной из составляющей конструкции скважинных зарядов, может также иметь малую длину, располагаться у устья скважины и надежно запирать скважину до момента разрушения массива [2 - 4]. Основными требованиями, предъявляемыми к забоечным материалам, являются: обеспечение высокой эффективности взрыва, удобство в обращении и возможность механизации работ по забойке [5 - 6]. Исходя из опыта некоторых карьеров, например, таких как Пионер, Покровка, Албын, возникают сомнения в необходимости применения забойки как одного из основных факторов повышения коэффициента полезного действия и соответственно отказ от нее. Исследованиями, проводимыми сотрудниками ИГД ДВО РАН, ранее подтверждена актуальность применения забоечного материала для наилучшего запирающего эффекта, в условиях, где бетонная забойка оказывает наибольшее сопротивление газам, выделяющимся с огромным давлением в процессе дефлаграции патрона «Энамат» [7]. Авторы разных исследований разделяются во мнениях, что забойка способствует повышению полезного использования энергии взрыва, однако в определённых условиях забойка не влияет на эффективность разрушения [8].
Объект исследования
Сотрудниками ИГД ДВО РАН совместно с работниками ООО «АВТ-Амур» были проведены научно-исследовательские работы на золо-
торудном месторождении «Маломыр» на блоке № 23 участок Центральный, гор. 515-510 с параметрами БВР (табл. 1), для обоснования эффективности применения забойки для скважинных зарядов посредством проведения экспериментальных взрывов с разделением блока на три части (рис. 1): первая из которых подготовлена без применения забойки, вторая с забойкой из щебня фракции 15 - 30 мм и третья с применением специальных затворов. Эффективность применения забойки определялась методом фиксирования высоты вылета из скважин продуктов взрыва (ПВ) за определенный интервал времени, а также расчетом интервальной скорости вылета пылегазовых продуктов с дальнейшим уточнением результатов посредством хронометража производительности погрузки ВГМ в автосамосвалы.
Таблица 1
Параметры экспериментального блока №23_
Показатели Данные
Межскважинный интервал замедления (Шопе1 X) 150x400
Внутрискважинное замедление (Шопе1 ЬР-50) 5000
Диаметр скважин, м 0,215
Количество скважин, шт 491
Объем взрываемой горной массы, м3 80750,0
Выход горной массы с 1 п.м. скважины, м3 27,4
Средняя глубина скважин, м 6,0
Высота уступа, м 5,0
Перебур, м 1
Удельный расход ВВ кг/м3 0,88
Сетка обуривания скважин, м х м 6,0x6,0
Взрывчатое вещество Нитронит Э70
Промежуточный детонатор Сибирит ПД-80/1,0
Количество ВВ в 1 скв., кг 200
Высота заряда ВВ, м 4
Высота забойки (недозаряда), м 2
Фото развала взорванной горной массы после проведения экспериментального взрыва представлено на рис. 2, где существенной разницы в дроблении горной массы не выявлено [9].
На рис. 3 цветными кружками обозначены исследуемые скважины, по которым после обработки видеосъемки взрыва получены фактические результаты, представленные на графиках значений высоты (рис. 4, 6, 8) и интервальных скоростей (рис. 5, 7, 9) выброса пылегазовых продуктов взрыва из скважин.
Рис. 1. Фото взрывного блока с разделением его на 3 части: без забойки, с забойкой из щебня (фракция 15 - 30 мм) и с забойкой с применением
затворов
Рис. 2. Фото развала ВГМ после взрыва блока №23
Цветовая гамма выделенных скважин (рис. 3) в плане соответствует цвету линий на графиках (рис. 4 - 9) соответствующих скважин. Время вылета пылегазового концентрата из скважин ограничилось 300 мс для исключения эффекта наложения смежных пылегазовых облаков.
В процессе работы были составлены и проанализированы графики отношения высоты выброса пыле газового облака к времени и интервальной скорости выброса пылегазовых продуктов детонации ВВ по которым предварительно можно сделать вывод о том, что существенной разницы между качеством ВГМ блока с применением забойки и блока без применения забойки не выявлено. Для чистоты эксперимента дополнительно проведена оценка производительности погрузки ВГМ в автосамосвалы.
Рис. 3. Тестовые скважины (обозначенные кружками) в плане
25 20 3Д5 я о О а о 3 « 10 я н о о га 5 0 1 {
—А— Скважина 1
—♦— Скважина 2
—■— Скважина 3
) 50 100 150 200 250 300 350 Время, мс
Рис. 4. График высоты выброса пылегазового облака из скважин
без забойки
Рис. 5. График интервальной скорости вылета пылегазового облака
из скважин без забойки
Рис. 6. График высоты выброса пылегазового облака из скважин с забойкой из щебня (фракция 15 - 30 мм)
Рис. 7. График интервальной скорости вылета пылегазового облака из скважин с забойкой из щебня (фракция 15 - 30 мм)
40
■Скважина 1
Скважина 2
-Скважина 3
150 200
Время, мс
300
350
Рис. 8. График высоты выброса пылегазового облака из скважин с забойкой с применением специальных затворов
Рис. 9. График интервальной скорости вылета пылегазового облака из скважин с забойкой с применением специальных затворов
В табл. 2 отражен хронометраж работы экскаватора на блоке № 23 гор. 515-510 (Liebherr 9350) при погрузке ВГМ в автосамосвалы (CAT 777) на разных частях блока (рис. 10 - 12), результаты которого подтверждают актуальность выводов, сделанных предварительно после производства массового взрыва.
Таблица 2
Хронометраж погрузки ВГМ__
Вид недо-заряда Дата фиксации № замера Время цикла погрузки сек Среднее время цикла погрузки сек Норматив ное время погрузки, сек Марка экскаватора Марка самосвала
Без забойки 05.06 1 77 76,67 116,4 Liebherr 9350 (емкость ковша -13,91м3) CAT 777
2 67
3 86
С забойкой (фракция 0=15-30 мм) 06.06 1 95 85,33 116,4 Liebherr 9350 (емкость ковша -13,91м3) CAT 777
2 77
3 84
С затворами 07.06 1 90 89,67 116,4 Liebherr 9350 (емкость ковша -14,2м3) CAT 777
2 81
3 98
Рис. 10. Фото погрузки ВГМ без забойки
Рис. 11. Фото погрузки ВГМ с забойкой щебнем
Рис. 12. Фото погрузки ВГМ с забойкой затворами
Результаты исследования
Результаты работы по обоснованию эффективности применения забойки, подтвержденные данными графиков отношения высоты выброса пыле газового облака к времени и графического анализа интервальных скоростей вылета ПВ из взрывных скважин до определенной высоты, а также подтвержденные данными хронометража производительности экскаватора, не подтверждают актуальность применения забойки скважинных зарядов в горно-геологических условиях при текущих параметрах БВР на карьере «Маломырский рудник». При этом к основным параметрам, влияющим на взрывание без забоечного материала, относится большой меж-скважинный интервал замедления, более 150 мс.
Замедление в 150 мс и более позволяет вести отбойку каждой скважиной не на раскрытые трещины, как при замедлениях в 40... 80 мс, а свободную поверхность, что позволяет сформировать развал горной массы с относительно спокойной поверхностью и уменьшить его высоту при сохранении качества дробления [10]. В ходе многолетнего опыта применения увеличенных интервалов замедления на предприятиях ООО «АВТ-Амур» было установлено, что и при отсутствии забойки качество дробления остается высоким, а разброса горной массы за пределы блока практически нет.
Увеличенные интервалы замедления при поскважинном взрывании позволяют в 5 - 7 раз увеличить общее время действия на массив горных пород многократных знакопеременных нагрузок, прежде всего растягивающих напряжений. Растут длина и раскрытие трещин в зоне дробления и их число в зоне предразрушения. В первом случае увеличивается возможность проникновения сильно сжатых ПВ в трещины и активного их расклинивания, что выражается снижением действия ПВ в сторону устья скважины при взрыве следующих зарядов - все большее их количество уходит в возникшие от предыдущих зарядов трещины, способствуя их развитию. Тем самым обеспечивается возможность отказа от забойки при сохранении качества дробления пород [11].
Следующим этапом планируются дальнейшее исследование на предмет уточнения эффективности применения забоечного материала на других карьерах с различными параметрами БВР.
Исследования проводились с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных Дальневосточного отделения Российской академии наук», финансируемого Российской Федерацией в лице Министерства науки и высшего образования РФ по проекту № 075-15-2021-663.
Список литературы
1. Лещинский А. В., Шевкун Е. Б. Забойка взрывных скважин на карьерах. Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2008. 230 с
2. Особенности производственных испытаний комбинированных забоек взрывных скважин / Е. Б. Шевкун, А. В. Лешинский, А. А. Галимь-янов, К. А. Рудницкий // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. № 4. С. 97-107.
3. Konya C. J., Konya A. Effect of Hole Stemming Practices on Energy Efficiency of Comminution // Awuah-Offei K. (eds) Energy Efficiency in the Minerals Industry. Green Energy and Technology. Springer, Cham. 2018.
4. Dally J.W, Fourney W.L, Holloway D.C. Influence of containment of the borehole pressures on explosive induced fracture // Int J Rock Mech Min Sci. 1975. 12:5-12.
5. Худойбердиев Ф. Т., Максудов Ш. Ф., Холмуродов И. И. Влияние шпуровой забойки на качество дробления горных пород взрывом // Вестник науки и образования. 2020. № 11-1(89). С. 87-91.
6. Oates T.E., Spiteri W. Stemming and best practice in the mining industry: A literature review // J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 2021. Vol.121. №.8. Johannesburg Aug.
7. Эффективность применения забойки на примере разрушения бетонных конструкций методом дефлаграции / Е. Н. Казарина, А. А. Галимь-янов, А. В. Рассказова, В. И. Мишнев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2023. Вып. 1. С. 456-462. 3.
8. Лещинский А. В., Шевкун Е. Б. Влияние конструкции забойки взрывных скважин на снижение выхода негабаритных кусков горной массы // Проблемы недропользования. 2020. № 1(24). С. 93-102.
9. Experimental study of rock fragmentation under different stemming conditions in model blasting / Zong-Xian Zhang, Yang Qiao, Li Yuan Chi, De-Feng Hou // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021. Vol. 143.
10. Оптимизация параметров взрывных работ увеличением интервалов замедления / Ю.А. Митюшкин [и др.] // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. №4. С.341-348.
11. Шевкун Е. Б., Плотников А. Ю. Особенности взрывного рыхления с минимальным перемешиванием пород // Ученые заметки ТОГУ. 2021. Т. 12. № 2. С. 176-188.
Казарина Елизавета Николаевна, инженер, kazarinaen@mail. ru, Россия, Хабаровск, Институт горного дела Хабаровского Федерального исследовательского центра ДВО РАН,
Галимьянов Алексей Алмазович, канд. техн. наук, вед. науч. сотр., руководитель сектора, [email protected], Россия, Хабаровск, Институт горного дела Хабаровского Федерального исследовательского центра ДВО РАН,
Мишнев Владимир Игоревич, инж. сектора, mishnev. vl@mail. ru, Россия, Хабаровск, Институт горного дела Хабаровского Федерального исследовательского центра ДВО РАН,
Плотников Андрей Юрьевич, канд. техн. наук, зам. гл. инженера, plotnikov1960@,hotmail.com, Россия, Благовещенск, ООО «АВТ-Амур»
JUSTIFICATION OF THE EFFICIENCY OF THE USE OF DAMPERING A T THE MALOMYRSKY MINE
E. N. Kazarina, A. A. Galimyanov, V. I. Mishnev, A. Yu. Plotnikov
In order to justify the effectiveness of the use of stemming at the Malomyr gold deposit, scientific research work was carried out by conducting experimental explosions with the division of the explosive block into three parts. The need to use stemming material was determined by video fixing the height of the release of products of a mass explosion from wells for a certain time interval, with further calculation of the interval speed of the release of dust and gas products and timing of the performance of loading VGM into dump trucks. The article presents a scientific study to justify the use of stemming material at the deposit of the Malomyr mine.
Key words: stemming material, mass explosion, interval and integral velocities of explosion products ejection, VGM loading timing, downhole charge.
Kazarina Elizaveta Nikolaevna, engineer, [email protected], Russia, Khabarovsk, Institute of Mining of the Khabarovsk Federal Research Center of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences,
Galimyanov Alexey Almazovich, candidate of technical sciences, leading sci. officer, head of the sector, [email protected] , Russia, Khabarovsk, Institute of Mining of the Khabarovsk Federal Research Center of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences,
Mishnev Vladimir Igorevich, the eng. of sector, [email protected] , Russia, Khabarovsk, Institute of Mining of the Khabarovsk Federal Research Center of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences,
Plotnikov Andrey Yurievich, candidate of technical sciences, deputy chief engineer, [email protected] , Russia, Blagoveshchensk, OOO "AVT-Amur"
Reference
1. Leshchinsky A.V., Shevkun E. B. Blasting of blast wells in quarries. Khabarovsk: Pacific State University, 2008. 230 p.
2. Features of production tests of combined blast wells / E. B. Shevkun, A.V. Leshinsky, A. A. Galimyanov, K. A. Rudnitsky // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2017. No. 4. pp. 97-107.
3. Konya C. J., Konya A. Effect of Hole Stemming Practices on En-ergy Efficiency of Comminution // Awuah-Offei K. (eds) Energy Efficiency in the Minerals Industry. Green Energy and Technology. Springer, Cham. 2018.
4. Dally J.W, Fourney W.L, Holloway D.C. Influence of containment of the borehole pressures on explosive induced fracture // Int J Rock Mech Min Sci. 1975. 12:5-12.
5. Khudoiberdiev F. T., Maksudov Sh. F., Kholmurodov I. I. The influence of a hole face on the quality of rock crushing by explosion // Bulletin of Science and Education. 2020. No. 11-1(89). pp. 87-91.
6. Oates T.E., Spiteri W. Stemming and best practice in the mining industry: A literature review // J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 2021. Vol.121. №.8. Johannesburg Aug.
7. The effectiveness of the use of a backfill on the example of the destruction of concrete structures by deflagration method / E. N. Kazarina, A. A. Limyanov, A.V. Rasskazova, V. I. Mishnev // Izvestiya Tula State University. Earth Sciences. 2023. Issue 1. pp. 456-462. 3.
8. Leshchinsky A.V., Shevkun E. B. The influence of the design of blasting wells on reducing the yield of oversized pieces of rock mass // Problems of subsoil use. 2020. No. 1(24). pp. 93-102.
9. Experimental study of rock fragmentation under different stem-ming conditions in model blasting / Zong-Xian Zhang, Yang Qiao, Li Yuan Chi, De-Feng Hou // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021. Vol. 143.
10. Optimization of the parameters of blasting operations by increasing the intervals of deceleration / Yu.A. Mityushkin [et al.] // Mining information and Analytical Bulletin. 2015. No.4. pp.341-348.
11. Shevkun E. B., Plotnikov A. Yu. Features of explosive loosening with minimal mixing of rocks // Scientific notes of TOGU. 2021. Vol. 12. No. 2. pp. 176-188.
