Опыт применения эмульсионных составов и оптимизация параметров БВР при отбойке вскрышных пород и кимберлитов на карьере «Юбилейный»

Костырин В.Д.

— Коротко об авторах ---------------------------------------

Соснин В.А. - ФГУП ГосНИИ “Кристалл” г. Дзержинск Нижегородской обл.

В.Д. Костырин

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННЫХ СОСТАВОВ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ БВР ПРИ ОТБОЙКЕ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД И КИМБЕРЛИТОВ НА КАРЬЕРЕ "ЮБИЛЕЙНЫЙ"

~П горнодобывающей промышленности уделяется большое

М.М внимание вопросам повышения безопасности выполнения взрывных работ, связанных с применением взрывчатых веществ (ВВ), чувствительных к механическим, тепловым и химическим воздействиям.

Мировые тенденции в области совершенствования промышленных ВВ, основная масса которых применяется на открытых горных работах, характеризуются стремлением создать ВВ более безопасные в изготовлении и применении из предельно безопасных и дешевых компонентов. Начиная с 90-х годов прошлого века начала широко внедряться практика изготовления ВВ вблизи их использования, чтобы максимально сократить расстояние перевозки готовых ВВ (компонентов).

Все более широкое применение получают водосодержащие суспензии и эмульсионные ВВ, а также смеси эмульсий с гранулированными ВВ или селитрой. Такие ВВ наименее чувствительны к механическим воздействиям по сравнению с ранее применявшимися, а их исходные растворы или эмульсии принято считать невзрывчатыми. Суспензионные составы приобретают свойства ВВ после введения сенсибилизатора (это делается на взрываемом блоке), а эмульсионные - после введения в эмульсии газогенерирующей добавки при заряжании. Айхальский ГОК АК "АЛРОСА" (ЗАО) с 1985 г. разрабатывает одно из крупнейших месторождений

алмазов на трубке "Юбилейная". Объем горной массы, добываемой на карьере составляет 50 млн т в год.

Ранее для производства взрывных работ использовались штатные ВВ: граммонит 79/21, гранулиты АС-4, АС-8 - для сухих скважин и гранулотол - для обводненных. Годовое потребление штатных ВВ превышало 11 тыс. т. Затраты на буровзрывные работы составляли 18,5 % от всех затрат карьера, в том числе доля затрат, падающая на ВВ, доходила до 11,8 %.

ТЭО, выполненные институтом "Якутнипроалмаз" совместно с Айхальским ГОКом на основании высокоэффективных результатов использования эмульсионных ВВ (ЭВВ) на Удачнинском ГОКе, позволили закупить у фирмы "Дино Нобель" (США) оборудование и технологию применения ЭВВ. В середине 1999 г. оборудование было доставлено на комбинат. Институтом "Якутнипроалмаз" совместно с ООО "Трансвзрывпром" был разработан проект комплекса по приготовлению ЭВВ разработан регламент технологического процесса приготовления и применения ЭВВ марки "Иремекс" и "Ирегель" применительно к условиям карьера "Юбилейный".

Механизированный комплекс, обеспечивающий приготовление и зарядку ЭВВ на карьере "Юбилейный", включает: склад АС, стационарный пункт приготовления эмульсии и компонентов - главный корпус завода, вспомогательный блок, бокс для стоянки автопогрузчиков, бокс для стоянки СЗМ (смесительно-зарядных машин), площадка для хранения эмульгаторов и тары, емкости для хранения и приготовления окислительного раствора, емкость приготовления топливной смеси, дробилки.

Зарядно-доставочные машины представлены двумя типами: ТТТ и SMS. СЗМ загружаются эмульсией, гранулированной АС и компонентами (газогенерирующей добавкой) и доставляют их в карьер для зарядки. Такая технология приготовления эмульсионных составов обеспечивает высокую степень безопасности на всех предыдущих операциях. Кроме того, именно такая технология приготовления ЭВВ позволила обеспечить размещение стационарного пункта вблизи карьера (1 км). Грузоподъемность машин по заряжаемой в скважины взрывчатой смеси составляет: ТТТ - 16,2 т, SMS - 14,7 т. Импортные зарядные машины имеют автоматизированную систему подачи исходных компонентов и могут изготавливать по три эмульсионных состава ("Иремекс", "Ирегель"), различающихся содержанием в них гранулированной АС и эмульсии.

Комплекс по приготовлению и заряжанию ЭВВ на карьере "Юбилейный" был введен в эксплуатацию в конце I полугодия 2000 г. Относительно близкое расположение комплекса к карьеру позволило за II полугодие переработать двумя СЗМ свыше 6 тыс. т ЭВВ.

Таблица 1

Наименование Годы

2000 (май-дек.) 2001 2002 2003 2004 (проект)

Общий объем взорванной горной массы, т/мз 20200 20610 21414 24352 28880

Объем горной массы, взрываемый ЭВВ 7676 16591 17551 20663 22030

Доля горной массы, взорванной с использованием ЭВВ, % 38 80,5 82 84,9 76,3

Изготовление ЭВВ, т 6831 14058 14753 16058 18500*

* - Объемы изготовления ЭВВ ограничиваются производительностью завода по эмульсии.

Объемы использования ЭВВ по годам представлены в табл. 1.

Исходное сырье для приготовления ЭВВ представлено семью компонентами: техническая вода, АС, азотная кислота, тиомочеви-на, эмульгатор - два типа (№№ 23, 7), дизтопливо и нитрит натрия. Практически приобретение всех компонентов, используемых для приготовления ЭВВ, осуществляется в России, за исключением эмульгаторов. В 2003 г. произведены опытно-промышленные испытания по замене импортных эмульгаторов на отечественные. В результате проведенной работы подобран российский эмульгатор РЭМ, выпускаемый ЗАО НПП "Алтайспецпродукт" г. Бийск. Поэтому в 2004 году производство ЭВВ будет осуществляться с использованием отечественного эмульгатора. Несомненным преимуществом эмульгатора РЭМ является его более низкая стоимость. Цена с учетом НДС и транспортных расходов составляет 100 руб. за 1 кг. Цена импортных эмульгаторов №№ 23, 7 в несколько раз выше и составляет по данным бухгалтерии АГОКа 295,5 руб. за 1 кг. Общие затраты на приобретение эмульгаторов по АГОКу составляют 600000 дол.

Приготовление компонентов и эмульсии для загрузки в СЗМ на стационарном пункте осуществляется в соответствии с "Техно-

логическим регламентом". Выходными продуктами на пункте являются: окислительный раствор, топливный раствор, газогенерирующая добавка и эмульсия. Суммарный объем двух емкостей для приготовления и хранения окислительного раствора составляет 100 т. Наличие емкостей обеспечивает надежную и бесперебойную работу пункта даже при пиковых потребностях карьера в эмульсионных составах. Кроме того, производительность миксера по готовой эмульсии составляет 12 т/ч, поэтому механизированный комплекс в состоянии обеспечить годовую потребность карьера в ЭВВ. Это позволяет полностью отказаться от потребления промышленных ВВ на карьере. Штатное ВВ используется для изготовления промежуточных детонаторов на заоткоске для зарядки неглубоких скважин при проходке съездов и зарядке скважин с проточной водой. В настоящее время на Айхальском ГОКе ведутся работы по сокращению использования штатных ВВ на вышеуказанных переделах работ. Выполненные на карьере "Юбилейный" хронометражные наблюдения за работой СЗМ показали, что полный цикл загрузки исходными компонентами и зарядки скважин осуществляется в течение 280-310 мин. Сокращения времени рабочего цикла и увеличения производительности СЗМ можно достичь за счет строительства и ввода в эксплуатацию растаривающего комплекса АС. В настоящее время институт "Сибцветметниипроект" выполнил проект рас-таривающего комплекса производительностью 10 т/ч и передал его для изготовления в РМЗ ПО КХК "Енисей" г. Красноярск. В 2004 г. планируется запустить в эксплуатацию растаривающий комплекс. Ввод в эксплуатацию растаривающего комплекса позволит сократить время загрузки СЗМ гранулированной АС на 30-40 мин.

Анализ хронометражных наблюдений показал, что для карьера "Юбилейный" необходимо приобрести еще одну СЗМ типа ТТТ. В этом случае парк СЗМ обеспечит ритмичную работу карьера по зарядке скважин и их взрыванию, сможет полностью перейти на отбойку горных пород эмульсионными составами и отказаться от применения промышленных ВВ.

В настоящее время карьер обладает достаточно большим опытом использования штатных и ЭВВ для дробления руды и вскрышных пород. На буровзрывном переделе вопросами, требующими постоянного внимания, остаются получение стабильного гранулометрического состава руды и снижение выхода негабаритных кусков на крепких крупнообломочных известняках, а также на блоках

со смерзшимся верхним слоем горных пород. Разделение карьерного поля по взрываемости является одним из наиболее действенных инструментов оптимизации параметров БВР, так как только при прогнозировании прочностных свойств горных пород и использовании их данных при разработке параметров БВР можно более стабильно добиваться ожидаемых показателей взрыва. Особенно это важно при взрывном дроблении руды, поскольку для нормальной работы мельниц самоизмельчения и фабрики в целом необходимо обеспечение заданной и стабильной кусковатости рудного материала. Кроме того, применение завышенного удельного расхода ВВ на руде может стать причиной снижения сохранности основной продукции в процессе добычных работ в карьере и на обогатительном переделе. Известно, что основным критерием качества взрывного дробления на перекрывающих и вмещающих породах является обеспечение минимума затрат на их отработку, а на руде - заданной кусковатости взорванной горной массы при возможно лучшей сохранности кристаллосырья. Районирование карьерного поля по взрываемости является одним из инструментов достижения вышеприведенных задач. На карьере "Юбилейный" проведена инструментальная и визуальная оценка качества десятков массовых взрывов на всех типах горных пород, выполнен анализ паспортных показателей БВР, также проведен ряд опытно-промышленных взрывов. В результате выполненных работ внедрено расширение сетки скважин в кимберлитах III категории взрываемости без увеличения веса скважинного заряда. Это дало возможность увеличить выход горных пород с одного метра скважины на 7-8 % и одновременным уменьшением удельного расхода ВВ на 10-12 %. Снизилась доля переизмельченной руды, подаваемой на обогатительную фабрику. Сумма экономического эффекта составила 8,3 млн руб. Опытно-промышленные взрывы, выполненные на карьере "Юбилейный" в породах различной взрываемости, подтвердили возможность получения качественного дробления эмульсионными составами. Гранулометрический состав взорванной горной массы при переходе на ЭВВ в целом по карьеру существенно не изменился. Заметного увеличения выхода негабаритных фракций на руде и вскрыше не выявлено.

В целом, принятые на карьере параметры БВР при использовании ЭВВ обеспечивают удовлетворительную работу горнотранспортной техники и обогатительной фабрики. Опытным путем

установлено, что ЭВВ, объем применения которых на карьере превысил 80 %, пригодны для взрывания всех типов горных пород. Ограничения существует только в применении эмулита "Ирегель 1136 Р" в крепких трещиноватых породах, так как многократно зафиксирована частичная потеря скважинного заряда в результате его утечки по трещинам. На карьере самыми сложными для взрывного дробления участками являются диабазы, крупноблочные известняки, зоны разломов, а также кимберлиты IV категории взры-ваемости с большим содержанием ксенолитов. Известно, что для получения равномерного дробления необходимо равномерно разместить заряд ВВ в технологическом блоке. В свою очередь равномерное размещение зарядов в блоке достигается за счет уменьшения сетки скважин и при соответствующем уменьшении диаметра скважин. При использовании эмульсионных составов размещение общей массы ВВ в теле блока происходит более неравномерно, чем при использовании штатных ВВ. Это связано с высокой плотностью ЭВВ. Поднятие высоты заряда за счет увеличения удельного расхода приводит к неоправданному повышению общего расхода ВВ и переизмельчению взорванной горной массы.

Одним из способов поднятия высоты заряда без увеличения удельного расхода ВВ является применение скважин меньшего диаметра.

На карьере существовал опыт бурения скважин диаметром 215 мм станком СБШ-250 МН с переделанным буровым ставом диаметром 180 мм. Однако результаты взрывов не были зафиксированы, так как к этой работе не были привлечены научные подразделения компании АК "АЛРОСА".

В данное время бурение скважин диаметром 215 мм не производится. Как показали полигонные испытания, открытые заряды "Иремекс 560" устойчиво детонируют при диаметре заряда более 160 мм, а заряды "Ирегеля 1136 Р - более 120 мм.

Для проведения опытно-промышленных испытаний при взрывании скважин с уменьшенным диаметром и использованием ЭВВ Айхальский ГОК закупил буровой станок СБШ-190/250-60, который планируется ввести в эксплуатацию в феврале 2004 г.

В 2000-2003 гг. институтом "Якутнипроалмаз" проводились лабораторные и полигонные исследования по выявлению степени влияния параметров БВР на сохранность конечного продукта (кристаллов алмазов) в процессе добычных работ. В результате была

установлена количественная связь между диаметром скважины и величиной зоны негативного влияния взрыва на кристаллы алмазов.

В этой связи, наряду с традиционными для данного карьера параметрами, в перспективе рассматриваются параметры БВР, связанные с использованием эмульсионных ВВ, нового бурового станка СБШ-190/250-60 с диаметром бурения 190 мм и неэлектрической системой инициирования СИНВ с помощью которых предусматривается их оптимизировать.

Исходя из опыта применения ЭВВ на карьере "Юбилейный", можно констатировать, что они позволяют:

- существенно снизить затраты на буровзрывные работы;

- полностью механизировать процесс приготовления ЭВВ и заряжание скважин;

- обеспечить полную взрывобезопасность при приготовлении компонентов и транспортировке их в карьер;

- снизить загрязнение окружающей среды вследствие практически нулевого кислородного баланса ЭВВ;

- исключить транспортировку больших объемов взрывоопасных веществ по железной дороге и водным транспортом из западных районов России.

— Коротко об авторах --------------------

Костырин В.Д. - Айхальский ГОК АК «Алроса»

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Костырин В. Д.