CC BY
25
© С.Д. Викторов, В.М. Закалинский, 2008
УДК 622.011
С.Д. Викторов, В.М. Закалинский
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРУШЕНИЯ ВЫСОКИХ УСТУПОВ КРУПНОМАСШТАБНЫМИ ВЗРЫВАМИ
Семинар № 4
Практика открытых горных работ, базирующаяся на совершенствовании одних и тех же приемов, методов, оборудования и взрывчатых материалов, приблизилась к рубежу, когда сетка, диаметр скважин и техника бурения практически подошли к своему пределу, обусловленному опережающим увеличением веса и габаритов бурового станка к его диаметру. Вследствие этого качество дробления отбитой горной массы, привязанное к параметрам отбойки, так же подошло к стабильному пределу и существенно его улучшить затруднительно. В условиях же рыночных отношений и естественного понижения горных работ на ряде горных предприятий в современных условиях становится все более актуальной проблема роста производительности труда и снижения стоимости добычи полезных ископаемых. От результатов процесса разрушения массива руд зависит эффективность всех последующих технологических процессов их добычи, переработки и технико-экономические показатели работы горного предприятия в целом. В связи с этим разработка месторождений с более совершенными технологиями разрушения массивов горных пород является стратегическим направлением в повышении эффективности работы горных предприятий.
Решать стоящие в современных условиях перед горными предприятиями задачи простым совершенствованием способов добычи полезных ископаемых оказывается недостаточно.
Представляет интерес в этой связи развитие буровзрывных работ в виде крупномасштабной взрывной отбойки, под которой в подземных условиях [1-4], в отличие от мелко - и среднемасштабной, при которых диаметр взрывных скважин не превышает 150 мм, а ЛНС - 4 м, условно понимается отбойка рудных блоков с увеличенными (укрупненными) параметрами, которую целесообразно осуществлять зарядами большого диаметра ^ > 150 мм), а также камерными и эквивалентными им по массе зарядами ВВ, размещаемыми в полостях различных конструкций, конфигураций и способов образования. На открытых работах под крупномасштабной отбойкой условно понимается массовое взрывное разрушение массивов горных пород высокими уступами технологичной высоты (Н >20 м) крупными зарядами ВВ, размещаемых по расширенной сетке (на > 20 % сверх оптимальной для используемого бурового оборудования и диаметра 250 ± 50 мм скважин) в скважинах диаметром > 300 мм или в полостях различных конструкций и форм, при взрыве ВВ
в которых достигается эффект взрыва скважинного заряда соответствующего диаметра (например, в пучках сближенных скважин, котловых полостях и т.п.) и применением соответствующих технологий и погрузочнотранспортной техники.
Важнейшим здесь является новый подход в управлении действием взрыва с элементами его универсальности в виде практически неограниченного (в разумных пределах) увеличения на базе имеющегося бурового оборудования условного (реализуемого при взрыве) диаметра заряда (сверх номинального штатного) и возможностью одновременного изменения направленности энергии взрыва. Последнее достигается варьированием схемами расположения сближенных скважин в группе при бурении и, соответственно, формой (конфигурацией) заряда и волны напряжений в поперечном сечении при взрыве, что позволяет гибко удовлетворять разнообразным требованиям со стороны горных технологий. Увеличенным размерам заряда соответствует увеличенный масштаб приходящейся на него отбиваемой части массива в виде выемочной единицы с параметрами отбиваемого слоя.
Для решения указанной выше проблемы была предложена, всесторонне исследована и реализована новая технология ведения горных работ с существенным увеличением масштабов взрывной подготовки горного массива к выемке. Были опробованы различные способы увеличения масштабов взрывания вплоть до использования варианта, при котором одним массовым взрывом подготавливается к последующей выемке полу - и годовой объем добычи горной массы на руднике.
Такая технология потребовало решения ряда принципиальных во-
просов, включая проблему качества дробления горной массы при крупных взрывах и управления процессами перехода энергии различных взрывчатых веществ в окружающий массив.
Был выполнен анализ влияния масштаба взрыва на показатели дробления горной породы, окружающей заряд. Установлены новые закономерности изменения степени дробления, позволившие в определенных горных породах и условиях взрывания при увеличении соответственно масштабу отбойки энергии зарядов сохранять качество дробления горной массы практически неизменным [5].
Найдено, что при использовании химических взрывчатых веществ показатели дробления в значительной степени определяются амплитудой волны напряжения, распространяющейся по горной породе, связанной со скоростью детонации зарядов ВВ. Так как при увеличении массы химического ВВ скорость детонации зарядов не изменяется и амплитуда волны напряжения остается постоянной, то. при увеличении масштабов взрывания нет излишнего переизмельчения горной породы . С другой стороны, как показали специальные исследования, при изменении масштаба взрывного воздействия происходит смена механизма разрушения среды, следствием чего при крупномасштабном взрывном разрушении массивов горных пород очень крупными зарядами ВВ проявляется слабая зависимость равномерности дробления от его мощности в широком диапазоне изменения величины заряда [3, 4]. Максимальный размер куска при этом близок к размеру кондиционного куска на горном предприятии и вблизи границы зоны разрушения приближается к размеру естественных отдельностей в массиве, что значительно упрощает прогноз гранулометрического состава круп-
Рис. 1. Параметры расположения скважинных зарядов при взрывании с подпорной стенкой
номасштабных взрывов. Эти исследования, использованные в новом принципе расчета зарядов при крупномасштабных параметрах отбойки, основанном на учете масштабного эффекта, под которым понимается нелинейность связи между геометрическими и энергетическими параметрами взрывания, позволяют обеспечивать (сохранять) одинаковую степени дробления горной массы [5]. Полученная возможность получения мелкого дробления при взрывной подготовке горного массива к выемке зарядами большой массы, особенно актуальная [6], задействована при разработке технологии разрушения высоких уступов крупномасштабными взрывами.
Рис 2. Технологическая схема отработки развала взорванного 30-метрового уступа с подпорной стенкой («Низ» - ЭКГ15, «Верх» - ЭГ)
На рис. 1 и 2 представлены некоторые варианты технологии взрывного разрушения уступов крупномасштабными взрывами, в том числе с заменой одинарных скважин большого диаметра пучками сближенных скважинных зарядов, реализованных на одном из открытых рудников ближнего зарубежья. На рис 1. представлены принятые параметры сетки скважин и величины перебура на 30метровом уступе при взрывании без подпорной стенки при обработке 1 и 2 рудных залежей в карьере. Первый ряд скважин представлен схемой отбойки парами расходящихся скважин, пробуренных в вертикальных параллельных плоскостях. На рис 2. представлены параметры развала при
взрывании 30-метрового уступа без подпорной стенки с возможностью разработки взорванного забоя экскаваторами ЭКГ-15, ЕХ-3500, КН-200.
Таким образом, основы технологии крупномасштабной взрывной подготовки блоков к выемке, включаю-
1. Трубецкой КН., Викторов С.Д., За-калинский В. М. Новая концепция совершенствования буровзрывных работ на подземных рудниках // Горный журнал. - 2002. - №9.
2. Бронников Л.М., Спивак А.А. Перспективы и возможности применения крупномасштабных взрывов в геотехнологии. // ФТПРПИ. - 1983. - №1.
3. Адушкин В.В., Спивак А.А. Геоме-хани при высокоуступной технологии открытых горных работ на основе применения кранлайнов ка крупномасштабных взрывов. - М., Недра, 1993. - 319 с.
4. Крупномасштабные взрывы на удароопасных месторождениях /Еременко А.А.,
щие новые способы взрывного разрушения и буровую технику, открывают перспективу развития нового в современных условиях направления в буровзрывных работах при разработке крупных месторождений полезных ископаемых открытым способом.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Еременко В.А., Викторов С.Д., Закалинский В.М., Филиппов П. А. // Горный журнал. -2002.- №1.
5. Викторов С.Д., Галченко Ю.П., Закалинский В.М., С.К. Рубцов. Разрушение горных пород сближенными зарядами / Под ред. акад. К.Н. Трубецкого. М.:000 Издательство «Научтехлитиздат», 2006. - 2006. 276 с.
6. Высокоуступная технология открытых горных работ на основе применения кранлайнов / К.Н. Трубецкой, А.Н. Домбровский, И.А. Сидоренко, Н.П Сеинов, Н.Н. Киселев // Горный журнал 2005. -«№ 4. ГТТТте
— Коротко об авторах-----------------------------------------------------------------
Викторов CM. - доктор технических наук, профессор, зам. директора ИПKOH PAH (Москва),
Закалижкий В.М. - доктор технических наук, вед. научный сотрудник ИПKOH PAH
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 4 симпозиума «Неделя горняка-2007». Pецензент д-р техн. наук, проф. C.A. Гончаров.
