CC BY
20
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 113 •%()
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ В КАРЬЕРАХ ТОМСКОГО РАЙОНА
М. к. ЦЕХИН
(Представлено научно-технической конференцией по использованию минеральных ресурсов Томского экономического района)
Внеочередной XXI съезд КПСС наметил грандиозную программу промышленного и гражданского строительства в нашей стране. Важное место в выполнении этой программы отводится промышленному и жилищному строительству, а также строительству дорог в Сибири. Заметно расширилось за последние годы строительство в Томской области и особенно в областном ее центре—городе Томске. С каждым годом растет потребность города в местных строительных материалах, добыча которых осуществляется взрывным способом. Особенно возрастает потребность в бутовом камне для кладки фундаментов,строительном щебне и известняке для получения извести. Так, если в 1940 году город потреблял лишь 2500—3000 м'г строительного камня, то в 1959 году потребность его достигла 60000 мА.
В настоящее время карьер в районе Степановки является пока единственным в Томске горным предприятием по добыче бутового камня и щебня. Месторождение расположено около города Томска, в 2 кму к востоку от станции Томск-1.
Площадь карьерного поля составляет 27,5 га. Участок имеет форму крутого водораздельного мыса, омываемого с трех сторон водами реки Ушайки и вытянутого в северо-восточном направлении. Участок имеет крутые склоны и резко выполаживается к долине. На севере он граничит с лесной дачей Томского горлесхоза. Разработка месторождения производится со стороны восточного и западного склонов участка. Основные производственные сооружения, а также жилые помещения размещены в южной части месторождения. С городом карьер соединен автодорогой, служащей основной магистралью для транспортировки камня и щебня на строительные площадки.
В геологическом отношении Степановское месторождение бутового камня представлено песчано - глинистой тфлщей нижнего карбона. Песчаники залегают в глинистых сланцах в виде отдельных сильно рас сланцованных в поперечном направлении пачек мощностью от нескольких сантиметров до 10 м и более. Вся толща имеет северо-восточное простирание и крутое падение на восток под углом 53—89°.
Песчано-глинистую толщу рассекает дайка кварцевого монцо нит-порфира мощностью 27 м (с учетом 6 м выветрелых пород, пригодных для переработки на щебень). Длина дайки по простнра
нйю 189 м, падение, почти вертикальное. Коэффициент крепости по род по шкале проф. М. М. Протодьяконов^ колеблется от 2 до 6 Мощность наносов—от 1,7 до 10,0 м.
Общие запасы месторождения на 1 января 1957 года составляли 872000 лг\ из которых около половины имеют промышленное значение. Большая часть песчаника верхних слоев имеет низкое качество, содержит много прослойков суглинков, обладает недостаточной механической прочностью (170 200 к?¡см2).
Горные работы в карьере ведутся в основном в одну смену. Они выполняются, персоналом, состоящим из одного бурильщика, 8 - 4 забойщиков, комп рессорщика, взрывника, машиниста экскаватора, по-мощника машиниста и горного мастера.
Отбойка камни производится взрывным способом.
В основании забоя, представляющего собой крутой (в 6о -70 ) уступ, высотой в 27 метров, выбуривается 12 ряда горизонтальных или слабо наклонных шнуров в 2,Г> 3,0 м, диаметром 36 42 мм Обрушение уступа достигается последовательным взрыванием зарядов, производимым огневым способом. В каждый шпур размещается 2,0 -2,5 кг аммонита № в.
В результате первичного рыхления и последущей оборки нависших глыб и заколов в основании уступа образуется навал щебня, бута и крупных глыб, линейные размеры которых колеблются от нескольких, десятков сантиметров до 2 5 метров. Характерно, что крупные глыбы, полученные в результате первичной отбойки, составляют здесь до 50-—60% объема всей обрушенной горной массы и для доведения до кондиционных размеров требуют вторичного дробления накладными зарядами.
Расход RB на кубометр бута и щебня колеблется от 200 до 300 граммов.
И течение смены бурильщик ручным бурильным молотком РГ1-17 ллн ОМ-500 пробуривает 9 16 шпуров, длиной 2,5—3.0 м. При сменной
норме в .>-1-82 м"' (в зависимости от крепости породы) фактический выход ра;фушенной горной массы с комплект шнуров достигает 100--120 яг и с I ног. м. шнура ■ 2- -4 л\
Себестоимость камня франко - самосвал па погрузочной площадке карьера за 1958 год составила 10 руб. 99 кои. за i
Анализируя буровзрывные работы в карьере, нетрудно убедиться в том, что принятый здесь шнуровой метод для уступа высотой почти и 30 ж сложенного породами, склонными к самообрупзопшо, является нецелесообразным и опасным для работающих. Возникает необходимость в повторном рыхлении большого количества, глыб песчаника и моицонит-иорфира. Затруднены и опасны погрузочные работы. После взрывания нижних рядов шпуров в уступе образуется крутой па вес, повышающий опасность от самообрушения пород в момент погрузки.
Благодаря наличию в кровле неубранных наносов обрушенная порода загрязняется глиной, дерном, осложняется работа карьера, снижается качество получаемого каменного материала.
i Указатели хорошей,» взрыва характеризуются максимальной безопасностью и экономичностью работ. В связи с этим основными требованиями, предъявляемыми к буровзрывным работам в карьере,, должны быть:
а) нормальное первичное дробление взорванной массы при оптимальной для данных условий высоте уступа;
б) нормальный отрыв породы по подошве и сохранение профиля всего уступа;
в) соблюдение оптимальной ширины и высоты развала взорванной массы;
г) максимальное сокращение объема вспомогательного бурения и взрывания, в том числе взрывания накладными зарядами;
д) обеспечение производительной работы экскаватора;
е) сокращение затрат времени, груда, энергии и материалов (в том числе взрывчатых) на единицу продукции.
Опыт работы многих карьеров малой и средней производительности убедительно показывает, что эти требования выполнимы. В целях повышения эффективности буровзрывных работ в карьерах Томского экономического района следовало бы прежде всего заменить шпуровой метод методом взрывания колонковых зарядов в скважинах небольшого диаметра. Это особенно важно в связи с намечающимся развитием добычи бутового камня в районе мощного Ларин ского месторождения крепких песчаников в 20 км от города Томска и известняка в районе Каменьского месторождения.
Вертикальные и наклонные скважины диаметром в 100 мм мож но успешно бурить новым высокопроизводительным бурильным агрегатом БА-100. В этой машине применен ударно-вращательный погружной пневматический молоток М-1700. Агрегат состоит из станка, укрепляемого на распорной колонке (для подземных условий бурения) или на передвижной тележке (в условиях бурения в карьере), става штанг и пневматического молотка с бурильной коронкой. При бурении став штанг с закрепленным на нем молотком приводится во вращение и подается на забой скважины. Сжатый воздух и вода (воздушно-водяная смесь) под рабочим давлением в 5—6 атм подается по внутренней полости штанги. Станок достаточно удобен в работе и имеет относительно небольшой вес (220 кг.)
Промышленные испытания агрегата на руднике Темир-Тау (Горная Шория) показали, что он лаже при крепких породах (/-■- 10 18) обеспечивает сменную производительность в 12—23 пог, м скважины на станок |1|. При среднем выходе руды и породы в 10,2 мл на I пог. м скважины сменная производительность агрегата составляет 120- 240 м'л и является весьма высокой (5 сравнении с показателями, получаемыми на Степановском карьере, хотя здесь породы отли чаются незначительной крепостью (/-2—5).
П| и использовании бурового агрегата БА-100 имеется возможность принять любую высоту уступа в пределах до 30 метров и бу рить скважины параллельно откосу уступа.
Распо ожение скважин параллельно откосу уступа и рассредото ченное расположение заряда по всей ллине скважины, как показал опыт ведения взрывных работ на Блявинском карьере [2], позволяет значительно улучшить дробление пород, до минимума сократить вторичное рыхление и удельный расход ВВ, сохранить постоянным угол откоса борта уступа, устранить образование заколов и уменьшить трудоемкость оборки забоев. Надо заметить, что для карьеров большой производительности в настоящее время гамеч ется использование мощных самоходных бурильных машин БМ-150 КС с погружным перфоратором М-1 оО. 11роизводительность эт< й машины по данным технической характеристики для пород крепостью 10—12 по шкале проф. М. М. Протодьяконова достигает 60—70 м в смену [3]..
Важным резервом буровзрывных работ при взрывании зарядов в глубоких скважинах, как установлено многочисленными данными отечественной и зарубежной практики, янляется также коюткозамед-ленное взрывание зарядов [4, 5, 6, 7]. В настоящее время на горные предприятия страны поставляются стандартные электродетонаторы ко-
роткозамедленного действия с интервалами замедления в 25, 50, 75, 100, 150 и 200 м/сек. Опыт показывает, что интервал замедления в 25 м/сек для последовательного взрывания зарядов в скважинах, отстоящих одна от другой на 5—6 м, является оптимальным.
Короткозамедленное взрывание позволяет в значительной мере управлять действием взрыва, обеспечивает снижение сейсмического эффекта, уменьшение выхода негабарита и получение более кучного развала взорванной горной массы. Оно значительно уменьшает образование заколов, забой лучше подготавливается и оконтуривается для последующего бурения скважин. Обеспечивается возможность эффективного взрывания как при однорядном, так и. при многорядном расположении скважин. Как показывает опыт работы карьеров треста „Союз-асбест," Амвросиевского, Каракубского, Кара-Таусского и многих других, в том числе зарубежных, короткозамедленное взрывание дает возможность вести горные работы с большей безопасностью, значительно увеличить производигельпость труда и снизить себестоимость добычи полезного ископаемого.
Состоявшееся 26—28 ноября 1958 года в Москве научно-техническое совещание по вопросам теории и практики короткозамедлен-яого взрывания, созванное Междуведомственной комиссией по взрывному делу АН СССР и Всесоюзным научно-техническим горным обществом, рекомендовало широкое внедрение этого способа взрывания в практику как подземных, так и открытых горных работ.
По заключению Производственно-экспериментального управления Союзвзрывпрома, сделанному на основе проведенных многочисленных наблюдений, особенно хороший результат получается при коротко-замедленном взрывании пород в уступе „через скважину44.
Анализ практики и технико-экономические показатели буровзрывных работ на карьерах небольшой производительности, подобных карьерам Томского района, показывают, что наилучшее дробление породы в результате первичного взрыва, высокая rip■-изводительность при достаточно хорошей экономичности и безопасности работ могут быть достигнуты при следующих условиях.
Высота уступа при вертикальных скважинах—8 —10 м\ при скважинах. параллельных откосу уступа, —10—15 м. Известно, что даже
на крупных карьерах вы, ота уступов принимается в пределах 10.....35 м.
Правда, имеются примеры хорошей работы карьеров при значительно большей высоте уступов, по они единичны и характерны дли определенных горногеол )гич,!ски>; условий. Так, например, на карьерах Амвросиевского цементного завода (Сталинская область, УССР) уступы, сложенные мергелем, имеют высоту 20 м и более. В виду слабой устойчивости откосов применение вертикальных скважин здесь оказалось невозможным, так как в нижней части уступа необходимо помещать очень сильные сосредоточенные заряды, разрушающие массив за линией скважин. Переход на взрывание колонковых зарядов н наклонных скважинах {d —130—135 мм\ параллельных уступу, уменьшил величину сопротивления но подошве на 8—10 Ж В связи с. этим появилась реальная возможность эффективно разрабатывать месторождение уступами высотой до 25 м с применением самоходных станков вращательного бурения КА-2М-300, установленных на тракторных гусеничных тележках.
При вертикальном расположении скважин в разрезе 2 „Вол-чанскуголь" хорошо зарекомендовала себя схема, совмещающий дробление основной части массива котловым зарядом в подошве уступа с колонковыми зарядами, производящими дробление верхней части массива и заоткоску вновь образуемой боковой поверхности уступа,
го
í-i породах крепких и монолитных, когда борт уступа почти вертикален, эффективно используются вертикальные скважины с перебуром или с котловым расширением в основании. Однако, как показывает опыт работы карьеров, лучшие результаты для высоких и недостаточно устойчивых уступов дает расположение скважин, параллельное откосу уступа.
Вес заряда для вертикальных скважин может быть вычислен по удельному расходу ВВ „«?" и объему взрываемой породы
Н
Q=q Wa -—— ,/сг, sin а
где q расход ВВ на 1 мл взрываемой породы в плотном теле, кг\
W~ расчетная линия сопротивления по подошве, м\
а-расстояние между скважинами в ряду, м;
а—угол наклона откоса уступа;
И—высота уступа, м.
Вес заряда по длине зарядной емкости скважины
Q = T ^зар!
ъ d- .
.¿ де —------А—вес заряда в одном метре скважины, кг\
4
rf—диаметр скважины, м\ Д—плотность заряжания, кг\м*\ hap—длина заряженной части скважины, м (для уступов высотой в пределах 10—20 м, /зар —0,7 Н).
Параметры сетки скважин могут быть рассчитаны по уравнению
V¡ -л/: \/ qm
здесь: а;—коэффициент заполнения скважины зарядом;
т= — показатель сближения зарядов. Величину его рационально принимать равной: 0,8—при плотных монолитных породах и при породах с горизонтальной слоистостью; 1.0—1.2—при породах с вертикальной слоистостью, параллельной фронту забоя; 0,6—0,8—при породах с вертикальной слоистостью, перпендикулярной фронту забоя.
При наклонном расположении скважин в уступе ме*?одика расчета зарядов остается аналогичной.
Заряд в интересах более равномерного дробления породы по всему уступу целесообразно рассре юточивать. Положительный опыт работы Еленовского рудоуправления указывает на целесообразность размещения сО—80% заряда в нижней половине скважины и 40—20% — в верхней. Длина столба разделяющей забэйки обычно принимается примерно в 15% высоты уступа, а высота столба основной забойки в устье скважины—равной или несколько большей линии наименьшого сопротивления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дехтярев С. И. и Чиня кал Н. А., Горный журнал, № 1, 1956.
2. Б ы ч к о ii Ф. М- П рный журнал, №4. 19 ^б.
3. Емельянов П. М., Кузнецов С. Н. Горный журнал, № 5, 1959.
4. Ст у гарев А С. Уголь, Nz 1 '59.
5. Л е в ч и к С. П., Горный журн 'л, № II, 19 6.
6. К о в а ж е н к о в А. Ь., П у г о А. М., Доке М. Е„ Вертлейб Л. К. Го рный ■ журнал, № 4, 19 >7.
7. Кушнарев Д. М., Горный журнал, Ms б, 1957.
