CC BY
65
Н
Открытые горные работы
Взрывное рыхление породных и рудных уступов
Планировка
поверхности.
Сооружение вскрывающих и подготовительных выработок (капитальных и разрезных траншей, полутраншей, котлованов и т.д.)
Строительство
Проходка траншей, строительство котлованов, проходка дорожных выемок
, „„Строительство
УДК 622.81
гидромелиоративных
Планировка поверхности и © Г.В. СекиійЧйсЕн&еІЩаевкїн,
Якимов, Н.В. Мерзликин,
А.А..
тт 2002*
Дробление
фундаментов
ГВ.сеекже*вв(°ЕБнн1Й в кун, А.А.. Якимов,
н.в. Мерзликин
ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
аучно-технический уровень развития ных фракций, нарушение целостности
горного производства в настоящее время достиг той отметки, когда становится необходимым поиск новых прогрессивных технологий рыхления скальных и полускальных горных пород с наименьшими материальными затратами и минимальным негативным воздействием на окружающую среду, что является очень важным при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.
Основным способом подготовки скальных горных пород к выемке остаются буровзрывные работы. Однако и этот способ в традиционном виде имеет ряд существенных недостатков, которые в современных условиях значительно обострились, в частности с экономических, технологических и экологических позиций. В частности можно выделить снижение безопасности труда, значительное увеличение запыленности и загазованности атмосферы участков ведения взрывных работ, неравномерность дробления горных пород и высокий выход круп-
прилегающих массивов и т.д.
Существенного их снижения можно добиться путем локализации, концентрации и интенсификации самого процесса буровзрывной подготовки горных пород к выемке.
Реализации этих принципов в значительной мере может способствовать обоснованная прогрессивная технология взрывного разрушения скальных и полускальных горных пород.
Отличительной особенностью данной технологии является взрывание массива горных пород под отражающим щитом параллельными подошве уступа слоями сверху вниз. При этом мощность каждого следующего слоя возрастает пропорционально массе пригрузки от вышележащих слоев. Характерными чертами данного способа также являются:
- использование горизонтальных (слабонаклонных) сква-жин малого и небольшого диаметра (от 165 до 50 мм);
- отделение взрываемого блока от массива методом предварительного щелеобразования;
- волоконно-оптическая система взрывания с лазерным инициированием зарядов ВВ;
- щит, состоящий из вертикальной секции с противооткатным механизмом и подвешенной на полиспастах горизонтальной секции, выполняется мобильным и монтируется на ходовой тележке экскаватора типа ЭКГ-5.
Предлагаемая технология может с успехом использоваться в тех случаях, когда нужно максимально сохранить целостность массива горных пород за пределами взрываемого блока; при ведении взрывных работ в непосредственной близости от населенных пунктов и коммуникаций; при высоких требованиях к качеству дробления взорванной горной массы и предельному объему пылегазовых выбросов при взрыве и т.д.
Механическая пригрузка взрываемых горных пород податливым отражающим щитом позволяет регулировать величину смещения горной массы и обеспечивает прижатие забойки с усилием, превышающим воздействие продуктов детонации, что в свою очередь, обеспечивает увеличение продолжительности взрывного импульса на 30-40% и за счет этого вдвое повышает энергию на дробление и уменьшает средний диаметр куска на 60-80%. При этом демпфирующими элементами может быть поглощено до 90% энергии взрывного импульса, воздействующей на щит при взрывании верхнего слоя пород, кроме того, что очень важно, практически исключается разлет кусков взорванной горной массы.
Демпфирующие возможности щита для взрыва первого слоя оптимизируются глубиной заложения и величиной массы заряда скважины с учетом допустимой величины подброса щита. Так при массе каждого заряда верхнего слоя в 7-15 кг демпфирующим щитом массой 16-35 т исключается разлет горной массы верхнего взрываемого слоя объемом 150-300 м3.
При взрывании следующего слоя горных пород возникает слой разрушенной горной массы: с одной стороны его нижняя граница служит отражающей поверхностью для волн на-
пряжения и до 25% их энергии отражается в массив следующего взрываемого слоя, кроме того, взорванный слой поглощает энергию волн напряжений; с другой стороны взорванный слой выполняет роль инертной при-гружающей массы, суммирующейся с массой горизонтального демпфирующего щита. Поэтому для каждого следующего слоя увеличивают линию наименьшего сопротивления и массу зарядов с учетом величины пригрузки от вышележащей взорванной горной массы.
В качестве демпфирующих элементов могут быть эффективно использованы гибкие емкости с жидкостью, снабженные каналами для управляемого ее протока. Кроме того, выброс жидкости из деформируемых при взрыве гибких емкостей щита в горную массу сократит объем пылегазовых выбросов в атмосферу. Более эффективного снижения выбросов можно добиться установкой на щите дополнительных устройств пылегазо-подавления. Это особенно актуально для глубоких карьеров, где пылегазовые выбросы в атмосферу карьера достигают 35% от общего объема загрязнения и приводят к многочасовым простоям как оборудования.
Предварительное щелеобразова-ние сокращает объем бурения горизонтальных взрывных скважин (вместо перебура в 1.5-3 м целесообразен недобур до контурной щели около 20 диаметров заряда); предотвращает нарушение массива в глубину.
Волоконно-оптическая система взрывания с лазерным инициированием зарядов ВВ, при использовании которой энергия светового излучения вводится по отдельному световоду в каждый заряд, обеспечивает любую последовательность взрывания заря-
дов группы, а передача инициирующего импульса без дополнительных замедлителей позволяет с высокой точностью выдерживать интервалы от миллисекунд и выше. Оптический взрыватель представляет собой пороховой заряд в прочном корпусе с введенным в него отрезком ДШ и способен выдавать мощный инициирующий импульс, способный сдетониро-вать промышленный заряд ВВ при минимальном импульсе лазера - 0.1 Дж. При этом световод не разрушается (происходит его выбрасывание из прочного корпуса), а технология взрывания под щитом, исключая разлет кусков породы при взрыве, способствует максимальному сохранению целостности световода.
Одним из важнейших преимуществ предлагаемой технологии (в частности для открытых горных работ) перед традиционной технологией рыхления горных пород массовым взрывом скважинами большого диаметра является существенное снижение ширины рабочей площадки и нарушений массива в глубину, а также повышение степени дробления пород взрывом (при использовании щита шириной 10 м ширина рабочих площадок уменьшается на 30-40 м, за счет чего на 6-10° увеличивается угол откоса рабочего борта карьера, а усредненный эксплуатационный коэффициент вскрыши может быть снижен на 0.3-0.5 м3/м3.
Кроме этого следует отметить, что взрывание добычных блоков сложного строения зачастую осуществляется совместным взрыванием на открытый забой, что предопределяет существенное нарушение природной геолого-морфологической структуры и контуров рудных тел. Предлагаемая технология позволяет существенно
Область применения новой технологии ведения буровзрывных работ
поднять уровень информативности взорванного массива в аспекте его трансформации, что, в конечном счете обуславливает значительное повышение качества выемочных работ. Исходная информация о строении взрываемого массива может быть получена в процессе бурения взрывных скважин.
Данный способ рыхления горных пород на карьерах может быть реализован как при использовании цикличной или циклично-поточной, так и поточной технологии производства горных работ, поскольку взрывание скважин уменьшенного (до 100-150 мм) диаметра обеспечивает размер кондиционного куска в 200-300 мм, что соответствует требованиям поточной технологии выемки горных пород скального типа.
При новом способе рыхления возможно применение буровой и зарядной техники в виде самостоятельных агрегатов, серийно выпускаемых для подземных работ (типа УБШ-504 или высокопроизводительные его зарубежные аналоги), а также специально разработанных самоходных агрегатов, объединяющих все операции по бурению, зарядке и укрытию взрываемого участка массива, что особенно актуально при ведении взрывных работ вблизи населенных пунктов, различного рода коммуникаций и т.д.
Ориентировочная стоимость комплекса оборудования для обуривания, зарядки и укрытия взрываемого горизонтальными зарядами массива не превышает стоимости экскаватора ЭКГ-8И.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------------------------------
Секисов Геннадий Валентинович — доктор технических наук, профессор, институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск. Шевкун Е.Б. — профессор, доктор технических наук, ИГД ДВО РАН, г. Хабаровск.
Якимов А.А. — аспирант, ЧитГТУ, г. Чита.
Мерзликин Н.В. — аспирант, ЧитГТУ, г. Чита.
