CC BY
21УДК 622.235: 622.261
Худойбердиев Ф.Т.,Махмудов Д.Р., Каримов Ё.Л., Тургунов Б.Б.
ВЛИЯНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА КАЧЕСТВО БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
Худойбердиев Ф.Т. - базовый докторант, Махмудов Д.Р. - д.ф.т.н.. (ТГТУ им. И.Каримова); Каримов Ё.Л.-и.о.доцента (КарИЭИ); Тургунов Б.Б.- магистрант (ТГТУ им. И.Каримова)
Мацолада кон лауимларини бургилаш ва портлатиш усули билан утишда геологик омилларнинг таъсири буйича аналитик тадцицотлар келтирилган. Нафацат кон лауимларини утишда, балки фойдали цазилмаларни цазиб олиш ишларида уам шпурлардан фойдаланиш коэффициенти (ШФК) бургилаш ва портлатиш ишларининг асосий курсаткичларидан бири уисобланади. Ушбу тадцицот ишида юцоридаги айтиб утилган курсаткичга таъсир этувчи бир геологик омиллар келтириб утилган.
Калит сузлар: тог жинси, тог жинсларининг структураси, бургилаш ва портлатиш ишлари, тог жинсларининг петрографик тури, дарздорлик, ШФК, портловчанлик.
Analytical studies of geologicalfactors affecting the quality of drilling and blasting operations during mining are carried out in the work. One of the main indicators of efficiency in mining, but also in the extraction of minerals by underground method is the utilization factor of the hole (KISH). A number of geologicalfactors that affect this and other values are given.
Key words: rock, rock structure, drilling and blasting, petrographic type of rocks, fracturing, KISH, explosivity.
Одним из основных проблем при проведении горных выработок является разрушение горного массива. Буровзрывные работы (БВР) являются основной и первой ступенью в схеме технологических процессов при проведении горных выработок. В зависимости от того, на каком уровне корректно рассчитаны параметры БВР могут изменяться техникоэкономические показатели проведения горных выработок.
Взрывные работы применяются как основной способ разрушения горных пород не только при проведении подземных горных выработок, но и в гидротехническом строительстве тоже. Большой вклад в развитии науки разрушения горных пород взрывом свой вклад внесли как зарубежные, так и отечественные ученые.
Эффективное разрушение горных пород взрывом при проведении горных выработок возможно лишь при наличии информации о факторах, которые непосредственно влияют на качество взрыва. Многие ученые занимавшиеся разрушением горных пород по-разному характеризуют эти факторы[1].
До настоящего дня одним из основных показателей эффективности не только при проведении горных выработок, но и при добыче полезных ископаемых подземным способом является коэффициент использования шпура (КИШ), который отражает отношение величины подвигания забоя за взрыв к глубине заложения шпуров [2]. Таким образом, появляется необходимость выделения ряд факторов, которые воздействуют на эту и другие величины.
Авторы в своей работе [3] приводят два основных геологических фактора, которые оказывают влияние на взрываемость горных пород:
1 .петрографический тип пород;
2. трещиноватость.
Петрографический тип горных пород определяется минеральным составом и текстурноструктурными особенностями, то есть, в конечном счете генезисом пород [4]. Данный фактор обуславливает физико-механические свойства горных пород, прежде всего их крепость, которая при равенстве всех остальных условий оказывает решающее влияние на взрываемость.
Главные генетические серии пород (магматическая, метаморфическая и осадочная) отличаются друг от друга по прочностным характеристикам. Прочность этих пород снижается в указанной последовательности их перечисления [5].
Внутри каждой генетической серии горных пород существует огромное число петрографических типов пород, каждая из которых имеет свою прочность и сопротивляемость разрушению при взрыве. С увеличением таких типов пород на месторождение становится сложным их пространственное взаимное расположение и это привлечет за собой трудности по районированию месторождения по взрываемости.
Трещиноватость массива как основную характеристику объекта в разное время изучали А.Ф. Суханов, Л.И. Барон, Г.П. Демидюк, Б.Н. Кутузов, Ф.И. Кучерявый, В.К. Рубцов и многие другие [6].
Трещиноватость принята в работах авторов[7] в качестве определяющего критерия при разработке шкалы взрываемости.
Трещины в горных породах существенно влияют на физическое состояние горных пород и и их упругопластические свойства [8]. По мнению авторов [9], ширина трещины на порядок больше превосходит межатомные расстояния в кристаллический решетке.
С позиции механики сплошной среды трещины - это поверхность раздела на которой претерпевают разрыв напряжения, деформации, смещения [10].
По генезису и протяженности выделяют пять классов трещин:
-Трещины 1-го класса. Являются следствием дефектов кристаллической решетки, зарождающихся в процессах возникновения и развития отдельных кристаллов. Имеют протяженность в пределах от 1 • 10-9 до 1 10-5м;
-Трещины 2-класса (микротрещины). Возникают как следствие дефектов межкристаллического цемента в процессах диагенеза осадков или кристаллизации магм. Имеют протяженность в пределах от 1 • 10-5 до Т 10-2м. Влияют на сопротивление горных пород при бурении, разрушении и измельчении в дробилках;
-Трещины 3-класса (макротрещины). Являются следствием метаморфизма пород, уменьшения объема пород при остывании магматических лав и интрузий, тектонических процессов, проявляющихся при развитии земной коры, воздействий на массив горных пород в процессах ведения горных работ, а также выветривания. Имеют протяженность от 110-2 до 1102м. Трещины этого класса наиболее существенно влияют на эффективность взрывания массива горных пород. Эти трещины могут быть заполнены разрушенной породой, воздухом, водой, что при прочих равных условиях могут резко изменить характеристики сопротивляемости массива действию взрывной нагрузки;
-Трещины 4-класса (разрывы). Являются следствием глубинных подвижек массивов горных пород в процессах формирования земной коры. Имеют протяженность от 1102 до 1 103м. Чем длиннее трещины разрыва, тем больше степень дробления горных пород;
-Трещины 5-класса (крупные тектонические разрывы или региональные трещины). Являются следствием региональных тектонических процессов. Имеют протяженность от 1103 до 1105м. Линейные размеры этих трещин превышаю размеры объектов, рассматриваемых в процессах добычи полезных ископаемых.
Таблица 1
Характеристика горных пород по трещиноватости
Характеристи ка массивов горных пород Класс Характеристика трещин, их генезис Параметры трещин, м Характерис тика сети трещин
Протяжен- ность Раскрытие Расстоя ние между трещина ми
Монолитные 1 Дефекты кристаллической решетки 110-9-110-5 110-9-110-5 110-8-110-9 Системная
2 Дефекты межкристаллического цемента 110-5-110-2 110-5-110-3 110-8-110-2 То же
Трещиноватые 3 В результате метамор-физма, тектонических процессов, выветривания, искусственного нарушения горных пород в процессах ведения горных работ 1-10-М-102 1-10-М-10-1 110-М10-0 Системная и хаотическая
Нарушенные 4 Г лубинные тектонические подвижки земной коры 110М103 110-3-110-1 110-1-110-1 Полигональна я и хаотическая
5 Региональные тектонические процессы в земной коре 1-103-н-105 1103-1100 110-1-110-0 Полигональна я
С точки зрения генезиса выделяют первичные (эндогенные) трещины и экзогенные трещины. Эндогенные трещины образуются:
- в момент формирования породы (например: как следствие остывания магматической породы);
-тектонические, формирующиеся на всем протяжении длительной истории существования горной породы.
Экзогенные трещины формируются на последнем этапе развития горной породы как следствие денудации выветривания. На основании вышеизложенного общая характеристика горных пород по трещиноватости представлена данными таблицы 1 [10].
Многие горные породы различаются степенью трещиноватости. Трещиноватость существенно влияет на технологию ведения горных работ, в вязи с чем трещиноватые породы в обобщенном виде подразделяются [11] на пять технологических категорий, которое приведено на таблице 2.
Таблица 2
Классификация массивов горных пород по степени трещиноватости
Катего рия трещи нова- тости Степень трещиноватости (блочности) массива Среднее расстояние между трещинами, м Удельная трещинова -тость, м-1 Содержание (%) в массиве отдельностей размером, мм
+300 +500 +700 +1000 +1500 +2000
I Чрезвычайно трещиноватые (мелкоблочные) < 0,1 > 10 < 10 < 5 > 0 - - -
II Сильнотрещино-ватые (средне-блочные) 0,1-0,5 2-10 10-70 5-40 < 30 < 5 > 0 -
III Сильнотрещино-ватые (крупно-блочные) 0,5-1,0 1-2 70-100 40-100 30-80 5-40 < 10 > 0
IV Малотрещинова-тые (весьма круп- ноблочные) 1,0-1,5 1,0-0,65 < 100 < 100 < 100 О О т О -t 10-50 < 10
V Монолитные (исключительно крупнобочные) > 1,5 < 0,65 < 100 < 100 < 100 < 100 < 50 < 10
Таблица 3
Виды нарушенных горных пород в зависимости от степени разрушения
Горные породы Краткая характеристика степени разрушения Коэффициент разрыхления Линейные размеры кусков, м
Связновзорванные Массив полностью не разрушен, увеличена лишь трещиноватость массива, в значительной степени сохранены сцепления между отдельностями 1,03-1,1 1,0-1,5
Крупновзорванные Силы сцепления между отдельностями и кусками отсутствуют, но блоки и куски зажаты во взорванной массе и существуют силы сцепления по неразрушенным природным трещинам 1,2-1,3 1,0-1,5
Мелковзорванные Отдельные куски зажаты во взорванной масссе, благодаря чему и существуют некоторые силы сцепления 1,4-1,65 0,6-0,7
Раздробленные Породы практически полностью лишены сцепления, обладают хорошей сыпучестью 1,5-1,6 0,2-0,3
Мелкораздробленные Формируются при рассеве полезных ископаемых по крупности, силы сцепления отсутствуют полностью 1,6-1,85 0,1-0,2
Разрыхленные мягкие Силы сцепления потеряны полностью, но по мере складирования склонны к уплотнению и повышению 1,15-1,3 -
сцепления
Для нарушенных горных пород характерно появление новых составляющих фаз, формирование нового порового пространства, заполненное жидкостью или воздухом. В зависимости от характера формирования и заполнения этого пространства, а также в связи с полным отсутствием сил сцепления между частицами физические свойства нарушенных горных пород изменяются по сравнению с той же горной породой в монолитном состоянии. В зависимости от степени разрушения различают [9] следующие виды нарушенных горных пород (таблица 3).
Еще одним из геологических факторов, который влияет качество взрывных работ, это обводненность [12]. На практике подземной разработки этот случай наиболее четко проявляется во время сезонных осадки и при пересечении водоносных горизонтов. Однако до настоящего дня не существует каких-либо рекомендаций, а также нормативного документа которое дало бы количественную оценку изменения взрываемости в зависимости от его обводненности.
При насыщении массива горных пород водой изменяются его упругие характеристики, а именно скорость продольных волн, при этом изменяется фактическое значении акустического показателя трещиноватости массива, что можно интерпретировать как условное изменение трещиноватости массива с соответствующим изменением сопротивляемости массива взрывному разрушению.
Заключение. Для этого необходимо установить закономерности, характеризующие изменение взрываемости массивов горных пород различной степени обводнености и выбора на их основе критериев, позволяющих определить параметры взрывных работ, которые обеспечивают эффективность взрывной отбойки.
Кроме этого целесообразно:
-использовать акустического показателя трещиноватости в зависимости от обводненности массива для оценки и расчета параметров взрывных работ;
-обобщение и анализ теоретических и экспериментальных исследований и опыта ведения БВР;
- проведение лабораторных и промышленных экспериментов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Масаев Ю.А., Кузнецова К.В. Анализ факторов, влияющих на обеспечение качества разрушения горных пород при сооружении горных выработок // Материалы международной научно-прктической конференции «Инновации в технологях и образовании». Белово-2012. С.173-176
2. Барон Л.И., Демидюк Г.П., Лидин Г.Д. и др. Горное дело. Терминологический словарь.-М.: Недра, 1981. 479 с.
3. Дунаев В.А., Ермолов В.А. Геологические факторы, влияющие на взрываемость горных пород при открытой разработке // ГИАБ. Москва-1999. №1.-С. 11-16.
4. Викторов С.Д., Галченко Ю.П., Закалинский В.М., Рубцов С.К. Взрывное разрушение горных пород при разработке сложноструктурных месторождений.-М.: Издательство «Научтехлитиздат», 2013. 326 с.
5. Ляхов Г.М. Основы динамики волн в грунтах и горных породах. -М.: Недра, 1974. -192 с.
6. Кутузов Б.Н. Справочник взрывника. Часть 1. -М.: Издательство «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2014. 214 с.
7. Кутузов Б.Н., Лемеш И.И., Плужнков В.Ф. Классификация горных пород по взрываемости для карьеров// Горный журнал.-1977-№2.-С.41-43.
8. Парамонов Г.П., Федосеев А.В., Гапонов Ю.С. Оценка влияния трещиноватости массива на его разрушение при производстве взрывных работ// Записки горного института.-2013-№.4.-С 294-297
9. Ржевский В.В., Новик Г.А. Основы физики горных пород. -М.: Недра, 1984. 360 с.
10. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород.
-М.: Недра, 1982, 248 с.
11. Кушнеров П.И. Безопасность взрывных работ при электровзрывании на угольных и сланцевых шахтах. Кемерово.: Кузбассвузиздат, 2005. 611 с.
12. Оверченко М.Н., Толстунов С.А., Мозер С.П. Влияние горно-геологических условий и техногенных факторов на устойчивость взрывных скважин при открытой разработке апатит-нефелиновых руд// Записки горного института.-2018-№.3-С 239-244.
