Влияние схем многорядного короткозамедленного взрывания на максимальную высоту развала Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© В.Н. Рождественский, 2002

УДК 622.233/.235

В.Н. Рождественский

ВЛИЯНИЕ СХЕМ МНОГОРЯДНОГО КОРОТКОЗАМЕДЛЕННОГО ВЗРЫВАНИЯ НА МАКСИМАЛЬНУЮ ВЫСОТУ РАЗВАЛА

Высота уступа является одним из основных параметров системы разработки, которая существенно влияет на техникоэкономические показатели отработки карьеров [1]. На современных отечественных и зарубежных карьерах высота уступа колеблется от 10 до 30 метров и в настоящее время в большой мере определяется типоразмерами погрузочного и бурового оборудования, а также максимальной высотой развала получаемого при производстве взрывных работ.

С разработкой и внедрением в практику карьеров новых моделей экскаваторов с емкостью ковша свыше 8 м3 и буровых станков, способных бурить скважины на глубину 30 -60 метров, появляется возможность резко увеличить высоту взрываемых уступов.

Увеличение высоты уступов позволяет получить следующие положительные результаты: улучшить техникоэкономические показатели работы бурового и погрузочного оборудования; увеличить степень использования энергии взрыва на дробление; снизить необходимые текущие объемы вскрыши; увеличить углы откоса рабочего борта карьера; сократить необходимую суммарную длину фронта работ; способствует концентрации горных работ; экономии и рациональному использованию трудовых и материальных ресурсов, что вместе взятое позволяет снизить себестоимость добычи полезного ископаемого.

Однако широкому внедрению в практику работы карьеров препятствуют ограниченные возможности управления максимальной высотой развала при производстве массовых взрывов, исследованию способов управления которой уделялось недостаточное внимание.

Исходя из требований безопасности при работе погрузочного оборудо-

вания, максимальная высота развала, получаемая при дроблении скальных пород не должна превышать максимальную высоту черпания экскаватора. В противном случае развал приходится разделять на подуступы, а при этом эффективность всех последующих работ резко снижается.

Для того, чтобы при взрыве скважинных зарядов, расположенных вблизи свободной поверхности уступа, произошла качественная проработка подошвы и отделение взорванной горной массы от разрушаемого массива, существует предельная величина линии сопротивления по подошве (ЛСПП), которая зависит как от природных, так и от технологических факторов [1, 2]. Величина ЛСПП очень важный показатель буровзрывных работ, т.к. именно она определяет как дробление так и первоначальное направление движения пород при взрыве, а, следовательно, и общее направление движения раздробленной породы при взрывах последующих рядов скважин.

Если заряд удален от свободной поверхности на расстояние меньше предельной величины ЛСПП, то давление продуктов взрыва, заполняющих зарядную полость и радиальные трещины, создавшиеся под воздействием продуктов разложения ВВ, обусловят направленное развитие действия взрыва в сторону свободной поверхности всего уступа и обеспечит дробление без завышений и порогов. Поскольку порода у открытой поверхности уступа может иметь свободу смещения, что обусловлено выбранными параметрами заряда, возникает движение именно в эту сторону и происходит развал взорванной горной массы. В другом случае возникает движение раздробленной породы вверх и назад и резко возрастает высота развала и появляются обратные выбросы.

При многорядном расположении зарядов взрывы последующих рядов скважин будут взаимодействовать с разрушенной первым рядом скважин породой, подталкивая ее также к свободной поверхности. Однако возможности сдвижения породы разрушаемой зарядами последующих рядов значительно меньше, поэтому именно они будут формировать максимальную высоту развала породы. Соответственно с увеличением числа взрываемых рядов ширина и высота развала будет увеличиваться [2-3].

Таким образом, рассмотрев кинематику сдвижения породы и взаимодействия взрываемых скважин при многорядном короткозамедленным взрывании (МКЗВ), мы пришли к выводу, что на максимальную высоту развала, при оптимальной ЛСПП, в общем виде будут оказывать влияние следующие параметры: высота уступа, число взрываемых рядов скважин и общий удельный расход ВВ на первичное дробление. Степень влияния этих параметров была установлена в исследованиях [2]. Однако в предложенной зависимости не учитываются весьма важные факторы, а именно: влияние порядка и направление взрывания, расстояние между одновременных взрываемыми зарядами, а также величина подпорной стенки.

Известно, что при многорядном взрывании зарядов, при постоянстве прочих на параметров буровзрывных работ, применение различных схем МКЗВ позволяет регулировать ширину развала в довольно широких пределах. На основании исследований автора, а также различных литературных источников, например [1-7], было установлено, что изменение максимальной высоты развала с учетом применения различных наиболее распространенных в настоящее время схем МКЗВ и величины подпора можно описать следующей зависимостью

И, шах = К-Иг 4 N/(N,<1), м

где Нр шах - максимальная высота развала взорванной горной массы при многорядном уступном взрывании, м; Ну - высота взрываемого уступа, м; q

- средний удельный расход ВВ на массовом взрыве, кг/м3; N - число взрываемых рядов скважин по схеме взрывания зарядов, шт.; К - коэффициент, учитывающий условия взры-

вания и влияние схем МКЗВ на изменения максимальной высоты развала.

Величина коэффициента изменяется в следующих предметах:

- при порядных схемах взрывании К=0,7 - 0,9;

- при поперечных и диагональных схемах с коэффициентом сближения

скважин ш = 1,0 - 2,0 К= 0,9 -

1,2;

- при поперечных и диагональных схемах с ш=2,0 - 4,0 К = 1,2 - 1,4;

Меньше значение коэффициента при взрывании наклонных скважин с углом наклона 65 - 75о, большее -при взрывании вертикальных скважин. При взрывании с подпорной стенкой поправочный коэффициент колеблется от 1,7 до 2,1. Меньшее значение коэффициента характерно для массовых взрывов с величиной подпора 5 -10 м. Большие значения К=1,9 - 2,1 при значительной величине подпора, когда смещения взорван-

ной горной массы происходит только вверх и назад.

Расчеты по приведенной зависимости показывают, что наибольшее снижение максимальной высоты развала возможно при многорядном взрывании скважинных зарядов при применениями порядных схем и небольшом числе рядов скважин (2-3), что подтверждается опытом работы карьеров отрабатывающих высокие уступы [4-7].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. - М.: Недра, 1978- 543 с.

2. Нормативный справочник по буровзрывным работам / Авдеев Ф.А., Барон В.Л., Гуров Н.В., Кантор В.Х. - 5 изд., перераб. и доп. -М.: Недра, 1986. - 511 с.

3. Гальянов А.В., Рождественский В.Н., Блинов А.Н. Трансформация структуры горных массивов при взрывных работах на карьерах. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 1999 - 140 с.

4. Кучерявый Ф.И., Костриков В.Ф., Крысин Р.С. Опыт применения воздушных промежутков при взрывании скважинных зарядов

на карьерах // Взрывное дело. - М.: Недра, 1964. - № 54/11. - С.310-322.

5. Друкованный М.Ф., Ефремов Э.И., Новожилов М.Г. Взрывание высоких уступов. - М.: Недра, 1964. - 107 с.

6. Усик И.Н. О рациональной высоте уступа при взрывании в зажатой среде // Взрывное дело. - М.: Недра, 1971. - № 70/27. - С. 152-161.

7. Барон В.Л., Кантор В.Л. Техника и технология взрывных работ в США. - М.: Недра, 1989. - 376 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Рождественский Владимир Николаевич - старший научный сотрудник лаборатории открытой геотехнологии Института горного дела Уральского Отделения Российской Академии Наук (ИГД УрО РАН).