Взрывные высоких уступов при реконструкции карьера Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Е.Б. Шевкун, 2003

УАК 622.235

Е.Б. Шевкун

ВЗРЫВАНИЕ ВЫСОКИХ УСТУПОВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ КАРЬЕРА

При разработке крепких горных пород с применением буровзрывных работ в стесненных условиях, когда необходимо уменьшить разброс взрываемой горной массы под откос высоких уступов, например, при расконсервации временно нерабочих бортов глубоких карьеров со сдвоенными и строенными уступами возникают серьезные проблемы технологического обеспечения безопасных условий как взрывного рыхления, так и выемки взорванной горной массы. Так, на глубоких карьерах Якутии, разрабатывающих алмазные трубки, значительно усложняется организация непрерывной грузотранспортной связи добычных уступов с поверхностью при одновременном ведении горных работ в промежуточном и реконструируемом контурах, что обусловлено заваливанием спиральных съездов и берм взорванной горной массой при массовых взрывах в зоне разноса борта. Объемы сваливаемых в промежуточный контур вскрышных пород составляют 8,3 м3 с 1 м2 обнаженной поверхности борта и достигают 8 % от общего объема работ по реконструкции. В связи с этим нарушается ритмичность работы карьеров по добыче руды, увеличиваются простои по организационным причинам [1]. Необходимо изыскивать такие способы разноса бортов, чтобы взрываемая горная масса оставалась на месте взрыва, а разлет породы с откоса уступа в сторону выработанного пространства был минимален как при взрывном рыхлении, так и при выемке горных пород. Способ взрывания в зажатой среде на подпорную стенку из неубранной горной массы вдоль фронта уступа, исключающий разлет кусков с его откоса, в таких случаях бывает неприемлемым, поскольку при сдваивании уступов оставляют

только предохранительную берму. Наиболее распространенным способом снижения разлета кусков горной породы при взрывном дроблении является установка над горизонтальной взрываемой поверхностью специальных укрытий различных конструкций [2]. Самыми распространенными являются сплошные укрытия металлическими листами или бревенчатыми матами. Для предотвращения разлета кусков породы требуется большая масса укрытия - до 0,8-

1,0 т на 1 м2 укрываемой площади, в связи с тем, что укрытие в первую очередь принимает на себя удар газов взрыва, а удар летящих кусков породы играет второстепенную роль [3]. При оборачиваемости металлических листов 50-55 раз, бревенчатых матов 15-20 раз, расход материалов достигает больших масштабов, а стоимость материалов укрытий в 1,5-3,0 раза превышает стоимость ВМ, необходимых для разрыхления породы. Большие габариты сплошных металлических или деревянных укрытий (2х4-5 м) требуют дорогостоящих специальных транспортных средств, что также в значительной мере усложняет работы по возведению укрытий. Вместе с тем сплошные укрытия не создают полной гарантии от разлета кусков - в отдельных случаях наблюдаются местные выбросы кусков породы, разлетающихся в каких-то случайных направлениях из-под приподнятого ударом газов сплошного укрытия или отбрасывание отдельных листов укрытий на расстояние до 20 м. Нет никакого, хотя бы приблизительного расчета массы и конструкций укрытий, обеспечивающих полное предотвращение разлета кусков породы.

Сложность организации БВР с применением сплошных укрытий, особенно на наклонных поверхностях откосов уступов, а также высокая их стоимость предопреде-

ляют необходимость поиска других путей защиты от разлета кусков. Одним из них может быть укрытие взрываемых объемов пород с помощью газопроницаемых укрытий, например, матов, изготовленных из отходов якорных цепей. В отличие от сплошных укрытий, данная конструкция имеет воспринимающий воздействие взрыва рабочий орган в виде звеньев якорной цепи, способных пропускать газы взрыва, снижая этим ударное воздействие на укрытие. Инерционное сопротивление компактной массы породы, усиленное массой укрытия, уравновешивает силу взрывного удара. Этим и объясняется полное отсутствие разлета отдельных кусков [3]. Высота подбрасывания породы с укрытием зависит только от толщины взрываемого слоя и коэффициента разрыхления породы, поскольку от последнего зависит величина вспучивания породы после ее разрыхления.

Г азопроницаемое укрытие в нашем эксперименте представляло собой гибкий мат из якорных цепей с диаметром цепного железа 34 мм. Отрезки цепей длиной 17 звеньев связаны гибкой металлической связью толщиной 6 мм в звено из трех рядов цепи длиной

2,1 м и массой 165 кг. 4 звена связывали в гибкий мат размером 2,1x1,7-1,9 м массой 660 кг. Испытывали газопроницаемое гибкое укрытие, размещая мат над скважинным зарядом с одной обнаженной поверхностью так, чтобы заряд оказался в центре мата. Газонепроницаемое гибкое укрытие отличалось от газопроницаемого тем, что под этот же мат из якорных цепей помещали коврик из транспортерной ленты. В первом случае подброс укрытия и породы незначителен - на 1.1 м при вспучивании укрытого объема на высоту 0,8 м. И совершенно иная картина произошла во втором случае - укрытие подброшено на 4,3 м, т.е. в 4 раза выше. Таким образом тезис о преимущественном влиянии на работу укрытия газовой составляющей, изложенный в [3], полностью подтверждается.

Газопроницаемый мат подобрал под себя всю горную массу -разлета кусков нет, поскольку

эластичность цепных матов при вспучивании породы от взрыва не позволяет отрываться отдельным кускам от общей массы, разрыхленная горная масса плотно охватывается матом и удерживается им в компактном состоянии. Газонепроницаемое укрытие лежит на ровной подошве уступа - основная масса кусков породы выброшена в сторону.

Способность укрытия из якорных цепей пропускать газы взрыва и тем самым до минимума снижать ударное воздействие на него позволяет увеличить оборачиваемость данной конструкции укрытия по сравнению со сплошным в 10 раз и более, что в значительной мере снижает его стоимость. Являясь в то же время гибкой эластичной конструкцией, маты весьма удобны для транспортирования на обычных автомашинах с объекта на объект, что намного облегчает работы по возведению укрытий. Для предотвращения разлета кусков породы требуется сравнительно небольшая масса укрытий -130-180 кг на 1 м2 площади, что значительно облегчает работы по транспортированию, погрузке и выгрузке матов. Укрытие из якорных цепей дает наибольшую гарантию от разлета кусков породы, что подтверждается практикой взрывных работ в г. Мурманске: ни в одном из проведенных взрывов разброса кусков породы от места взрыва не наблюдалось [3]. Поэтому такой способ укрытия можно рекомендовать как наиболее приемлемый для широкого применения по сравнению со всеми другими видами защитных устройств и приспособлений из-за следующих преимуществ:

простота конструкции укрытия и надежность в работе, легкость монтажа и демонтажа: после

окончания взрывных работ производят демонтаж укрытия, заключающийся в погрузке матов автокраном на обычные автомашины, которые отвозят их к месту следующего взрывания; значительное уменьшение массы самого укрытия, сокращение расхода материалов на его устройство при увеличении срока службы укрытия за

счет уменьшения ударного воздействия взрыва, что снижает стоимость укрытий в 2-4 раза. Исходя из вышеизложенного, целесообразно использовать газопроницаемые укрытия при разносе бортов карьера с торцевой отработкой уступов.

При подготовке уступов к взрывному рыхлению вначале принимают меры по улавливанию кусков горной массы, попадающих на предохранительную берму как при взрывном рыхлении, так и при выемке горной массы. Для этого на предохранительных бермах для улавливания скатывающихся кусков горной массы устанавливают ограждения различного типа - это может быть стенка из железобетонных плит или габионов, породный вал и т.п. Затем уступ разделяют на слои мощностью 5-6 м, обуривают взрывными скважинами и производят их зарядку. При этом крайние от бокового откоса взрывные скважины заряжают уменьшенным зарядом выпирающего действия, при котором энергия взрыва окажется достаточной для смещения породы в сторону свободной поверхности, причем это смещение охватит всю толщу породы между зарядом и поверхностью и будет сопровождаться ее дроблением с выпучиванием, без разброса [4]. Разделение уступа на части по высоте преследует две цели - снизить массу укрытия на боковом откосе уступа, упростить его монтаж и уменьшить сброс камней под откос при экскавации невысокого развала.

После зарядки взрывных скважин участок уступа готовят к взрыву, для этого на всех открытых поверхностях взрываемого участка слоя - верхней, торцевой частях и боковом откосе размещают газопроницаемое укрытие из тяжелых цепных матов, укладывая их с помощью крана так, чтобы края цепных матов выходили на 1,5-2 м за пределы взрываемого участка. При размерах взрываемого блока, например, 5 м по высоте и 20 м по длине уступа размер цепного мата составит 7х24 м, при массе цепных укрытий в 130-180 кг/м2 масса укрытия на откосе ус-

тупа составит 22-30 т. Такое укрытие можно разместить на откосе уступа автомобильным краном. Укрытие на поверхности уступа можно собирать из отдельных небольших матов размером 2х4 или 4х6 м. На горизонтальной поверхности такие работы не вызывают затруднений.

При поочередном взрыве зарядов рыхления основная доля энергии взрыва расходуется на дробление горных пород и смещение газопроницаемых цепных матов. Эластичность цепных матов при вспучивании породы от взрыва не позволяет отрываться отдельным кускам от общей массы, разрыхленная горная масса плотно обхватывается матом и удерживается им в компактном состоянии. После взрыва отдельные куски горной массы из-под цепного мата на боковом откосе скатываются по откосу уступа на предохранительную берму, где улавливаются ограждением. Этот же процесс происходит при снятии цепных матов перед выемкой горной массы и в процессе экскавации. Но скатывание кусков по склону носит плавный характер, они не летят далеко, как при взрыве и скапливаются у ограждения.

При торцевой выемке взорванного объема горной массы можно часть его оставлять в виде подпорной стенки, препятствующей разлету кусков при взрыве с торцевой части взрываемого объема. Тогда укрытие из газопроницаемых цепных матов размещают только на верхней части и боковом откосе взрываемого участка уступа. Это позволяет упростить работы и снизить объем применения укрытий из цепных матов, заменив их в торцевой части уступа подпорной стенкой из неубранной горной массы.

В целом предлагаемая технология взрывания горных пород под укрытием позволяет решить многие насущные вопросы при разносе бортов карьера, выемок магистральных дорог, откосов строительных площадок в населенных пунктах и в других случаях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андросов А.Д. Развитие технологии реконструкции глубоких карьеров Якутии. - Новосибирск: "Наука", 1991. - 103 с.

2. Инструкция по производству взрывных работ с защитными укрытиями. М.: ЦПЭС, 1987.

3. Авдеев Ф.А., Южаков С.В. Новый вид защиты от раз

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------

лета кусков породы при взрывах // Взрывное дело № 61/18. М.: Недра. 1966. С. 218-223 (прототип).

4. Демидюк Г.П. Применение энергетического принципа к расчету скважинных зарядов на карьерах. // Взрывное дело № 62/19. М.: Недра. 1967. С. 36-51.

Шевкун Евгений Борисович - доктор технических наук, доцент, ученый секретарь ИГД ДВО РАН, г. Хабаровск.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

ШЕВКУН

G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB5_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm Е 21 С 37/14

Viktor Cemenovich

23.04.2003 10:13:00 8

08.11.2008 0:53:00 Таня

11 мин.

08.11.2008 1:23:00

3

1 662 (прибл.)

9 475 (прибл.)