Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние схем взрывания на качество подготовки горной массы и ее развал


Анализ результатов массовых взрывов при различных методах взрывания, применяемых на карьерах, показывает, что управление взрывом с целью достижения высокой степени дробления пород, нормальной проработки подошвы уступа, регулирования параметров развала пород и снижения вредного сейсмического действия взрыва обеспечивается правильным размещением в массиве горных пород скважинных зарядов и соответствующей конкретным условиям последовательности их взрывания. И этой связи выбор методов размещения зарядов и схем их взрывания имеет большое значение для достижения эффекта взрыва и оптимизации затрат на взрывные работы.

Механизм разрушения горных пород при взрыве предопределяется характером взаимодействия зарядов, в понятие которого входит длительность приложения взрывных нагрузок, их направленность, ориентация, направление перемещения и конфигурация фронта отбойки горных пород. Эти факторы создают сложную картину напряженности массива и возможность соударения кусков породы в процессе их движения, что способствует повышению использования энергии взрыва на дробление пород.

Определенная последовательность взрывания зарядов постигается применением соответствующей схемы соединения зарядов. В настоящее время широко используется большое число различных схем взрывания, наименование которых зачастую выбирается произвольно с позиции разных физических или технологических признаков, что вызвано отсутствием единой классификации. Наиболее характерными признаками большинства схем взрывания зарядов являются последовательность (очередность) взрывания отдельных зарядов или их групп, а также характер и направление перемещения взорванной породы по отношению к фронту забоя.

В частности, Ф.И. Кучерявый и другие предлагают, согласно вышеуказанным признакам, разделить схемы взрывания, применяемые на открытых работах, на четыре группы: порядные, клиновые, волновые и комбинированные. Число групп можно расширить за счет выделения в самостоятельную — радиальную схему взрывания, при которой не «ряды располагаются по окружности», как указано у авторов, а соединяют скважины в концентрические кольцевые ряды, причем целесообразно располагать каждый заряд последующего ряда относительно зарядов предыдущего ряда в шахматном порядке.

Выбор каждой схемы продиктован необходимостью выполнения ряда требований горного производства: обеспечения высокой степени дробления пород, управления формой и величиной развала горной массы, сейсмобезопасной ситуации, минимального заколообразования в глубь массива, надежности взрывания (безотказности) и осуществляется в зависимости от ориентации слоев пород и трещиноватости, близости горнотранспортного оборудования, промышленных сооружений и т. д.

Высокая степень дробления пород обеспечивается созданием напряженного состояния взрываемого массива за счет: разновременности взрывания скважинных зарядов или их групп, соударения движущихся потоков взорванной горной массы (при взрывании на врубовые ряды скважин, при радиальных схемах взрывания, при встречном порядном взрывании и др.), создания подпора (зажатой среды) предыдущими взрывами рядов скважин (диагональные схемы взрывания) и т. д.

Форма и величина развала горной массы регулируются интервалами замедления в рядах и направлением отбойки по отношению к фронту работ.

В частности, радиальная схема взрывания, обеспечивающая высокую степень дробления, вместе с тем создает наибольший навал горной массы, высота которого иногда превышает величину двух уступов. Это создает неблагоприятные условия работы погрузочных средств. Разброс горной массы по горизонту и обратный ее выброс ведут к дополнительным работам по зачистке горизонтов для нормальной работы транспорта и буровой техники.

Заколи в глубь массива — явление нежелательное но двум основным причинам: с одной стороны, это препятствует регулированию дробления пород при последующих взрывах, с другой — затрудняет работы по поддержанию откосов уступа и их устойчивости. Таким образом, выбор схем взрывания скважинных зарядов на открытых разработках— важнейший фактор их эффективности и безопасности.

Исследуя эффективность различных схем взрывания в условиях железорудных карьеров Криворожского бассейна. И.В. Клевцов отмечает, что число зарядов, участвующих в разрушении, зависит от принятой сетки расположения скважин. В зависимости от схем взрывания и сетки скважин призма пород может подвергаться различным режимам взрывных нагрузок (от одной при мгновенном взрывании до четырех). Диагональные схемы взрывания, в частности, обеспечивают трехкратные воздействия полей напряжений. Полезная работа взрыва увеличивается пропорционально увеличению краткости взрывных нагрузок, что способствует улучшению дробления пород (рис. 48).
Влияние схем взрывания на качество подготовки горной массы и ее развал

В 1963 г. на Первомайском карьере СевГОКа в трещиноватых породах при f=10-16 была испытана диагональная схема монтажа взрывной сети (рис. 49) с применением клинового вруба па фланге блока. В дальнейшем диагональная схема взрывания получила широкое распространение на карьерах Криворожского бассейна. Как показала практика, сближение взрываемых рядов путем диагонального направления магистралей детонирующего шнура улучшает дробление и уменьшает развал горной массы.

На Первомайском руднике СевГОКа диагональные схемы по сравнению с обычными позволяют снизить выход негабарита в два раза, а ширину развала уменьшить на 6—8 м. Улучшению дробления при этом способствует встречное направление детонации соседних рядов, усиливающее соударение перемещаемых масс.

При диагональных рядах сдвижение массива направлено к фронту забоя под углом 45°. Это уменьшает развал горной массы. Сейсмический эффект снижается благодаря встречным направлениям инерционных сил взрыва в соседних рядах скважин и длительным нагрузкам между взрывами каждой пары рядов.

В 1962—1963 гг. на карьерах Докучаевского флюсодоломитyого завода исследовалась эффективность схемы «диагональный ряд» (рис. 50). В дальнейшем разрушение массива происходит в основном по направлению вновь образовавшейся поверхности обнажения и частично в сторону откоса уступа. После взрывания первой очереди скважин образуется новая обнаженная поверхность, ориентированная под углом 45 ° к откосу уступа.

При взрывании известняков выход фракции дробления менее 500 мм составил при диагональной схеме 79 %, а при порядной схеме — 53 %. Выход негабарита составил соответственно 7 и 20 %.

В наиболее трудновзрываtмых породах Доломитного рудника по некоторым взрывам выход фракции менее 500 мм достигал 78—80. Ширина развала при диагональной схеме взрывания составила 35—40 м против 50—60 м при порядной схеме взрывания.

С понижением горних работ, когда резко изменились структурные и текстурные характеристики взрываемых пород. применение порядных схем па карьере ИyГОКа стало неэффективным: повысился выход негабарита, отмечены завышения подошвы уступа.

В этой связи на карьерe были выполнены исследования по установлению рациональной схемы соединения очередности взрывания зарядов. Для условий карьера ИнГОКа наиболее эффективной с точки зрения дробления пород и проработки подошвы уступа оказалась диагональная схема взрывания.

Однако в забоях, сложенных крупноблочными породами (центр горизонтов ±0—15 м), указанная схема взрывания оказалась неэффективной.

На основе анализа большого числа опытных и массовых взрывов и многолетних наблюдений инженерно-техническими работниками карьера ЮГОКа была предложена и внедрена радиальная схема соединения зарядов (рис. 51). Более совершенной из радиальных схем является радиально-секционная. В связи с тем, что указанные схемы связаны с большим числом рядов скважин, значительной величиной блока, широкое применение получили на карьере диагональная и диагонально-волновая схемы взрывания зарядов. Для определения эффективности дробления пород при взрывании по новым схемам па карьере ЮГОКа были проведены исследования гранулометрического состава взорванной горной массы (табл. 37).


В результате установлено, что схема взрывания существенно влияет па качество дробления пород, их развал и технико-экономические показатели буровзрывных работ.

Как показывает практика ведения взрывных работ, особое влияние на качество дробления оказывает схема взрывания (наряду с параметрами) в сложных горно-геологических условиях.

При выборе схем взрывания следует учитывать не только геологическое строение слагающих пород, но и характер их напластовании.

С учетом сказанного, на карьере НКГОКа были испытаны различные схемы соединения и взрывания скважинных зарядов. В результате было установлено, что схема взрывания скважин с замедлением через один ряд эффективна и при дроблении пород, имеющих крупнотрещиноватую структуру в верхней части уступа. Породы, слагающие этот блок, были представлены карбонатно-магнетитовыми роговиками (f=13-15) и сланцами (f=8-10). Удельный расход BB составил 0,591 кг/м3. Выход негабарита при взрывании скважин с заданной очередностью составил всего 0,18 % (против 5 % при ранее проведенных взрывах). Развал горной массы после взрыва составил 40—45 м, выброс на рабочую площадку — до 2,5—3,0 м и высотой до 1,5 м. Недостатком этой схемы взрывания скважинных зарядов является выброс горной массы па Сорт уступа, что при следующем обуривании требует дополнительных затрат на зачистку площадки для размещения бурового оборудования. Однако правильная расстановка пиротехнических замедлителей приводит к желаемому результату.

На карьере НКГОКа была внедрена продольно-волновая схема соединения скважин (рис. 52), которая совмещает в себе достоинства продольной и диагональной схем. При этом достигается равномерное дробление горной массы при небольшом его развале. Выход негабарита при прочих условиях с продольной схемой соединения скважинных зарядов был снижен до 0,1—0,2 %, выход фракций +400 мм — на 5—6%, а в некоторых случаях — до 10 %, развал горной массы — до 35—40 м.

В центральной к в восточной частях карьера, где работы ведутся по простиранию месторождения, были проведены эксперименты по определению эффективности продольно-волновой схемы соединения скважин с поперечным врубом. Коэффициент крепости пород составил f = 13-17.

Анализ гранулометрического состава показал, что при производстве взрывных работ в восточной части карьера более приемлема схема соединении зарядов с поперечным врубом (выход фракwий +400 мм составил 15—18 % против 23 % при продольно-волновой схеме).

В 1966—1967 гг. на карьере НКГОКа был проведен ряд экспериментов по определению эффективности схем взрывания, обеспечивающих перпендикулярное или близкое к этому направление отбойки горных пород по сравнению с применяемыми схемами соединения скважинных зарядов. Это достигается применением диагональных схем, продольно-волновых или с поперечным врубом. Исследования показали, что качество дробления пород при этих схемах значительно выше (табл. 38) по сравнению с обычными схемами, применяемыми на карьере (без учета направления слоистости пород).

При схемах взрывания, обеспечивающих направление отбойки под углом 80—90°, выход фракции дробления 4-400 мм не превышает 16—18 % в породах с коффициентом крепости f=11-16, тогда как при направлении отбойки под углом 40—60° выход фракции +400 мм составляет 25—26%.

Существенным недостатком взрывных работ на карьерах является не только чрезмерный развал горной массы, но и обратный выброс взорванной горной массы на рабочую площадку. При этом, как установлено на карьерах ЮГОКа и НКГОКа, на участках крупноблочной структуры (f=10-16) выброс горной массы по сравнению с другими участками увеличивается.

Исследования, проведенные на карьере ЮГОКа, показали, что годовой объем горной массы обратного выброса составил 135 тыс. м3. Общая сумма дополнительных затрат на зачистку горизонта от горной массы обратного выброса при этом составила свыше 100 тыс. руб. Для выявления возможности уменьшения обратного выброса взорванной горной массы на рабочую площадку при взрывах было проведено несколько экспериментальных взрывов. При этом была применена диагональная схема (рис, 53, а) очередности взрывания зарядов с первоначальным инициированием групп скважин первого ряда (считать первым от борта уступа) и дополнительным замедлением последней скважины в группе.

Последнюю скважину в группе взрывали на 20 мс позже по отношению ко всей группе скважин, в которой находилась скважина. На контрольных участках взрываемых блоков схема соединения зарядов сохранялась неизменной (диагональная схема) с тем же замедлением групп скважин, что и на экспериментальных участках, но без замедления последней скважины в группах. Взрывы производились в зажатой среде.

В результате проведенных исследований установлено, что на всех экспериментальных участках обратного выброса горной массы на рабочую площадку после взрыва не было (рис. 53, б), на контрольных участках блоков обратный выброс был.

Величина развала горной массы па экспериментальных участках взрывов не увеличивалась по сравнению с величиной развала на контрольных участках блоков и составила 30—40 м.

Исследования, проведенные на карьере НКГОКа, показали, что применение диагональной схемы соединения зарядов с инициированием групп скважин с первого ряда и с замедлением последнего ряда групп при взрывании пород вязких, трещиноватых, крупноблочной структуры с коэффициентом крепости f = 12-16 обеспечивает полное отсутствие обратного выброса взорванной горной массы на рабочую площадку при сохранении высокой степени дробления и нормальной ширины развала горной массы.

Таким образом: 1) качество подготовки горной массы, ее развал и объем обратного выброса можно регулировать выбором соответствующей схемы взрывания; 2) эффективность дробления пород при различных схемах взрывания зарядов предопределяется степенью соударения движущихся потоков горной массы и напряженным состоянием массива, вызванного предыдущими взрывами скважинных зарядов; 3) на выбор схемы взрывания значительно влияют геологическая структура пород, их трещиноватость, крепость и направление слоистости; 4) применение наиболее эффективных схем взрывания (радиальных, диагонально-волновых и др.) сопряжено с необходимость иметь большие рабочие площадки (многорядное расположение скважин). Последнее обстоятельство является серьезным тормозом использования современных высокоэффективных схем взрывания на глубоких горизонтах карьеров, где сконцентрировано горнотранспортное оборудование при малых размерах рабочих площадок.

При наличии широких рабочих площадок на уступах рационально применение диагонально-волновых схем волновых и даже порядных со взрыванием зарядов через интервал в каждом ряду. Возможны схемы взрывания с врубовыми зарядами. При завышенных ЛСПП взрывание с замедлением через одни ряд не обеспечивает преодоления сопротивления первого ряда, а поэтому рекомендуется взрывание групп скважин.

Для обеспечения высокой степени дробления и минимального развала горной массы при взрыве уступов с малыми площадками наиболее приемлемы диагональные или диагонально-волновые схемы взрывания.

При крутом падении пластов желательно, чтобы действие зарядов было направлено вкрест простирания (слоев пород). Это же условие сохраняется в массивах с ориентированной системой трещин.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: