Рациональные способы отбойки руд и схемы расположения зарядов ВВ

Отбойку (отделение) горной массы от основного массива взрывным способом при подземной разработке рудных месторождений можно осуществлять горизонтальными, вертикальными и наклонными слоями с параллельным, веерным, параллельно-сближенным (пучковым) или параллельно-сопряженным расположением скважин. В редких случаях используются сосредоточенные (камерные) заряды.

Отбойку руд вертикальными слоями наиболее эффективно осуществлять на компенсационное пространство, камеру, отрезную или компенсационную щель (рис. 7.4), а также на зажимающую среду, а горизонтальными и наклонными слоями - на подсечное компенсационное пространство.

Схемы расположения скважин при этом зависят от применяемых систем разработки, а их выбор определяется техническими возможностями и физико-техническими свойствами взрываемых руд, а так же возможностью эффективного управления энергией взрыва при разрушении массива, качественного дробления руды и снижения вредного воздействия последствий массовых взрывов на окружающую среду.

Отбойка руд параллельными одинарными скважинами (в вертикальной, горизонтальной и наклонной плоскости) обеспечивает равномерное и качественное дробление горной массы при сравнительно небольшом объеме буровых работ, но при этом значительно увеличивается объем подготовительно-нарезных выработок.

При веерном расположении скважин значительно сокращается объем подготовительно-нарезных выработок, число перестановок станка, но увеличивается объем буровых работ, ухудшается качество дробления горной массы, что выражается в неравномерном дроблении и значительном выходе негабарита.

Общим недостатком при параллельном и веерном расположении скважин является их значительное отклонение от заданного направления при бурении глубиной более 20 м, что по существу приводит к неуправляемости массовым взрывом.

С учетом указанных ранее недостатков, отбойку руд с помощью параллельных и веерных скважин рекомендуется осуществлять при системах этажного и подэтажного обрушения, при камерной отбойке, при отрезке и подсечке рудного тела, а также при образовании разворотов.

При разработке руд с использованием этажно-принудительного обрушения (рис. 7.5) наибольшее распространение получили схемы с параллельно-сближенным (пучковым) и параллельно-сопряженным расположением скважин.

При пучковой схеме расположения скважин на полуокружности или по всей площади окружности отбойка руды производится в направлении выпуклой части дуги окружности или параллельными рядами. При этим для обеспечения требуемого качества дробления руды необходимо производить рассредоточение пучковых зарядов во взрываемом блоке.

При многорядном расположении пучковых зарядов BB следует смещать откаточные орты к ортам вышележащего горизонта.

Для уменьшения количества скважин в пучке необходимо увеличивать диаметр скважин от 105 до 300 мм.

В системах разработки с этажно-принудительным обрушением компенсационную щель располагают по простиранию рудного тела, что приводит к рассредоточению зарядов BB во взрываемом массиве и более интенсивному встречному соударению разлетающихся кусков, способствующему более интенсивному дроблению, снижению количества негабаритных кусков.

Для сокращения объема подготовительно-нарезных выработок применяют схемы расположения скважин со встречным обуриванием при подготовке блоков со сдвоенными этажами.

При отработке месторождений со сдвоенными этажами, схемы расположения скважин рекомендуется принимать такими, как и при одноэтажной отбойке, но с усиленными зарядами для разрушения междуэтажного целика.

В системах разработки открытых камер с этажной и подэтажной отбойками (рис. 7.6, 7.7) необходимо применять веерное расположение скважин в сочетании с параллельным и со встречнонаправленным обуриванием блока. При этой системе обрушение междукамерных целиков и потолочин производится с использованием отбойки пород пучками параллельно-сближенных скважин. В системах разработки с одностадийной выемкой с торцевым выпуском для обеспечения циклично-поточной или поточной технологии добычи руды с выходом не более 2 % некондиционных кусков горной массы размером 400-600 мм отбойку рудного тела целесообразно производить, используя следующие схемы расположения скважин.

1. С этажной выемкой руды при мощности рудного тела более 25 м:

• одинарными скважинными зарядами диаметром 105 мм при чередовании двух рядов параллельных скважин;

• пучковыми скважинными зарядами диаметром 105 мм по 4-5 скважин в пучке;

• спаренными параллельно-сближенными и параллельно-сопряженными зарядами диаметром 145 мм.

2. С этажной выемкой рудных пластов мощностью менее 25 м:

• одинарными скважинными зарядами при чередовании одного веера и двух параллельных скважин;

• встречными веерными скважинными зарядами диаметром 105 мм;

• веерными скважинными зарядами диаметром 70 мм.

3. С подэтажной выемкой руды для месторождений с пластами любой мощности:

• веерными зарядами восходящих скважин диаметром 70 мм;

• рядами параллельных скважинных зарядов диаметром 70 мм, обуренных в восходящем направлении из расширенных торцов доставочных выработок.

При применении описанных систем отбойки руды на ее качество существенное влияние оказывает точность бурения и величина отклонения скважин от заданного направления, поэтому глубина скважин не должна превышать 25 м при диаметре 105 мм и 15 м при диаметре 70 мм.

Применение одинарных скважин увеличенного диаметра или пучков скважин с параллельно-сближенным и параллельно-сопряженным расположением способствует уменьшению влияния отклонений от заданного направления, в связи с чем обеспечивается более качественное дробление горной массы, даже при увеличении глубины скважины до 50 м. При массовом обрушении блоков в условиях интенсивного горного давления целесообразнее применять параллельно-сближенные и параллельно-сопряженные скважины с их расположением по линии перпендикулярно обнаженной поверхности забоя, что обеспечивает более равномерное дробление горной массы.

Производя отбойку руды по одной из принятых схем, необходимо предусматривать мероприятия по снижению сейсмического воздействия массового взрыва и УВВ. Снижение интенсивности УВВ и увеличение времени ее распространения достигается путем учета поворотов, сопряжений выработок, а также перекрытием отдельных выработок (дучек).

При взрывании на зажатую среду расчет массы сосредоточенных (номерных) зарядов при однорядном их расположении производят по формуле

где nвзр - показатель действия взрыва в среде.

Если район массового взрыва находится вблизи от поверхности, может произойти выброс горной массы. Поэтому, чтобы избежать это весьма отрицательное явление, необходимо произвести проверочный расчет по формуле М.М. Борескова, при котором л.н.с. принимают равной расстоянию от поверхности до центра ближайшего заряда, удельный расход BB определяют по табл. 6.1 в зависимости от физико-технических свойств пород, а показатель действия взрыва nвзр принимает значения больше единицы.

В случае, если эта толща массива представлена породами с различными физико-техническими свойствами, то средний удельный расход BB определяют по формуле

где m1, m2, ..., mn - мощности всех типов пород, слагающих массив от поверхности до центра ближнего камерного заряда; qВВ1, qВВ2, qВВn - удельные расходы BB, учитывающие мощности и свойства разрушаемых типов пород, кг/м3.

Выброс породы может произойти, если полученная при повторном расчете величина заряда будет превышать массу заряда BB, необходимую для обрушения потолочины. В этом случае необходимо уменьшить заряд выброса на величину, исключающую выброс породы на поверхности.