Системы со скважиной отбойкой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

      Введение                                                                                                              4                                                                                             

    1 Скважинная отбойка                         5

     Список литературы             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Введение

         Под разработкой месторождения понимается совокупность работ по вскрытию,  подготовке месторождения, очистной выемке и транспортировке полезного ископаемого на поверхность, вентиляция и водоотлив.

Разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом   производится с помощью шахт - самостоятельных  производственных единиц горного предприятия  производящая подземную добычу полезного ископаемого в пределах отведенной для нее части месторождения.

         При подземной разработке месторождения выделяют три стадии:

         1) Вскрытие - проведение горных выработок открывающих доступ с поверхности к рудному телу;

          2) Подготовка - проведение выработок разделяющих месторождение или его часть на выемочные единицы. Выемочные единицы в свою очередь подготавливаются к очистной выемке проведением нарезных выемок;

         3) Очистная выемка - технологический процесс извлечения руды из выемочной единицы и управления горным давлением в очистном пространстве.

В практике горнодобывающей  промышленности используются самые  разнообразные способы вскрытия месторождения, это обусловлено  индивидуальностью горно-геологических  условий, залегания месторождения - глубиной залегания, глубиной распространения оруднения, количеством и мощностью рудных тел, расстояний между ними, производственной мощностью предприятия, рельефом местности, гидрогеологией и т.д.

Способ вскрытия определяет тип и назначение основных вскрывающих выработок, их количество и место расположения относительно месторождения. Схема вскрытия определяет расположение и порядок проведения вскрывающих выработок. 

         1 Скважинная отбойка

        Взрыванием скважинных зарядов ВВ отбивается около 60 % руды, добываемой взрывным способом. Скважины, используемые для отбойки руды, обычно имеют глубину от 5 до 100 м. Диаметр их от 40 до 200 мм и более. Максимальная глубина взрывных скважин ограничена, т.к. при бурении глубоких скважин происходит их искривление и поэтому невозможно добиться заданного направления и, как следствие хорошего качества дробления.

        Основные параметры скважинной отбойки:

       1) линия наименьшего сопротивления (л.н.с.);

        2) расстояние между соседними скважинами.

Л.н.с. – кратчайшее расстояние между зарядом и поверхностью забоя. Оно зависит от крепости и  вязкости руды, диаметра скважин и  мощности ВВ.

Отбойку осуществляют послойно, вертикальными или горизонтальными  слоями, при этом скважинные заряды размещают, как правило, в одной плоскости, параллельной открытой поверхности забоя. Толщина слоя в этом случае будет равна л.н.с.

        Расположение скважин в отбиваемом слое бывает:

        1) параллельное;

         2) параллельно-сближенное;

         3) веерное;

         4) пучковое.

        К достоинствам при параллельном расположении скважин относятся:

         1) равномерное размещение зарядов ВВ в отбиваемом массиве, что способствует качественному дроблению с небольшим выходом негабарита;

        2) меньше удельный расход скважин;

          3) более полно используется длина всех скважин, поскольку нет сближенных участков, не заполняемых ВВ.

 

 

         Параллельное расположение скважин имеет недостатки:

         1) большой объем трудоемких нарезных работ, так как на каждый отбиваемый слой нужно проходить дополнительную буровую выработку (закрытую или открытую заходку);

        2) с каждой позиции установки станка можно пробурить только одну скважину;

        3) труднее чем при шпуровой отбойке обеспечить полноту отбойки при изменчивых элементах залегания рудного тела;

        4) целики между закрытыми буровыми заходками при небольшом расстоянии между рядами скважин слишком узкие и неустойчивые.

Поэтому при отбойке  вертикальными слоями нередко приходится переходить на так называемые открытые заходки (балконы), работа в которых требует соблюдения особых мер безопасности.

         По этим причинам отбойку параллельными скважинами применяют в устойчивых труднодробимых рудах, когда повышенные затраты на отбойку компенсируются уменьшением расходов на вторичное дробление негабарита. Отбойку параллельными скважинами применяют на некоторых рудниках, в том числе на руднике им. Губкина в КМА. Для сохранения преимуществ параллельного расположения скважин и уменьшения недостатков на многих железорудных рудниках Сибири и при разработке железистых кварцитов в Кривбассе успешно применяют отбойку комплектами параллельно-сближенных скважин. Их отличие состоит в том, что вместо одной скважины в ряду бурят несколько близко расположенных (сближенных) скважин. Расстояние между ними 3 – 4 диаметра одной скважины, число скважин в комплекте составляет 3 – 10. При производстве взрыва несколько сближенных скважин работают как одна скважина большого диаметра. Это позволяет увеличить расстояние между буровыми заходками и уменьшить их число, а следовательно, затраты на проходку. Наиболее распространено веерное расположение скважин в слое (скважины расходятся веером из одной точки) (рис.9.1.б). В этом случае с одной позиции станка бурится несколько скважин станок переставляют только для бурения скважин в следующем веере. При этом, резко сокращаются трудозатраты на монтаж–демонтаж и перестановку станка, возрастает сменная производительность бурильщика. Необходимо меньшее число буровых выработок. Недостатки отбойки веерными скважинами связаны с неравномерным размещением ВВ по по объёму взрываемого массива. Так как вблизи буровой выработки скважины расположены густо, некоторые из них заряжают не полностью (это вызывает повышенный расход скважин на отбойку), расстояние между концами скважин составляет около полутора л.н.с., по этому качество дробления здесь более низкое (велик выход негабарита).

Пучковое расположение скважин  отличается от веерного тем, что из одной буровой камеры, одной позиции станка бурят несколько веерных комплектов в различных плоскостях: первый с уклоном 5 – 8°, второй 10 – 15°, третий 50 – 60° (см. рис.9.2.). Это позволяет с помощью скважин, пробуренных из одной камеры, отбить слой руды толщиной 6 – 8 м; при этом сокращается количество буровых камер. Пучковое расположение скважин применяют в основном для посадки кровли и разрушения целиков. Взрывают скважины в пучке одновременно или с коротким замедлением по веерам. По отбойке пучками скважин в очистной камере имеются лишь отдельные примеры (Нижне-Тагильский горно–металлургический комбинат).

Следует отметить, что помимо расположения скважин в отбиваемом слое, немалое  значение имеет:

         1) расположение  скважин по отношению к проектным  контурам отбойки;

        2) расположение скважин по углу наклона слоев рудного массива.

Если эти проектные контуры  се внутри рудного массива, то сохранение окружающего массива и получение  ровных стенок в наилучшей мере обеспечиваются оконтуриванием очистного пространства скважинами, расположенными в плоскостях его проектных границ, но это требует дополнительных буровых выработок (рис. 9.3). Если же очистное пространство оконтуривают торцами скважин, то во избежание сужения его по сравнению с проектными контурами обычно необходим перебур, равный 0,2 – 0,4 л. н. с . В случае отбойки до контактов залежи расположение буровых выработок и скважин зависит от характера контактов. Покажем это на примере отбойки руды на всю мощность залежи веерами скважин из выработки, пройденной у контакта с лежачим боком. При четких ослабленных контактах почва бурового восстающего может быть совмещена с почвой залежи, что обеспечит отбойку до контакта без дополнительного разубоживания руды и ослабления боковых пород (по сравнению с заглублением восстающего в лежачий бок). Торцы скважин не должны доходить до контакта висячего бока на 10 – 20 см во избежание подрыва пустых пород. Если это необходимо для полноты отбойки, то скважины немного наклоняют в сторону очистного пространства. При отсутствии же четких контактов буровой восстающий может быть заглублен в лежачий бок на 0,5 – 1 м с тем, чтобы оконтуривающие скважины располагались в плоскости контакта. Скважины верхней части веера должны иметь перебур в породы висячего бока.

         По углу наклона слоев можно выделить:

         1) отбойку вертикальными и крутонаклонными  слоями;

         2) отбойку горизонтальными и слабонаклонными  слоями.

При вертикальных слоях  разбуривают блок с одного или  двух-трех ярусов, тогда как при  горизонтальных слоях необходимо гораздо большее число ярусов.

Первоначально обе эти  схемы имели одинаковое распространение, в последующем решительное предпочтение получила отбойка вертикальными (или  крутонаклонными) слоями, так как  малое число ярусов бурения снижает объем работ по доставке станков, улучшает их эксплуатацию, удаление бурового шлама из скважин и уменьшает объем подготовительных выработок.

При вертикальных и крутонаклонных слоях различают подэтажную скважинную отбойку, этажную скважинную отбойку. В первом случае отбивают всю руду в камере или блоке из выработок, пройденных на уровнях только верхней или нижней его границ; во втором случае буровые выработки имеются также на промежуточных уровнях (подэтажах).

Соблюдать с достаточной  точностью проектное расположение скважин проще при вертикальном положении отбиваемых слоев. Однако иногда целесообразно наклонять слои под углом 45 – 80°. Выбор угла наклона слоев может зависеть от трещиноватости руды, точнее, от слоистости руды, если она явно выражена, а также от угла падения залежи. При большом расстоянии между плоскостями ослабления целесообразно располагать скважины перпендикулярно к плоскости основной системы трещин, с тем чтобы исключить отделение взрывом крупных блоков массива и уменьшить утечку газов взрыва по трещинам. При мелкослоистой руде (при относительно малом расстоянии между плоскостями трещин), наоборот, целесообразно бурить скважины параллельно плоскостям господствующей трещиноватости; это позволяет отделять большие объемы руды каждой скважиной при удовлетворительном дроблении.

Угол падения залежи имеет значение преимущественно  при этажной отбойке в крутых залежах средней мощности с углом  падения 30 – 70°. Здесь лишь при наклоне  слоев по падению залежи можно  отбить по основной схеме весь запас  блока. При обычных типах ВВ наибольшее число отказов при взрывании имеет место в обводненных скважинах. Поэтому стараются располагать скважины так, чтобы бурить их снизу вверх, а скважины нисходящие пробуривать до подсечного пространства, т.е. делать их скважинами. Эта поверхность может граничить как со значительным свободным пространством, достаточным для увеличения объема взорванной руды в 1,3 – 1,5 раза (отбойка на свободное пространство), так и с разрыхленной горной массой осевших вниз вмещающих пород (отбойка в зажиме) По возможности следует располагать отбиваемые слои вертикально и взрывать их одновременно с противоположных сторон очистного пространства, чтобы обеспечить соударение слоев для лучшего дробления руды. Долгое время отбойку считали возможной лишь на свободное пространство. В 1954 году на комбинате "Апатит" вынуждены были произвести крупный взрыв в условиях зажима и получили удовлетворительные результаты.

Рассмотрим более подробно особенности скважинной отбойки  руды в зажиме. Отбойкой в зажиме называется отбойка на контактирующую вплотную с забоем отбитую руду или обрушенную вмещающую породу. Свободного пространства около взрываемого массива или нет, или его недостаточно для нормального разрыхления: не более 10 – 20 % объема взрываемого массива. Взорванная руда разрыхляется (увеличивается в объеме) в основном за счет уплотнения зажимающего материала. Обычно отбойка в зажиме бывает секционной: многорядной с короткозамедленным взрыванием каждого ряда. Однорядная (порядная) отбойка в зажиме менее эффективна. Исследования возможности скважинной отбойки руды в зажиме и особенностей ее технологии впервые выполнены в 1956 году Московским горным институтом (в н. в. Московский государственный горный университет) совместно с Зыряновским свинцовым комбинатом, и к настоящему времени этот метод отбойки нашел широкое распространение на подземных рудниках.

Основные требования к технологии скважинной отбойки  в зажиме заключается в следующем:

         1) Отбивать руду в зажиме следует секциями, используя многорядное взрывание, с коротким замедлением для каждого ряда.

          2) В залежах крепких руд мощностью  18 – 25 м ширина секции Вс  должна составлять 15 – 18 м, а  ширина прилегающей зоны зажимающего  материала В3 не должна быть  меньше 25 – 30 м. Меньшая ширина  зоны зажимающего материала требует соответствующего уменьшения ширины секции так, чтобы Вс < 0,7 В3. м.

          3) В залежах мощностью около  10 м ширина секции должна быть  снижена до 10 – 12 м (примерно  в 1,5 раза), так как в этом  случае влияние стенок очистного пространства противодействует равномерному уплотнению зажимающего материала.

        4) В весьма мощных залежах руд средней крепости возможно увеличение ширины секции до 20 – 30 м, но при условии принятия специальных мер против выброса руды в буровые выработки, а также при наличии значительных размеров зоны зажимающего материала (до 60 – 80 м).

        5) В первом ряду скважин линию наименьшего сопротивления целесообразно увеличить (до 1,3 – 1,5 раза при пониженной устойчивости руды) во избежание разрушения их предшествующим взрывом, а чтобы дробление массива и уплотнение зажимающего материала были достаточными, нужно увеличить соответственно и число скважин в этом ряду.

       6) Интервал короткозамедленного взрывания зарядов должен быть примерно в 1,5 раза больше по сравнению с обычным (на пример 25 мс вместо 15 мс), во-первых, чтобы реализовать преимущества более продолжительного действия взрыва на массив, связанного с сопротивлением зажимающего материала и противодавлением газов, и, во-вторых, чтобы успел образоваться просвет между массивом и отбитой рудой.