Материал: Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие

ления ВВ по всей длине скважины, а также незначительные затраты рабочего времени.

Скважины бурят станками алмазного, дробового и шарошечного бурения, колонковыми перфораторами и погружными пневмоудар­ никами. На рудниках СССР наиболее широкое распространение получили агрегаты с погружными пневмоударниками, которые дали возможность внедрить в промышленность скважинную отбойку

ивысокопроизводительные системы с массовым обрушением руды

ипород.

Рис. 255. Схемы расположения скважпн прп подземной отбойке руды

Минимальный удельный расход буровых выработок на 1000 т добычи достигается при пучковом расположении скважин. В таком случае в отбиваемом блоке (панели) из диаметрально противополож­ ных отрезных (оконтуривающих) восстающих выработок проходят специальные буровые камеры, располагаемые на определенной вы­ соте одна от другой. Из этих буровых камер обычно при одной уста­ новке станка разбуривают отбиваемый слой на всю высоту (опреде­ ляемую расстоянием между буровыми камерами по вертикали). Бурение производят таким образом, чтобы концы скважин одного пучка немного не достигали концов скважин противоположного пучка. Такое размещение скважин имеет, несмотря на некоторые положительные стороны (например, малый удельный расход буровых выработок и ограниченное число стоянок бурового агрегата), серьез­ ные недостатки, главными пз которых являются неравномерность распределения энергии взрыва в отбиваемом массиве и, как след­ ствие, неравномерность дробления массива.

туют своеобразную геометрию самих вееров, которым придают форму сильно вытянутого эллипса.

Количество ВВ для отбойки одного слоя руды параллельными скважинами определяют по формуле

Q = qlcBcWp, кг,

где q — удельный расход ВВ, кг/м3; 1С— длина слоя, м; Вс — ши­ рина слоя, м; Wp — расчетная л. н. с.,

заряжания, г/см3; d — диаметр скважины, мм; к — коэффициент, зависящий от высоты слоя и равный 0,6—0,7.

Величину заряда одной скважины определяют по формуле

где N — число скважин в одном слое,

а

а — расстояние между скважинами (обычно принимают для мягких пород а = 1,5-|-1,7 м, а для крепких а = 0,5-М),7 м).

Ширина слоя

Вс= a (N - 1) = Wpiri (N - 1 ) ,

где т — коэффициент сближения скважин, равный 0,8—1,2 (меньшее значение для крепких пород).

При веерном расположении скважин величину л. н. с. опреде­ ляют по формуле

Диаметры скважинных зарядов, определяемые в основном кон­ структивными особенностями имеющейся буровой техники, а также качеством применяемых ВВ, колеблются от 70 до 160 мм. За рубе­ жом в этих условиях чаще всего бурят скважины диаметром от 38 до 60 мм. Скважины диаметром 70—80 мм (в СССР) применяют глав­ ным образом при штанговом бурении на глубину 6—10 м. При шаро­ шечном и пневмоударном бурении погружными молотками диаметр скважин бывает от 100 до 160 мм (в последние годы наметилась тен­ денция бурения скважин диаметром 85 мм, чему способствовали успехи в создании и внедрении высокопроизводительного бурового инструмента уменьшенного диаметра для полуавтоматических стан­ ков НКР-ЮОм).

Переход иа отбойку руды скважинами увеличенного диаметра (по сравнению с мелкошпуровой отбойкой), несмотря на положительные стороны, сопряжен со значительным увеличением выхода негаба­ ритных кусков руды. Например, при размере кондиционного куска 300—400 мм, принятом на большинстве отечественных рудников, при отбойке крепких и весьма крепких руд (/ = 14-^20) скважинами диаметром 100—150 мм выход негабарита изменяется от 15 до 40%.

При разработке руд средней крепости (/ = 8—^-12) месторождений Кольского полуострова, Кривого Рога, Урала и Казахстана отбойку ведут скважинами диаметром 100—150 мм. Выход негабарита при этом колеблется также от 15 до 35%.

Иногда в одинаковых условиях применяют скважины малого н большого диаметров. В некоторых случаях область применения скважин большого диаметра, в том числе и наиболее распространен­ ные в отечественной практике скважины диаметром 100—150 мм, ограничивается в результате неблагоприятного сейсмического и ударного воздействия взрыва на окружающий массив и горные вы­ работки. В последние годы при отбойке крепких и весьма крепких руд начинают применять скважины малого диаметра — 60 мм. Но эти работы находятся пока еще в стадии эксперимента. Применяемые при этом станки алмазного бурения ГП-1 имеют низкую производи­ тельность (примерно в 2 раза меньшую по сравнению с пневмоудар­ никами), что значительно удорожает буровые работы и сдерживает темпы пх внедрения.

Применение скважин малого диаметра (38—60 мм), заряжаемых динамитами, в зарубежной практике позволило получить очень высо­ кое качество отбойки. Например, при размере кондиционного куска 600—800 мм и более выход негабарита незначителен, а на неторых рудниках (при соответствующем выборе параметров БВР) он отсут­ ствует полностью. Удельные расходы ВВ на отбойку не превышают 0,230 кг/т, а на вторичное дробление — 0,060 кг/т.

В некоторых случаях увеличение диаметра скважин до 74,6 мм бывает экономичнее по сравнению с диаметром 38 мм и даже при алмазном бурении. Однако в очень крепких рудах всегда выгоднее малые дпаметры.

На зарубежных рудниках аммиачно-селитренные ВВ применяют в основном только при разработке слабых руд, где находит приме­ нение и экономически более выгодно бурение взрывных скважин повышенного диаметра. Удельный расход ВВ на первичную отбойку при этом составляет 0,340—0,470 кг ВВ на 1 т отбиваемой руды.

Анализ отбойки руды взрывными скважинами на отечественных и зарубежных рудниках свидетельствует о широком диапазоне изме­ нения диаметров этих скважин. Например, в СССР около 76% горнорудных шахт применяют скважины диаметром 100—150 мм и лишь 24% — применяют скважины штангового бурения диаме­ тром 40—80 мм (имеется в виду только первичная отбойка массива). Скважины диаметром 40—55 мм применяют пока в единичных слу­ чаях из-за отсутствия высокопроизводительной буровой техники

468

для такого бурения п высокобризантных (при относительной деше­ визне) взрывчатых веществ, не ухудшающих взрывные характери­ стики при уменьшении диаметра заряда.

Если в отечественной практике преобладает диаметр 100—150 мм, то на зарубежных шахтах большей частью (88%) диаметр взрывных. скважин не превышает 60 мм, а скважины диаметром более 100 мм бурят пока в экспериментальном порядке.

Исследованиями и практикой установлено, что эффективностьдействия взрыва по дроблению массива руды определяется не только количеством энергии, освобождаемой при взрыве и обеспечивающей необходимую величину разрушающего действия, но и параметрами заряда, й в частности его диаметром.

Диаметр скважины вместе с другими параметрами буровзрывных работ влияет на выход негабарита, равномерность и степень отбойки п вторичное дробление, производительность выпуска и технико­ экономические показатели системы разработки.

Гранулометрический состав руды не остается одинаковым с из­ менением диаметра скважин. С уменьшением диаметра при одном* и том же выходе негабарита размеры максимальных кусков умень­ шаются, потому что дробление определяется уже не только величи­ ной энергии, выделенной при взрыве, но и наличием и протяженно­ стью естественных трещин в массиве. Чем больше диаметр скважин, тем большее влияние на кусковатость отбиваемого массива оказывает^ его структура. При отбойке же скважинами уменьшенного диаметра,, когда абсолютные значения параметров сетки скважин невелики, естественная трещиноватость мало влияет на конечный размер* куска. Поэтому крупность кусков в отбиваемой горной массе с умень­ шением диаметра скважин снижается. При увеличении диаметра скважин происходит увеличение выхода мелочи и пылевидных ча­ стиц в отбитой руде, что является результатом повышения рас­ хода энергии взрыва на переизмельчение массива в зоне пластиче­ ских деформаций (в непосредственной близости от заряда ВВ).

Изменение расстояния между скважинами при увеличении их диаметра в некоторых пределах мало сказывается на общих резуль­ татах дробления массива. Практика показала, что, чем меньше диа­ метр скважин, тем значительнее влияние изменения расстояния между скважинами на окончательные результаты отбойки. Поэтому при малых диаметрах скважин для получения необходимого качества дробления требуется более точное расположение скважин.

Таким образом, при отбойке руд монолитной структуры выход, негабарита регулируется изменением параметров сетки расположе­ ния скважин любого диаметра, а при отбойке руд крупноблочной структуры выход негабарита становится почти нерегулируемым.

Окончательный выбор параметров сетки скважин для достиже­ ния необходимого качества дробления отбиваемого массива произво­ дится на основании технико-экономических расчетов.

Для механизированного заряжания шпуров в забоях подготови­ тельных выработок водонаполненными ВВ типа акванита ЗЛ при­

469'