Выбор способа взрывной отбойки

Шпуровая отбойка применяется при небольшой (до 5-8 м) мощности рудного тела, любом угле падения, а также при необходимости присутствия людей в очистном пространстве, когда сохранение устойчивости массива, в первую очередь кровли, приобретает большое значение. Кроме того, шпуровая отбойка предпочтительнее при разработке руд средней устойчивости и неустойчивых, системами с искусственным поддержанием очистного пространства; при отбойке ценных руд, особенно в рудных телах со сложной морфологией; при необходимости обеспечить качественное дробление руды.

Скважинная отбойка используется, как правило, в рудных телах мощностью более 5-8 м, при больших объемах разовой отбойки и отсутствии людей в очистном пространстве.

В устойчивых рудах, отличающихся монолитной структурой, труднобуримых, а также при бурении из очистного пространства, отбойку осуществляют параллельными скважинами.

В рудах трещиноватых, недостаточно устойчивых, при нечетких контактах залежей, когда точность отбойки по контуру не имеет существенного значения, более эффективна отбойка веерными скважинами.

В сильно нарушенном массиве, где затруднена проходка и поддержание буровых выработок, при обрушении потолочин отработанных камер, целесообразнее использовать пучковое расположение скважин.

При выборе диаметра скважин надо исходить из следующих соображений:

- при больших объемах массового обрушения руды, четких контактах залежи, а также в мелкотрещиноватой и монолитной руде более эффективны скважины большого диаметра;

- в рудных телах сложной конфигурации, недостаточно устойчивых рудах, при малой ширине очистного пространства, крупноблочной трещиноватости руды, жестких требованиях к качеству дробления руды, малых объемах разовой отбойки предпочтительнее скважины малого диаметра.

При выборе типов самоходных бурильных установок следует исходить из условия:

B=B_к + 2*m, (2.1)

где: В - минимальная ширина забоя, м; B_к - ширина машины, м; m =0,5 м - минимальная ширина прохода для людей.

Минимальная высота забоя должна быть на 0,5-0,6 м больше минимальной высоты машины в рабочем положении.

Расчет параметров взрывной отбойки

Шпуровая отбойка

Отбойка руды шпурами может производиться сплошным или уступным забоем в восходящем, нисходящем или горизонтальном направлении.

Основными параметрами отбойки являются линия наименьшего сопротивления (л.н.с.) и расстояние между шпурами. Глубина шпуров ограничивается техническими возможностями буровых машин или горно-техническими условиями разработки.

При отбойке с двумя обнаженными поверхностями л.н.с., м, определяют по формуле:

, м (2.2)

где d - диаметр шпура, м; D - плотность заряжания, кг/м³; k_з - коэффициент заполнения шпура, по ЕПБ k_з = 0,6-0,72; m - коэффициент сближения зарядов, при электрическом взрывании m =1-1,5 [7]; q - удельный расход ВВ, кг/м³.

По В.Н.Мосинцу и А.А.Пашкову, для маломощных залежей

q=q₀*k₁*k₈, кг/м³ (2.3)

где q₀ - теоретический удельный расход ВВ, кг/м³; k₁ - коэффициент относительной работоспособности ВВ; k₈ - коэффициент учитывающий выемочную мощность (равен 1;1,15; 1,6; 2,3; 3,8 при выемочной мощности, соответственно 3,5; 3; 2; 1,5; 1 м).

Теоретический удельный расход ВВ при различных коэффициентах крепости руды:

f....... 4 6 8 10 12 14 16 20

q₀..... 0,4 0,49 0,61 0,74 0,9 1,09 1,31 1,61

По данным Б.Н.Кутузова и др. для забоев с двумя или одной обнаженной плоскостью [8]:

q = q₀*k₁*k₄*k₅*k₆, кг/м³ (2.4)

где q₀ - теоретический удельный расход ВВ на отбойку, кг/м³, см. табл.2.1; k₄ - коэффициент, учитывающий расположение шпуров [ равен 1 и 1,4-1,6 при шпурах, направленных соответственно, параллельно и перпендикулярно (одна обнаженная плоскость) плоскости забоя]; k₅ - коэффициент, учитывающий способ заряжания (равен 1 при ручном, 0,9-0,95 при пневмозаряжании и 0,8-0,85 при механизированном заряжании прессованными патронированными ВВ); k₆ = (d/0,042)ⁿ; n = 1-0,5 (большие значения в монолитных породах, меньшие - в трещиноватых).

Расстояние между шпурами в ряду [8] определяем по формуле:

, м (2.5)

где D - плотность ВВ, кг/м³; k₁₀ = 0,8-0,95 - коэффициент, учитывающий забойку в шпуре.

Значения коэффициентов относительной работоспособности для ВВ, рекомендуемых для применения на подземных рудниках, приведены ниже [9]:

Аммонал водоустойчивый........0,9 Гранулит АС-4.......0,98

Аммонал скальный....................0,8 Гранулит М.............1,13

Аммонит N 6ЖВ...........................1 Детонит М...............0,82

Аммонит скальный N 1.............0,8 Динафталит.............1,08

Гранулит АС-8...........................0,89 Игданит...................1,13

Таблица 2.1 - Теоретический расход ВВ, кг/м³

Коэффициент крепости	При ширине забоя, м
До 1	1 - 2	2 - 3	3 - 5	> 5
20 и более	3,9	2,6	2,3	2,1	2,0
18 - 20	3,6	2,3	2,1	1,9	1,8
16 - 18	3,3	2,1	1,9	1,8	1,7
14 - 16	3,0	1,8	1,7	1,5	1,4
12 - 14	2,7	1,6	1,5	1,4	1,2
10 - 12	2,4	1,4	1,2	1,1	1,1
8 - 10	2,1	1,2	1,0	0,9	0,9
6 - 8	1,8	1,1	0,9	0,8	0,8
До 6	1,4	0,9	0,8	0,6	0,6

Упрощенно расстояние между шпурами равно:

(2.6)

где m - коэффициент сближения зарядов.

Оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии 0,2-0,3 м от контактов залежи или проектного контура забоя. Количество шпуров на забой при отбойке на одну обнаженную плоскость:

, шт (2.7)

где S - площадь забоя, м²; g - объемный вес руды, т/м³.

При наличии двух и более обнаженных плоскостей количество шпуров на забой определяется графически на масштабном чертеже очистного забоя.

Общая длина шпуров на забой, м:

, (2.8)

где l_ш - длина одного шпура, м.

Объем руды отбиваемой за один цикл, м³:

, (2.9)

Количество промышленной руды, отбиваемой за один цикл, т:

, (2.10)

где h - коэффициент использования шпура.

Вес заряда ВВ на цикл (отбойку 1 слоя), кг:

, (2.11)

Фактический удельный расход ВВ, кг/м³:

, (2.12)

Выход промышленной руды с 1 м шпура, т/м:

Скважинная отбойка.

Основными параметрами отбойки являются л. н. с. и расстояние между скважинами, на основе которых определяются все остальные. Наиболее распространенной зависимостью для расчета л.н.с. является формула Л. И. Барона:

, м (2.13)

где d - диаметр скважины, м; D - плотность ВВ, кг/м³; k_з - коэффициент заполнения скважин; для параллельных скважин k_з = 0,7-0,95, для веерных k_з = 0,6-0,7 [10]; m - коэффициент сближения зарядов; рекомендуется принимать m = 0,5-0,8 при ориентировке трещин в направлении, перпендикулярном к плоскости забоя; m = 1-1,2 - в направлении, параллельном плоскости забоя; m = 1 - для монолитных руд; q - удельный расход ВВ на отбойку, кг/м³. По данным Б. Н. Кутузова и др.[8]:

, (2.14)

где k₁ - коэффициент относительной работоспособности ВВ (см.раздел 2.2.1.); - коэффициент, учитывающий трещиноватость руд и требуемое качество дробления; l_тр - среднее расстояние между видимыми трещинами в массиве; а_к - размер кондиционного куска; n₁ = 0,5-0,6; k₄ - коэффициент, учитывающий условия отбойки (равен 1 и 0,7-0,9 при отбойке соответственно на одну и две обнаженные плоскости и 1,2-1,3 - при отбойке в зажиме); k₅ - коэффициент, учитывающий способ заряжания скважин (см.раздел 2.2.1.); - коэффициент, учитывающий диаметр заряда; = 0,5-1,0 (большие значения - в монолитных рудах); k₇ - коэффициент, учитывающий схему расположения скважин (равен 1; 1,1-1,2; 1,3-1,5 соответственно при параллельном, веерном и пучковом расположении скважин).

Значения теоретического удельного расхода ВВ при различных коэффициентах крепости руды приведены ниже [6]:

f........ 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 >20

q₀, кг/м³.......0,4-0,5 0,5-0,6 0,6-0,7 0,7-0,9 0,9-1 1-1,2 1,2-1,3 1,3-1,5

При отбойке параллельными скважинами расстояние между ними определяем по формуле:

, (2.15)

Число скважин в отбиваемом слое:

, (2.16)

где В_с - ширина слоя, м; а_кр - расстояние от краевых скважин до контура забоя, принимается (3÷5)d.

Для найденного N уточняется а. Общая длина скважин в слое, м,:

, (2.17)

где l_с - длина одной скважины, м.

Объем отбойки в слое, м³,:

, (2.18)

где Н_с - высота отбиваемого слоя, м.

Длина скважин на 1м³ отбитой руды, м:

(2.19)

Выход руды при отбойке, м³/м,:

(2.20)

Общий расход ВВ на отбойку, кг,:

, (2.21)

где q_с - масса заряда ВВ, приходящаяся на 1 м скважины, кг -

Уточненный удельный расход ВВ, кг/м³,:

(2.22)

При отбойке веерными скважинами их взаимное расположение определяется максимальным расстоянием между концами соседних скважин а_max и минимальным а_min - между заряженными частями скважин вблизи контура буровой выработки (рис.2.1):

a_max=(1,5÷1,7)W (2.23)

a_min = (0,5÷0,7) W (2.24)

Число скважин на слой, их общая длина, длина заряженной части скважин устанавливается посредством масштабного чертежа забоя, на котором, используя зависимости (2.23) и (2.24) намечают направления скважин таким образом, чтобы углы забоя прорабатывались каждый своей скважиной. Построение веера начинают с оконтуривающих скважин. Расстояние а_max откладывается по перпендикуляру, опущенному из конца более короткой скважины на соседнюю, более длинную. Величину недозаряда скважин для соблюдения расстояния а_min можно упрощенно определить по следующей методике [11]:

Из центра бурения очерчиваются две окружности радиусами соответственно (1-1,5)W и 3W (при недозаряде скважин через одну) или же три окружности радиусами 1W, 2W и 3W (при недозаряде двух скважин из каждых трех). Оконтуривающие скважины имеют коэффициент заряжания 0,85-0,9, средний коэффициент заряжания по слою – 0,6-0,7. После окончания построений по чертежу определяют число скважин в веере, их общую длину L_с, и суммарную длину заряженной части скважин L_з.

Все показатели отбойки определяются по формулам для отбойки параллельными скважинами, за исключением определенных графическим путем N_с, L_с, а также:

Q_вв = q_с*L_з, (2.25)

где L_з - суммарная длина заряженной части скважин, определенная графически, м.

Результаты расчетов оформляются в виде таблицы.