Факторы, влияющие на показатели отбойки

Классификация производственных процессов при подземной разработке месторождений полезных ископаемых

Производство любой продукции подразделяется на технологические процессы, которые, в свою очередь, делятся на рабочие процессы и далее на операции.

Производство сырья для горно-перерабатывающей промышленности осуществляется на горных предприятиях (рудниках, шахтах, горно-обогатительных комбинатах).

Рудником называется горное предприятие, производящее разработку месторождения на отведенном для него участке недр (горном отводе) и состоящее из одной или нескольких производственных единиц – шахт, карьеров и вспомогательных – обслуживающих цехов.

Шахтой называется самостоятельная производственная единица горного предприятия, производящая подземную добычу полезного ископаемого в пределах отведенной для нее части месторождения.

В состав горно-обогатительного комбината (ГОК) обычно входят один или несколько рудников, в свою очередь включающих в себя одну или несколько шахт, обогатительная фабрика и различные вспомогательные цеха.

На уровне рудника (шахты) технологические процессы разделяются на следующие основные и вспомогательные:

1) основные технологические процессы:

- процессы горно-капитальных работ (бурение шпуров; заряжание и взрывание шпуровых зарядов; уборка горной массы; крепление призабойного пространства; настилка путей и т.п.);

-процессы проведения горно-подготовительных и подготовительно-нарезных работ (во многом аналогичны процессам горно-капитальных работ);

- процессы очистной выемки:

- отбойка руды – отделение руды от массива с дроблением ее на куски заданных размеров;

-выпуск и доставка – перемещение в пределах очистного блока рудной массы до рудоспусков или откаточных выработок;

- управление горным давлением – поддержание очистного пространства;

- перемещение и дробление рудной массы (транспорт, дробление, подъем руды);

- перемещение пустой породы (транспорт, подъем породы);

управление качеством рудной массы (сортировка, усреднение руд);

2) вспомогательные технологические процессы:

- монтажные и ремонтные работы:

- в блоках (монтаж оборудования, очистного комплекса);

- ремонт оборудования (механическая служба рудника);

- ремонт горных выработок;

- транспорт людей, материалов и оборудования (спуск-подъем людей, материалов, оборудования; вспомогательный транспорт);

- энергоснабжение, вентиляция и водоотлив (обслуживание электросетей, подстанций; обслуживание компрессорных станций; устройство водоотлива; обслуживание вентиляторных установок; прокладка трубопроводов для водо- и воздухоснабжения);

- геолого-маркшейдерские работы (геологическое обслуживание горных работ; внешний контроль за качеством рудной массы);

- прочие (обслуживание складов, АБК и т.д).

С позиций достижения основной цели подземной разработки – добычи полезного ископаемого, все технологические процессы можно разделить на две группы: 1) процессы очистных работ; 2) процессы обеспечения очистных работ.

Процессы очистных работ

Качество выполнения процессов очистных работ в целом определяет уровень показателей извлечения руды.

Доля очистных работ в общих затратах труда при подземной добыче руд достигает 20-40%.

Доля затрат на производственные процессы очистной выемки составляет в пределах: 20-70% - на отбойку руды; 10-60% - на доставку рудной массы; 0-50% - на поддержание очистного пространства. Все вышеперечисленные процессы находятся в тесной взаимосвязи. Например, экономия на отбойке руды может привести к ухудшению ее дробления, что приведет к росту затрат на вторичное дробление и снижению производительности доставки руды. Поэтому перед принятием отдельного технологического, технико-организационного решения по отбойке, доставке руды, управлению горным давлением, необходимо выполнение оценки последствий на комплекс очистных работ в целом.

ОТБОЙКА РУДЫ

Способы отбойки

Под отбойкой понимают процесс отделения руды от массива с одновременным дроблением ее на куски, размеры которых определяются технологией выпуска, доставки и транспорта.

Отбойка является начальным технологическим процессом очистной выемки, поэтому она во многом определяет показатели последующих производственных процессов.

На подземных рудниках применяются следующие способы отбойки:

Взрывной – отбойка производится взрыванием зарядов взрывчатых веществ (ВВ), помещенных в образованные в массиве полости;

Механический – отбойка осуществляется с помощью специальных машин и механизмов;

Самообрушение руды – подсеченный специальными выработками массив разрушается под действием силы тяжести и давления налегающих пород;

Гидравлический – полезное ископаемое разрушается высоконапорной струей воды.

Разработанные в большом количестве вариантов электрофизические способы отбойки в настоящее время не имеют промышленного применения по причинам высокой себестоимости и технической сложности их реализации.

Наибольшее распространение имеет взрывной способ: 70 – 80 % запасов рудных месторождений извлекается с применением энергии взрыва. При отбойке монолитных, крепких, скальных руд взрывной способ в настоящее время является практически безальтернативным.

Механическая отбойка применяется преимущественно в слабых, хрупких рудах при коэффициенте крепости по проф. М.М. Протодьяконову f до 5 (месторождения каменной соли, марганцевые руды).

Самообрушение руды как способ отбойки имеет ограниченное применение: при извлечении крепких, но интенсивно трещиноватых руд с низкими значениями сцепления между структурными блоками.

Гидравлическую отбойку в горнорудной промышленности испытывали при разработке маломощных пологих пластов марганцевых руд. Причиной отказа от данного способа послужило в первую очередь оседание на почве наиболее тяжелых частиц, обогащенных металлом.

2.2. Требования к отбойке руды, показатели ее эффективности

Отбойка руды должна обеспечивать:

1. Безопасность работ;

2. Минимальные материально-трудовые затраты;

3. Соблюдение проектных контуров отбойки при минимальных потерях и разубоживании руд;

4. Качественное дробление отбитой руды;

5. Минимальный сейсмический эффект и воздействие ударно - воздушной волны при взрывной отбойке;

6. Высокую интенсивность отбойки для увеличения производительности выемочного участка;

7. Компактную форму навала рудной массы (в ряде случаев);

Степень дробления руды оценивается выходом негабарита, количеством рудной мелочи и диаметром среднего куска.

Негабарит – кусок горной породы, максимальный линейный размер которого превышает кондиционный (габаритный) размер.

Кондиционный (габаритный) размер определяется размерами выпускных выработок, емкостью доставочных и транспортных сосудов, параметрами приемных отверстий дробилок.

На практике установлено, что непрерывный выпуск руды обеспечивается при размерах кусков в 3 – 5 раз меньших, чем размеры выпускного отверстия D:

 

Обычно кондиционный размер кусков руды составляет 0,6 – 0,8 м – в условиях разработки мощных месторождений и 0,2 – 0,5 – маломощных месторождений. При применении мощного самоходного оборудования и перепуска руды по глубоким рудоспускам, кондиционный размер кусков может достигать 1,5 – 2 м.

Наряду с негабаритами отрицательным фактором является также чрезмерное измельчение руды, т.к. переизмельчается в первую очередь богатая часть руды - от породы отделяются минералы, которые оседают в очистном пространстве при выпуске.

Для оценки эффективности отбойки применяют следующие показатели:

Факторы, влияющие на показатели отбойки

На показатели отбойки влияет большое количество факторов горно-геологических, технико-организационных.

Основными влияющими на показатели отбойки факторами считаются:

1) крепость руды;

2) трещиноватость массива;

3) количество свободных поверхностей;

4) мощность залежи.

Между крепостью руды и показателями отбойки имеется прямая зависимость – чем выше крепость, тем ниже показатели.

Влияние трещиноватости массива на показатели отбойки заключается в следующем. Качественное дробление руды при небольшом расходе ВВ обеспечиваются при густой сети трещин с расстоянием между ними меньше размера кондиционного куска. При редкой сети трещин необходим увеличенный объем буровзрывных работ с тем, чтобы минимальное число рудных участков, ограниченных трещинами, оказалось между зарядами ВВ.

Влияние количества свободных плоскостей на показатели отбойки проиллюстрировано на рис. 2.1. Чем больше свободных плоскостей (плоскостей обнажения), тем меньше удельный расход ВВ и шпурометров. Этот факт лежит в основе применения короткозамедленного взрывания – установкой серий замедления зарядов достигается формирование дополнительных плоскостей обнажения в процессе взрыва.

Известно, что оконтуривающие заряды отбивают в 1,5 – 2 раза меньший объем руды, вследствие этого мощность залежи (m) оказывает влияние на удельные расходы ВВ и шпуровометров, если m менее:

- 3-5 м при шпуровой отбойке;

- 10-20 м при скважиной отбойке;

- 30-50 м при – минной отбойке.

Поэтому с точки зрения повышения показателей отбойки целесообразно иметь максимально возможную ширину забоя.