Отбойка — это процесс отделения части руды от массива в блоке с одновременным дроблением ее на куски. Она должна обеспечивать более полное отделение руды от массива в пределах проектного контура, минимальные законтурные обрушения массива и хорошее качество дробления. Отбойка руды осуществляется с применением буровзрывных работ, механических средств и самообрушения. Выбор способа отбойки руды зависит от таких факторов, как физико-механические свойства руды, горно-геологические условия и принятая система разработки. При подземной добыче в основном применяют скважинную отбойку. Ее превалирующее значение в обозримом будущем сохраняется.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ, Виды отбойки. Скважинная отбойка
Применяют следующие способы взрывной отбойки: шпуровой, скважинный и минный (сосредоточенными зарядами).
Взрывная отбойка
На подземных рудниках применяется взрывной способ отбойки. Заряды располагают в скважинах, шпурах или в горных выработках (минные или сосредоточенные заряды).
Соответственно, эффективность взрывного способа отбойки, помимо свойств пород, зависит в первую очередь от способа бурения и типа ВВ.
К недостаткам этого способа отбойки относятся:
- неравномерное дробление руды с определенным количеством негабаритных кусков, которые приходится подвергать вторичному дроблению;
- прерывистость процесса, связанная с простоями из-за проветривания;
- трудности с обеспечением полной безопасности работ;
- неблагоприятные условия с точки зрения поточности производства, а значит, и автоматизации технологического процесса и т. п.
Для оценки результатов отбойки применяют следующие технико-экономические показатели:
- производительность труда бурильщика, выражаемая в тоннах или кубических метрах обуренного шпурами или скважинами массива в смену (т/смену, м /смену);
- удельный расход взрывчатого вещества (ВВ) на отбойку тонны или кубометра руды (кг/т, кг/м3);
- выход руды при отбойке с одного метра шпура или скважины (т/м, м3/м);
- выход негабарита в процентах по весу от общего количества отбитой руды.
2. Шпуровая отбойка
Отбойку руды зарядами, расположенными в шпурах, начали применять со времени изобретения пороха.
Промышленные типы железных руд
... железа 56-62%). Глубина залегания колеблется от 30 до 500 м. Промышленная добыча железных руд ведется в Белгородской и Курской областях, где находится основная часть запасов богатых руд (месторождение ... в Темиртаусском, Таштагольском, Шалымском и других месторождениях. Руда добывается как открытым, так и подземным способом. Добываемые руды являются сырьевой базой Кузнецкого металлургического ...
Шпуры — цилиндрические полости диаметром до 75 мм и длиной до 5 м пробуренных в массиве горных пород. Шпуровые заряды обладают меньшей мощностью, по сравнению со скважинными: в 1 м шпура диаметром 40 — 50 мм вмещается 0,8 — 1,5 кг ВВ, тогда как в 1 м скважины диаметром 105 — 150 мм до — 15 — 20 кг ВВ. Этим определяется значительная трудоемкость шпуровой отбойки, так как для добычи одного и того же количества руды нужно пробурить шпуров в несколько раз больше, чем скважин. Поэтому шпуровую отбойку используют, как правило, в тех случаях, где невозможно или невыгодно применять скважинную.
Технико-экономические показатели шпуровой отбойки:
- Производительность труда бурильщика изменяется от 5 — 50 м3/смену при использовании перфораторов, до 400 — 600 м3/смену при применении самоходных бурильных установок, имеющих 2 — 3 манипулятора с бурильными машинами (большие величины — в рудах средней крепости и забоях достаточной площади);
- удельный расход ВВ на отбойку — 0,6 — 3 кг/м3;
- выход отбитой руды на 1 м шпура — 0,3 — 1,5 м3/м;
- выход негабарита — от 0 до 3 — 5 %.
Преимущества шпуровой отбойки:
- возможность применения при любой мощности залежи и при искусственном поддержании выработанного пространства;
- наиболее полная выемка руды у контактов залежи и относительно меньшее разубоживание пустой породой;
- достаточно мелкое дробление руды.
Недостатки шпуровой отбойки:
- высокие материально-трудовые затраты;
- работа бурильщика в непосредственной близости к разрушаемой части блока, что не всегда в достаточной мере безопасно;
- сложность или практическая невозможность одновременного обрушения больших объемов руды;
- повышенная запыленность рудничной атмосферы (при пневматическом бурении).
Область применения шпуровой отбойки:
- маломощные рудные залежи;
- рудные тела сложной формы и ценные руды, если необходимы точная выемка руды по контактам и небольшое разубоживание;
- отрабатываемые с креплением или закладкой недостаточно устойчивые руды, которые меньше нарушаются при взрывах мелких шпуровых зарядов;
- при работе людей в очистном пространстве и при выемке руды забоями ограниченного сечения;
- при необходимости оставления рудных целиков для поддержания кровли очистных камер.
3. 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:
- линия наименьшего сопротивления (л.н.с.);
- расстояние между соседними скважинами.
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.
Техника бурения скважин
... конечный диаметр скважины должен быть минимально необходимым. При бурении скважины алмазными коронками d к = 46-59мм, при твердосплавном бурении dк = 76мм. Распределение объемов буровых работ по категориям. ... суглинки; 2,5-3,0 – нефелин-апатитовая руда. Глава 1. Бурение скважин. 1.1 Выбор и обоснование способа бурения и основных параметров скважины При разведке твердых месторождений твердых полезных ...
Расположение скважин в отбиваемом слое бывает:
- параллельное;
- параллельно-сближенное;
- веерное;
- пучковое.
К достоинствам при параллельном расположении скважин относятся:
- равномерное размещение зарядов ВВ в отбиваемом массиве, что способствует качественному дроблению с небольшим выходом негабарита;
- меньше удельный расход скважин;
- более полно используется длина всех скважин, поскольку нет сближенных участков, не заполняемых ВВ.
Параллельное расположение скважин имеет недостатки:
- большой объем трудоемких нарезных работ, так как на каждый отбиваемый слой нужно проходить дополнительную буровую выработку (закрытую или открытую заходку);
- с каждой позиции установки станка можно пробурить только одну скважину;
- труднее чем при шпуровой отбойке обеспечить полноту отбойки при изменчивых элементах залегания рудного тела;
- 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.
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).
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:
Курсовая работа бурение скважин на воду
... скважины; 3) углом наклона скважины; 4) азимутом скважины; 5) глубиной (рис. 1.2.). По направлению бурения скважины, форме ствола и их количеству скважины делятся на ... которых обломочный материал связан цементирующей ... скважине и производство гидрогеологических исследований (замеры уровня воды в скважине, отборы проб воды, определение дебита скважины ... метаморфизованных лород; железная руда охристая III ...
* Отбивать руду в зажиме следует секциями, используя многорядное взрывание, с коротким замедлением для каждого ряда.
* 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.
* 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.
* 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).
* 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.
* 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.
* После взрыва должен быть произведен частичный выпуск отбитой руды (в объеме примерно 20%), что создает нормальное разрыхление и уменьшает потери энергии взрывной волны в зажимающем материале при следующем взрыве.
Основными преимуществами отбойки в зажиме являются:
- отсутствие необходимости в предварительном образовании открытого компенсационного пространства, что повышает устойчивость массива и позволяет вести выемку в одну стадию с однотипной технологией;
— * возможность выпускать руду непосредственно в торец буровой выработки, т. е. применить так называемый торцевой выпуск, при котором в отличие от обычного донного выпуска нет необходимости проводить трудоемкие и дорогостоящие работы по устройству выпускных выработок (воронок или траншей).
К недостаткам отбойки в зажиме можно отнести: затруднения, возникающие при выпуске первых доз уплотненной взрывом руды (зависания руды над выпускным отверстием), а также выброс руды в буровые выработки или некоторое усложнение схем подготовки блока, направленное на устранение этого выброса. В большинстве случаев эти недостатки менее существенны, чем отмеченные достоинства.
Выбор варианта отбойки для конкретных условий производится на базе соответствующих технико-экономических расчетов. Причем оптимальным не обязательно будет самый экономичный вариант отбойки (по затратам на бурение и взрывание, а также на проведение и поддержание буровых выработок).
