Взрывание разнородных уступов

Взрывание разнородных и сложных разнородных уступов может быть валовым или раздельным.

При валовом взрывании все три размера взрываемого блока (ширина, длина и высота) или некоторые из них устанавливаются независимо от положения контактов разновидных пород на основе общих технологических соображений. Такое взрывание организационно является наиболее простым. Однако при нем значительные потери и разубоживание полезного ископаемого и возникает необходимость раздельной выемки. Поэтому в ряде случаев производят раздельную подготовку разнородных пород к выемке.

Раздельное взрывание пород осуществляется путем:

• разновременного взрывания горизонтальных разнотипных слоев;
• разновременного взрывания наклонных разнотипных слоев;
• выборочного взрывания горизонтальных или наклонных разнотипных слоев;
• выборочного взрывания отдельных участков в плане;
• взрыворазделения пород.

При разновременном многорядном взрывании горизонтальных (рис. 3.22, а) и пологих (рис. 3.22, б) слоев отдельно производят бурение скважин или шпуров по разнотипным породам, разделяя их на подуступы.

Рисунок 3.22 - Схемы раздельного взрывания разнородных пород
а - горизонтальные залежи; б - пологие залежи.

Возможен сброс части породы верхнего уступа на нижнюю площадку уступа. При взрывании верхнего слоя применяют порядные схемы КЗВ. Такой порядок взрывания применяется при расположении контактных поверхностей между разнотипными породами под углом к горизонту до 10-15^о. Недостатки:

• высокая трудоемкость процессов;
• низкая производительность оборудования;
• большой расход бурения и ВВ;
• увеличение сроков выемки полезного ископаемого.

Разновременное взрывание наклонных слоев наклонными скважинными зарядами обеспечивает разделение разнотипных пород при расположении контактов под углом до 65-80^о и достаточной мощности взрываемого слоя (не менее 0.1Н_у) (рис. 3.23).

Рисунок 3.23 - Схема разновременного взрывания наклонных слоев

Указанные способы раздельного взрывания применяются при сложных разнородных уступах (чередование пород в профиле). При их применении уменьшается высота и ширина взрываемых блоков.

При разнородных уступах, отличающихся чередованием разнотипных пород по длине уступа, применяют разновременное выборочное взрывание отдельных участков по длине уступа, при котором ширина и длина взрываемых блоков определяется конфигурацией залежи полезного ископаемого в плане (рис. 3.24, а).

Рисунок 3.24 - Схемы раздельного взрывания разнородных пород
а - разновременное выборочное взрывание; б - взрыворазделение разнородных пород.

Способы разделения пород в процессе взрыва (взрыворазделение) с использованием КЗВ наклонных (реже вертикальных) скважинных зарядов позволяет перемещать породы из отдельных частей уступа в заданные участки развала.

При разнородных в плане уступах уменьшить разубоживание полезного ископаемого можно путем выбора подходящей схемы коммутации скважинных зарядов (рис. 3.24, б).

При сложных и разнородных уступах с наклонным или крутым контактом между рудой и пустой породой взрыворазделение возможно путем перемещения их из разных частей уступа в следующие части развала:

• периферийную;
• центральную;
• приуступную.

Перемещение руды из нижней части уступа в периферийную часть развала с обрушением породной части уступа достигается сгущением сетки скважин и увеличение длины забойки (рис. 3.25, а). В этих условиях для перемещения пустой породы в дальнюю часть развала в верхней части скважины размещают дополнительный заряд ВВ (до 20 % массы всего заряда). Так же можно переместить руду из верхней части уступа в дальнюю часть развала (рис. 3.25, б).

Рисунок 3.25 - Разделение пород в процессе взрыва
а - перемещение нижней части уступа в периферийную часть;
б - перемещение верхней части уступа в периферийную часть

Многорядное короткозамедленное взрывание в зажатой среде имеет модификации:

• взрывание с подпорной стенкой из неубранной взорванной породы;
• взрывание под разрыхленным слоем;
• взрывание с одной открытой поверхностью;
• взрывание высоких уступов.

Взрывание с подпорной стенкой из неубранного у откоса уступа слоя взорванной породы (рис. 3.26):

• обеспечивает качественное дробление пород легковзрываемых и средней трудности взрывания;
• ограничивает ширину развала при увеличенном удельном расходе ВВ;
• позволяет изменить основные элементы системы разработки: ширину рабочих площадок, длину экскаваторного блока, ширину заходки и др.;
• позволяет при резком снижении ширины развала снизить затраты на другие процессы и улучшить распределение во времени объемов вскрышных работ.

Рисунок 3.26 - Взрывание с подпорной стенкой из неубранной породы

Метод взрывания скважинных зарядов под разрыхленным слоем пород (рис. 3.27) используется при легковзрываемых породах. Толщина разрыхленного слоя, образуемого за счет увеличения перебура скважин, составляет (15...20) d_c. При этом на 15...20 % возрастает проектный удельный расход ВВ. Недостаток метода - ухудшение условий бурения и уменьшение его производительности.

Рисунок 3.27 - Взрывание скважинных зарядов под разрыхленным слоем пород

Наличие одной открытой поверхности характерно для случаев многорядного взрывания в траншеях и случаев использования схем коммутации с использованием продольного вруба. Особенности этого метода:

• увеличенный перебур скважин врубового ряда;
• сгущение сетки скважин на 10...15 %;
• ограничение минимальной ширины взрываемого блока (не менее четырех-пяти рядов скважин).

В трещиноватых скальных породах возможно взрывание высоких уступов (20-40 м), что ведет к сокращению объема бурения (за счет уменьшения числа перебуров), снижению расхода средств инициирования.
Вместе с тем увеличивается допустимая ширина рабочей площадки уступа и возникает необходимость создания подуступов во взорванной горной массе для выемочного и транспортного оборудования после каждого взрыва.

Взрывание на дробление с частичным сбросом породы возможно при технологии разработки с перевалкой вскрышных пород в выработанное пространство (рис. 3.28). Развал в этом случае стремятся получить не кучным, как при выемке горной массы с погрузкой в транспортные средства, а наоборот - широким.

Несмотря на удорожание буровзрывных работ, частичный сброс породы в выработанное пространство позволяет уменьшить общие затраты на разработку вскрышных пород. Целесообразное соотношение объемов породы, перемещаемых в отвал взрывом и экскаватором, устанавливается технико-экономическими расчетами.

Рисунок 3.28 - Взрывание на дробление с частичным сбросом породы в выработанное пространство

Эффект перемещения породы взрывом можно оценить коэффициентом сброса

Ксбр = Vсбр / Vвб,

3.25

где V_сбр и V_вб - соответственно объем породы, сброшенный взрывом в отвал, и взорванного блока.

Величина коэффициента сброса К_сбр:

• возрастает с увеличением удельного расхода ВВ;
• возрастает при изменении наклона скважин от вертикального (90о) до наклонного (60о) в 1.4-2 раза;
• уменьшается с увеличением высоты уступа и с увеличением ширины взрываемого блока.

Взрывание парносближенными скважинными зарядами ВВ (рис. 3.29) в настоящее время применяется при большой фактической величине с.п.п. W_ф и недостаточном диаметре скважин, когда W_ф > W_пр (W_пр - предельно допустимый размер с.п.п.).

Расстояние между парносближенными скважинами равно (3...4) d_c, так что они практически образуют один заряд увеличенного диаметра.

Рисунок 3.29 - Схема расположения парносближенных скважинных зарядов ВВ

Иногда используют строенные заряды или "кусты" скважинных зарядов. Массу парносближенных зарядов определяют так же, как это было описано ранее ("Расчет зарядов и параметров их расположения"). При этом величина преодолеваемого сопротивления по подошве увеличивается в раза при парносближенных и в раза при строенных зарядах по сравнению с величиной с.п.п. при одиночном заряде того же диаметра. Применение парносближенных зарядов целесообразно только в первом ряду скважин.

Технология приконтурного взрывания применяется для обеспечения устойчивости откосов бортов и отдельных уступов в их конечном положении. Необходимость ее применения связана с тем, что при обычных взрывах дробления вертикальными скважинами диаметром 215-320 мм в при откостном массиве образуются зоны заколов и остаточных деформаций. При мгновенном взрывании ширина этих зон достигает 10...13 м при диаметре скважин 215 мм и 50...70 м - 320 мм.

Уменьшение размеров этих зон при конечном положении уступов достигается:

• применением короткозамедленного взрывания с продольными врубовыми и диагональными схемами коммутации зарядов на расстоянии не менее 30...40 м от предельного контура каждого уступа;
• использованием в приконтурном взрываемом блоке наклонных скважин (под углом откоса уступа) диаметром 100...160 мм в мало- и среднетрещиноватых и диаметром 80...100 мм в сильно- и чрезвычайно трещиноватых породах при расстояниях между скважинами не более 2 м.
  Это позволяет осуществить отрыв породы по линии скважин и резко уменьшить дробление породы в глубину массива;
• предварительным щелеобразованием по конечному контуру с помощью взрывания скважинных зарядов, имеющих линейную плотность от 0.4...0.6 до 1.5...3 кг/м, за счет размещения в скважине гирлянд патронов ВВ, соединенных детонирующим шнуром; расстояние между скважинами 1...2 м, глубина скважин составляет (1...2) Ну, верхняя их часть (1...1.5 м) не заряжается.

В результате одновременного взрыва в массиве по линии скважин образуется щель, которая экранирует защищаемый борт от вредного воздействия последующих массовых взрывов.

Несмотря на увеличение затрат на приконтурное взрывание в 3...5 раз по сравнению с затратами на обычные массовые взрывы, применение его является экономически эффективным ввиду уменьшения объемов вскрышных работ и вспомогательных процессов в последующий период.

Характеристика развала взорванной породы. Свойства взорванных пород, поперечная форма развала, его ширина и высота зависят от:

• свойств пород в массиве;
• величины зарядов;
• расположения зарядов относительно откоса уступа и порядка взрывания.

Рисунок 3.30 - Профиль и параметры развала при однорядном взрывании
а - наклонные скважины; б, в, г - вертикальные скважины соответственно с уменьшенными, нормальными и усиленными зарядами

Ширина развала (B, м) приближенно может быть определена при однорядном мгновенном взрывании (рис. 3.30, а, б, в, г) по формулам

,

3.26

где K_B - коэффициент, характеризующий взрываемость породы: для легковзрываемых пород - 2; для средневзрываемых пород - 2.5; для трудновзрываемых пород - 3;
K_β - коэффициент, учитывающий угол наклона скважин β к горизонту;
q_п - проектный удельный расход ВВ;
H_у - высота уступа.

,

3.27

При однорядном взрывании степень связности взорванных пород, форма, ширина и высота развала зависят в первую очередь от цели взрыва.

При взрывании на сотрясание массива (q_ф < q_п) вся взорванная порода связно-сыпучая (К_р = 1.2...1.3) или связная (К_р = 1.03...1.1), развал не имеет четко выраженного откоса (рис. 3.30, б).

При взрывании пород на дробление вертикальными скважинными нормальными зарядами (q_ф = q_п) развал имеет форму близкую к треугольной (рис. 3.30, в), а при наклонных и вертикальных усиленных зарядах (q_ф > q_п) - трапециевидную (рис. 3.30, а, г).

В отброшенной части развала взорванная порода сыпучая (К_р =1.4...1.6), а в пределах взрываемого блока связно-сыпучая. Для отброшенной части развала характерен увеличенный выход крупных кусков.

Рисунок 3.31 - Профиль и параметры развала при многорядном взрывании
при отсутствии (а) и наличии подпорной стенки (б).

Ширина развала при многорядном короткозамедленном взрывании без подпорной стенки (рис. 3.31, а)

,

3.28

где b - расстояние между рядами скважин, м;
n - число рядов скважин;
K_Z - коэффициент дальности отброса взорванной породы, зависящий от величины интервала замедления (τ) между рядами зарядов:

τ, мс					75 и более
KZ	1.00	0.95	0.90	0.85	0.80

При порядной схеме взрывания для любых τ K_Z =1.

При многорядном взрывании с подпорной стенкой (рис. 3.31, б) ширина развала существенно сокращается, а высота его увеличивается.

При многорядном взрывании без подпорной стенки коэффициент разрыхления взорванных пород изменяется по ширине взрываемого блока:

• для первого ряда скважин он соответствует величине К_р при однорядном взрывании;
• для второго и третьего рядов величина К_р по сравнению с величиной его при однорядном взрывании уменьшается на 8...10 %;
• для четвертого-пятого рядов - на 12...15 %;
• для шестого-восьмого рядов - на 20...30 %.

Взрывание пород в зажатой среде (с подпорной стенкой, сдвоенных уступов и др.) ведет к уменьшению коэффициента разрыхления:

• в нижней части развала до 1.03...1.1;
• в средней части развала до 1.12...1.2;
• в верхней части развала до 1.3...1.5.