Взрывная отбойка руды

Взрывная отбойка руды - отделение руды от массива энергией взрыва. Основные производственные процессы взрывной отбойки руды: бурение, заряжание, взрывание.

Удельные значения элементов затрат на взрывную отбойку составляют: при средней крепости руд: бурение 20-30%, стоимость ВВ - 40-60%, заряжание и взрывание 20-40%; при крепких рудах - бурение 60-70%, стоимость ВВ 20-30%, заряжание и взрывание 10-20%.

Показатели отбойки:

- производительность труда бурильщика, выраженная количеством отбитой руды, т/смену или м³/смену;

- удельный расход ВВ, кг/м³ или кг/т отбиваемой руды (обычно обозначается буквой q);

- выход руды с 1 м шпура или скважины, м³/м (м³ - в пере­счете на массив) или т/м; либо обратная величина - удельный расход бурения, м/м³, м/т;

- выход негабарита в процентах по весу.

Шпуровая отбойка.

Удельный объем шпуровой отбойки составляет око­ло 50% по отношению ко всем способам отбойки и 45-55% во взрывной отбойке. Шпуровую отбойку применяют при мощности залежей до 5-8 м, а также в тех случаях, когда в очистном пространстве должны работать люди.

При шпуровой отбойке выемку руды производят горизонтальными или слабона­клонными слоями. Порядок погашения слоев - восходящий или нисходящий (рис.8.1).

Послойную выемку в восходящем порядке применяют преиму­щественно при устойчивой руде, а в нисходящем порядке - как при неустойчивой руде с выемкой заходками под защитой твердеющей закладки или крепи с закладкой, так и при устойчивой руде в случае естественного поддержания очистного пространства и применения самоходного оборудования.

Диаметр шпуров - от 30 до 70 мм, обычно 40-45 мм; менее 40 мм - в основном в маломощных залежах; более 45 мм - при большой площади забоя в залежах мощных и средней мощности.

а - нисходящая слоевая выемка с отбойкой горизонтальными шпурами; б - то же, вертикальными шпурами; в - восходящая слоевая выемка с отбойкой горизонтальными шпурами; г - то же, вертикальными шпурами; д - потолкоуступная выемка; е - подэтажная отбойка.

Рис. 8.1. Схемы отбойки руды шпурами

Бурят шпуры перфораторами. При невысокой крепости руды (калийные соли и т.п.) приме­няют ручные и колонковые электросверла, устанавливаемые на распорных колонках или на специальных каретках. В крепких породах применяют телескопные (ПТ-29, ПТ-38, ПТ-29М, ПТ-36М) и колонковые (КС-50, ПК-60 и ПК-75).

Производительность пневматического перфоратора за 7-ми часовую смену по породам с коэффициентом крепости 4-6, 10-14 и 19- 20: - легкого - соответственно 60, 30 и 20 м/смену, тяжелого - 95, 50 и 35 м/смену.

Самоходные буровые установки отечественного производства СБКН-2П, СБУ-2К, БКГ-2 и импортные - «Кавдрил- 555», «Бумер- Н121», «Миниматик», «Универсал-Джумбо» оснаще­ны двумя-тремя манипуляторами с колонковыми перфораторами, имеют пневмоколесный, реже гусеничный ход, дизельный или пневматический двигатель.

Заряжание и взрывание шпуров. Для взрывания шпуров применяют аммиачно-селитренные (аммониты, детониты, победиты) и гранулирован­ные ВВ -игданиты, гранулиты различных марок, зерногранулит-79/21 и др.

Заряжание гранулированными ВВ производят пневматическими зарядчиками: эжекторного типа - «Курама-7М» (для наклонных шпуров) и «Курама-8» (для вертикальных шпуров) и камерно-порционного типа - ЗП.

Для инициирования шпуровых зарядов применяют патроны-боевики с размещенными в них капсюлями-детонаторами при огневом взрывании или электродетонаторами при электрическом.

Преимущества шпурового способа: универсальность, возможность применения при любой мощности залежи, наиболее полная выемка руды у контактов залежи и относи­тельно меньшее разубоживание пустой породой; равномерной дробление руды.

Недостатки: высокие материально-трудовые затраты; не всегда безопасен; практическая невозможность одновременного обрушения больших объемов руды; повышенная запыленность рудничной атмосферы.

Скважинная отбойка. Скважины имеют глубину от 5 до 60 м и более, диаметр от 30-40 до 150-200 мм. Диаметр скважин принято подразделять на малый (уменьшенный) - менее 90 мм и большой (увеличен­ный) - более 90 мм.

Схемы отбойки. Скважинами обычно отбивают руду послойно, располагая их рядами (или веерами), параллельными поверхности массива, на которую производится отбойка. Эта поверхность может граничить как со значительным свободным про­странством, достаточным для увеличения объема взорванной руды в 1,3-1,5 раза (отбойка на свободное пространство), так и с раздробленной на куски горной массой (отбойка в зажиме).

Рис.8.2. Схемы параллельного (а) и веерного расположения скважин (б)

Расположение скважин. Различают парал­лельное и веерное расположение скважин (рис. 8.2).

При параллельном полнее используется длина всех скважин, так как отсутствуют сближенные участки; заряды ВВ равномернее распределяются в массиве; меньше расход сква­жин. Достоинства веерного расположения: меньший объем нарез­ных 'работ по проходке буровых выработок; с каждого места бурят несколько скважин.

Бурение скважин. Применяют следующие способы бурения:

- штанговое (перфораторами с составными бурами);

- погружными пневмоударниками (вращатель работает около устья скважины), шарошечное, вращательное (твердосплавными и алмазными коронками).

Заряжание и взрывание скважин. Для скважинной отбойки используют гранулирован­ные ВВ, а при малом диаметре скважин - водонаполненные. Для заряжания скважин используют пневмозарядчики.

Преимущества скважинной от­бойки руды по сравнению со шпуровой:

- увеличивается в два-три раза производительность труда на отбойке;

- обеспечивается независимость во времени работ по бурению, отбойке и доставке руды;

- повышается безопасность работ; уменьшается за­пыленность воздуха и повышается общая культура труда.

Недостатки скважинной отбойки:

- худшее дробление руды за счет расширения сетки расположения зарядов (по сравнению со шпурами);

- меньшая точность контуров отбойки и, как следствие, дополнительные потери и разубоживание руды у контактов зале­жи, что особенно ощутимо при малой мощности залежи;

- невоз­можность применения при системах разработки, которые требуют вынимать руду небольшими участками (меньшими, чем глубина скважины);

- увеличивается законтурное разрушение массива пород.

Скважинная отбойка руды в зажиме. Отбойка руды в зажиме производится на отбитую руду или обрушенные пустые породы. Поэтому взорванная руда увеличивается в объеме в основном за счет уплотнения зажимаю­щего материала.

Отбойка в зажиме может применяться в мощных и сред­ней мощности залежах с любым углом падения при крепких и средней крепости рудах, а иногда и в мягких рудах.

Преимущества отбойки в зажиме:

- снижение выхода крупных кусков при отбойке, что интен­сифицирует выпуск и доставку руды в 1,5-2 раза.

- не надо предварительно образовывать открытое пространст­во, что повышает устойчивость массива и позволяет вести выемку в одну стадию с однотипной технологией.

- появляется возможность: магазинировать руду при отбойке вертикальными слоями; выпус­кать руду непосредственно в буровую выработку (торцовый выпуск), что исключает необходимость проведения спе­циальных выпускных выработок.

Недостатки отбойки в зажиме: затруднения при выпуске пер­вых доз уплотненной взрывом руды (зависания руды над выпуск­ными отверстиями); выброс руды в буровые выработки.

Минная отбойка -это отбойка больших объёмов руды сосредоточенными зарядами большой массы, размещаемыми в специально проходи­мых для этой цели выработках.

Минная отбойка дешевле и производительнее шпуровой отбойки, а иногда и скважинной при очень крепкой руде.

Недостатки: неровные контуры выемки; увеличенные (пример­но в 1,5 раза по сравнению со скважинной отбойкой) потери и разубоживание руды; нарушение окружающего массива и частичное разруше­ние ближних выработок.

Механическая отбойка -отделение полезного ископаемого от массива при помощи различных инструментов. Разновидности механической отбойки:

- отбойка горными комбайнами и комплексами;

- отбойка врубовыми машинами;

- пиление;

- разрушение бурением.

Самообрушение руды как способ отбойки применяют в основном при неустойчивых породах, склонных к самообрушению и только при одной одноименной системе разработки.