Обоснование и разработка технологии взрывных работ, обеспечивающей устойчивость горных выработок при комбинированной отработке рудных месторождений (23.11.2009)

Автор: Исмаилов Тахир Турсунович

Для выведенных зависимостей подсчитаны коэффициенты корреляции, которые изменяются в пределах 0,7-0,9, что свидетельствует о наличии достаточно тесной связи между исследуемыми признаками.

Кусковатость взорванной горной массы зависит, в частности, от схемы отбойки. Исследования рациональных схем отбойки велись в условиях Майкаинского подземного рудника. В течение трех-четырех месяцев испытаны четыре схемы отбойки: порядная, шахматная, врубовая и порядно-уступная. Наряду с изучением изменения удельного расхода ВВ на отбойку исследовали качество дробления руд. Для оценки кусковатости взорванной горной массы использовали методы: фотопланиметрический; обмера негабаритных кусков и косвенный - по расходу ВВ на вторичное дробление.

Косвенный метод дал наиболее достоверные данные, поскольку с его использованием был проведен анализ расхода взрывчатых веществ на дробление негабаритных фракций по сменам в течение года по всем испытываемым камерам. Наиболее приемлемые результаты дробления достигнуты при шахматной и порядно-уступной схемах отбойки с выходом негабарита соответственно 13,6 и 10,8% при расходе ВВ 1,2 и 1,1 кг/м3.

С целью равномерного размещения заряда в отбиваемом слое разработан метод определения величины заряда скважины в зависимости от ее длины и наклона. Рациональная длина заряда:

- длина заряда;

- длина скважины;

- эмпирический коэффициент заряжания скважины, зависящий от угла её наклона (?) и определяемый для полувеера с 7 скважинами:

? < 400 Z1 = 0,85 Z2 = 0,93

400 < ? <700 Z3 = 0,75 Z4 = 0,87

700 < ? <900 Z5 = 0,67 Z6 = 0,96

? = 900 Z7 = 0,81 -

Статистической обработкой 110 паспортов БВР установлено, что применение метода снижает выход негабаритных фракций на 17-20%.

Увеличение удельного расхода ВВ на веер до 1,1 кг/м3 уменьшало выход негабарита до 6-8%. Дальнейшее насыщение разрушаемого объема взрывчатыми веществами увеличило выход негабарита. Для рассмотренных условий минимальным является выход негабарита 6-8%. Этот предел обусловлен структурными особенностями горного массива. Для данного класса пород рациональная величина расхода ВВ равна 1,1-1,15 кг/м3, а линия наименьшего сопротивления - 2,5-3,0 м.

Наиболее перспективна порядно-уступная схема с расположением скважин в соседних веерах в шахматном порядке. С интервалом замедления ?1 или без замедления на отрезную щель взрывают половину ближайшего веера. Далее с интервалом замедления ?2 взрывают вторую половину первого и первую половину второго вееров скважин и т.д. Для выравнивания линии забоя в последнюю очередь взрывают оставшиеся скважины последнего веера с интервалом замедления ?5 . Образуется дополнительная открытая поверхность, длина которой равна линии наименьшего сопротивления. Для данной схемы определена рациональная величина интервалов замедлений, составляющая 25-35 мс. Средний расход ВВ составил 1,15-1,2 кг/м3; выход негабарита - 10-12%; объем буровых работ снизился в 1,5 pаза, a выход руды с 1 м скважины увеличился на 20 – 30%.

Рекомендованы сейсмически безопасные технологии, решающие следующие задачи:

1. Управление смещением элементов массива в зависимости от расстояния, массы взрываемого заряда, пространственной сосредоточенности и углов ориентации зарядов, прочностных характеристик пород, режимов короткозамедленного взрывания и расстояния подземных выработок от земной поверхности.

2. Непревышение допустимых для охраняемых объектов скорости колебаний и прогноз уровня сотрясений в заданных пределах.

Разработаны мероприятия, позволяющие уменьшить степень воздействия сейсмических взрывных волн на массив горных пород (рис. 5).

При моделировании воздействия массовых взрывов на устойчивость горных выработок и искусственных массивов применялась аппаратура:

в качестве регистрирующих приборов - магнитоэлектрические осциллографы H-700 и H-04I с набором гальванометров типа M001-3 и M001-4;

в качестве приемников колебаний - датчики типа CB-30, CB-1-30, СМВ-30.

Рис. 5. Схема мероприятий по охране объектов от действия взрывов в переходной зоне

Выбранная аппаратура была проверена при помощи звукогенератора и виброплатформы с получением частотных характеристик и тарировочных графиков для каналов.

Сейсмоколебания, возникающие при массовых взрывах, измерены в 120 точках на различных расстояниях от центра взрыва. После обработки полученных данных методами математической статистики установлены величины этих коэффициентов для конкретных горно-геологических условий Майкаинского и Горевского подземных рудников. Для первого рудника (рис. 6):

, м/с. (13)

Зависимость величины скорости сейсмоколебаний от приведенного веса заряда:

где V - скорость сейсмоколебаний, м/с;

- приведенный вес заряда;

Q - масса одновременно взрываемого ВВ, кг;

r - расстояние до центра взрыва, м;

K - коэффициент, зависящий от акустической жесткости среды, свойств пород и горно-геологических условий;

n - показатель, зависящий от характера преобладающих сейсмических волн, свойств пород и расстояния до центра взрыва.

Коэффициент К определяется из соотношения акустических жесткостей породы и энергетических характеристик ВВ и коэффициента структурного ослабления КТ:

, м2/с·кг3, (15)

где ?n и ?ВВ – плотность породы и заряжания ВВ, кг/м3;

Ср и СВВ – скорость распространения продольных волн в породе и заряде, м/с.

Показатель степени затухания n зависит от упругих свойств породы, одной из которых является коэффициент Пуассона:

После приведения:

Для условий Горевского месторождения и при физико-механических свойствах руды и применяемого ВВ аммонита 6 ЖВ: µ = 0,21, ?n= 2,8кг/м3, Ср = 3000м/с, ?ВВ = 1,1кг/м3 и СВВ = 30000м/с - величина Кт = 0,3.

На рис. 6 приведены графики зависимости скорости колебаний от веса заряда для условий комбинированной разработки Горевского месторождения, построенные по экспериментальной формуле (13) и аналитической формуле (17), которые хорошо согласуются – погрешность ( 5,8%.


загрузка...