автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование параметров отбойки руды в зажиме

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Московский ордена Трудового Красного Знамени • горный институт

•.•.•.v-v.vp. jp. ......, .„„

1 МАЛ 1393 На правах рукописи

АНДРЕЕВ Владимир Владимирович

УДК 622.281 : 622.272 : 622.063.23 (043)

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОТБОЙКИ РУДЫ В ЗАЖИМЕ

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений1 полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте.

Научный руководитель

засл. деятель науки и техники РФ, проф., докт. техн. наук ИМЕНИТОВ В. Р.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. СИМАКОВ В. А., канд. техн. наук, доц. ЛЕВИН В. И.

Ведущее предприятие — институт «Гипроцветмет». Защита диссертации состоится «■

/¿Г

в час. на заседании специализированного совета

К-053.12.02 в Московском горном институте по адресу: 117935, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук КОРОЛЕВА В. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Отбойка в зажиме применяется при отработке мощных и средней мощности рудных залежей.

Одним из решающих параметров отбойки в зажиме является толщина отбиваемого слоя ( секции ). которая определяет число рядов одновременно взрываемых скважин, качество дробления руды и производительность выпуска. Толщина отбиваемой секции зависит; в свою очередь, от величины подв1. ки, т.е. смещения первоначального контакта между отбиваемым массивом и зажимающим материалом, возникающего при уплотнении материала взрывом.

Понижение горных работ и вытекающее отсюда увеличение горного давления и снижение устойчивости массива должны привести к расширению применения отбой"И в зажиме, как исключающей необходимость в выемке компенсационных камер.

В связи с этим увеличилась необходимость в разработке методики определения параметров отбойки в зажиме, которую можно применять в широком диапазоне горнотехнических условий.

Вместе с тем, все имеющиеся метода расчета параметров отбойки в зажиме разработаны применительно к отдельным конкретным случаям. Кроме того, все они разработаны применительно к условиям, в которых зажимающий материал представлен отбитой рудой или породой такой же крепости, как и руда. Однако имеются объекты, в которых зажимающий материал представлен вмещающими породами с иной крепостью, чем у руды. Поэтому целесообразно установить зависимость подвижки и связанных с ней параметров отбойки от крепости пород зажимающей среда

Изложенным определяется актуальность темы диссертации.

Цель работы - установление зависимости подвижки от крепости пород зажимающей среды для определения рациональной толщины отбиваемой в зажиме секции, позволяющей повысить эффективность отбойки руды в важиме.

Кдая работы заключается в исследовании уплотнения зажимающего материала, сложенного породами различной крепости, под действием динамических нагрузок.

Каучкьв положения, разработав»« лично соискателем, и ш новизна:

- зависимость подвижки зажимающего материала от влиявших факторов, отличающаяся тем, что учитывает крепость пород зажи-

макхдей среды, позволяющая более обоснованно определять толщину отбиваемой в зажиме секции;

- установлены впервые составляющие компоненты подвижки зажимающего материала: подвижка за счет преодоления сил трения и сцепления между частицами материала, подвижка ва счет разрушения углов и выступов частиц материала и их зависимость от удельного расхода ВВ на отбойку при различной крепости пород зажимающей среды, что позволяет более точно определять подвижку при различной крепости пород; {

- физическая модель для исследования уплотнения зажимающего материала, отличающаяся тем, что.действие взрыва воспроизводится механическим ударом и используются породы натурной крепости для более полного учета их физико-механических свойств.

- дополнение имеющейся гипотезы механизма отбойки руды в зажиме в том, что разрушение углов и выступов частиц зажимак>-щего материала в процессе его уплотнения взрывом приводит к существенному увеличению подвижки при снижении крепости пород зажимающей среда

Обоснованность м достоверность научных пожявикй, выводшв и рекомендаций подтверждаются:

- достаточным объемом лабораторных экспериментов (проведено Солее 100 опытов);

- удовлетворительной сходимостью результатов моделирования с практическими данными (расхождения не превышают 5-16%).

Научное аначенкв работы заключается в разработке физической модели для исследования уплотнения зажимающего материала, позволяющей использовать горные породы натурной крепости, благодаря чему более полно учесть их физико-механические свойства, а также в установлении зависимости подвижки от крепости пород зажимающей среды с учетом удельного расхода ВВ на отбойку .и прочих влияющих факторов, которая позволяет определять рациональную толщину отбиваемой в важиме секции в широком диапазоне горнотехнических условий.

Прахямеское значение работы заключается в разработке методики расчета рациональной толщины отбиваемой секции при различной крепости пород зажимающей среды и удельном расходе ВВ на отбойку с учетом ширины очистного пространства, коэффициента разрыхления зажимающего материала перед отбойкой, протяжен-

ности его гоны в направлении отбойки и коэффициента компенсации в соответствии с минимально допустимым по условиям выпуска разрыхлением руды, позволяющей улучшить эффективность отбойки руды в зажиме.

Реализация вьводоп и рекомендация работы.

Разработанная в диссертации методика расчета параметров отбойки в важиме испольвована при проектировании массовых взрывов на рудниках ПО "Апатит", а такие в инструкциях и методических указаниях НИГРИ по применению отбойки в зажиме на рудниках Кривбасса

Апробация работы. Основные положния работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников" (МГИ.1990), научно-технических семинарах кафедры технологии механизации и организации подземной разработки руд МГИ (1989,1990,1991.1992), эаседаниях научно-техяических советов секции взрывных работ и отдела технологии подземной разработки железорудных месторождений НИГРИ (1990,1991) к получили положительную оценку.

Пубжкадгэ. Основные положения дисртации опублтсованы в пяти статьях.

Объеы работ Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения, изложенных на //<$? страницах машинописного текста, содержит /5~ рисунков, У4 таблиц, прило;яення и список использованной литературы из наименований.

ОСИОВПОЗ ООДЕРЕМКЕ РЛВОТИ

Работа базируется на общепризнанной теории механизма отбойки руды в зажиме, созданной в МГИ под руководством проф. Именитова ЕР. и изложенной в целом ряде трудов различных авторов, а также теории одностадийной выемки, разработанной в ИПКОНе под руководством проф. Фугвана Ы. Д. Обвор имеющихся работ по отбойке в зажиме произведен в диссертации.

В гипотезе, положенной в основу теории отбойки в важные, указывается, что уплотнение зажимающего материала происходит вследствие уменьшения его пористости при взаимном перемещении частиц. Пэследнее становится возможным в результате преодоления сил трения и сцепления между частицами, а такте разрушения

углов, и выступов частиц.

На основании этого наш сделано предположение о возможном влиянии прочностных свойств пород зажимающей среды на подвижку.

Подвижка - смещение первоначального контакта зажимающего материала с отбиваемым массивом после отбойки является основным параметром, который определяет возможную толщину отбиваемого слоя ( секции ), от которой, в свою очередь зависят качество дробления руды и показатели выпуска ,

Толщина отбиваемой секции, подвижка и коэффициент разрыхления отбитой руды связаны между собой следующей зависимостью:

¿ =

лС

Ь-1

где ^ - толщина отбиваемой секции, м;

- подвижка зажимающего материала, м; кр - коэффициент разрыхления отбитой руды.

Увеличение толщины отбиваемого слоя приводит к снижению числа боковых контактов руды с зажимающим материалом, где часть энергии взрывной волны переходит в зажимающий материал. В этом случае увеличивается также число рядов скважин, отбивающих руду через просвет между массивом и зажимающим материалом. Это дает эффект дополнительного дробления руды ударом черев просвет.

С другой стороны, увеличение толщины отбиваемого слоя сверх величины, определяемой подвижкой, ведет к переуплотнению руды, снижающему производительность выпуска и увеличивающему расход ВВ на ликвидацию зависаний, Ь может привести даже к прострелу скважин последних рядов.

В диссертации приведен обзор и обобщен опыт применения отбойки. в важные на рудниках черной и цветной металлургии и горно-химического сырья. Установлено, что имеются примеры применения отбойки в зажиме при породах средней крепости, в которых толдина отбиваемого слоа .несмотря на меньший удельный расход ВВ на отбойку, существенно больше, чем при крепких породах. Это указывает на увеличение подвижки зажимающего материала при породах малой и средней крепости.

В качестве рабочей гипотезы, подтвержденной впоследствии экспериментально, было принято, что роль скалывания углов и

выступов частиц в процессе уплотнения зажимающего материала возрастает при снижении крепости пород, что приводит к увеличению подвижки.

При проведении анализа имеющихся методик расчета параметров отбойки в зажиме , разработанных различными авторами, было выявлено, что существующие методики расчета разработаны применительно к условиям конкретных рудников, на которых зажимающий материал представлен отбитой рудой или породой той же крепости. Поэтому существующие методики не учитывают влияния крепости пород зажимающей среды на подвигу и связанные с ней параметры отбойки.

Вместе с тем, зажимающий материал мотет по своим свойствам существенно отличаться от отбитой руды и изменяться по крепости в широком диапазоне как при подэтажном обрушении с торцовым выпуском, так и при зтажгзм принудительном обрушении в случае отбойки блоков, граничащих с обрувенными породами.

Потребность в применении отбойки в заяиме расширяется по мере углубления горных работ и связанных с этим увеличением горного давления и снижением устойчивости массива. Примером могут служить рудники Горной ЕЬрии, на .лгс-рых с ионидэнием уровня работ вынуждены уменьшать объемы компенсационных камер вплоть до полного отказа от них. Становится актуальной йадача создания методики расчета параметров отбойки, отражаодзй влияние крепости пород зажимающей среды на подвижку и связанные с ней параметры , которая могла бы быть применена в любых конкретных случаях,

• Исследовать зависимость подвижки от крепости пород в широком диапазоне в производственных условиях не представляется возможным. Если же ориентироваться на взрывное моделирование и на приемлемый линейный масштаб 1:20 - 1:50, то вещество горной породы пришлось бы моделировать в заведомо низкопрочном материале с преобладающими пластическими свойствами, что пе свойственно большинству горных пород . Кроме того, при взрывном моделировании мы можем учесть на модели лишь прочность и упругость материала, тогда как многие другие свойства пород (вязкость, коэффициент сцепления, угол внутреннего трения) моделированию пока что практически не поддастся.

Поэтому в качестве метода исследований было выбрано физическое моделирование в эквивалентных материалах с проверкой по

- б -

функциональному подобию. Хотя для моделирования используются породы натурной крепости, эквивалентность относится в данном случае к крупности материала.

Воздействие взрыва воспроизводится ударной нагрузкой. Использование ударной нагрузки для исследования уплотнения пород было впервые применено Г. М. Бурминым.

Замена воздействия взрыва на зажимающий материал ударной нагрузкой позволяет в качестве эквивалентного материала использовать натурное вещество, что даст возможность наиболее полно учесть особенности поведения материала.

Исходя из вышеизложенного, в работе были последовательно решены задачи:

- разработать конструкцию 1. условия подобия для физической модели, на которой действие взрыва по уплотнению зажимающего материала воспроизводится механическим ударом и используются породы натурной крепости, что позволяет полнее учесть их свойства; .,

- исследовать на физической модели зависимость подвижки зажимающего материала от крепости слагающих его пород;

- на базе обобщения производственных данных и данных моделирования составить математическую модель отбойки в зажиме для выбора ее рациональных параметров в зависимости от влияющих .факторов, включая крепость пород зажимающей среды;

- провести технико-экономическую оценку эффективности использования результатов исследований.

Пэдвижка зажимающего материала при его уплотнении в нашем случае может зависеть от следующих величин: угла внутреннего трения, коэффициента сцепления, прочности материала частиц, модуля деформации материала частиц, гранулометрического состава.

Угол внутреннего трения является безразмерной величиной, поэтому должен быть на модели таким же, как в натуре. Это делает наиболее правильным использование в качестве эквивалентного материала натурных горных пород ( дробленых ).

Коэффициент сцепления не учитывается, поскольку кусковая руда обычно не содержит значительного количества мелких и пылевидных фракций. Кроме того, если моделировать и количество мелких фракций, определяющих сцепление, то уменьшение их размера в соответствии с масштабом моделирования вызвало бы

действие молекулярных сил сцепления, выходящее за рамки механической системы и нарушило бы условия подобия.

Прочность материала, выражаемая в нашем случае через крепость, соответствует натурной, что может обеспечить подобие По модулю деформации и другим свойствам, не учитываемым в маспгга-бах моделирования. В качестве характеристики прочности пользуемся коэффициентом крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Коэффициент крепости широко испольвуется на практике, что позволяет сопоставить полученные на модели яанные с практическим опытом отбойки в зажиме.

Модуль деформации пород существенной роли в нашем случае не играет. Кроме того, обычно он коррелируется с коэффициентом крепости.

Плотность Материала частиц зажимающей среды изменяется в ограниченных пределах и, в связи с тем, что для моделирования используются натурные дробленые породы, соответствует плотности материала частиц в натуре.

Что касается грансостава ааглмагто материала, то его мелкие фракции удалялись, что увеличивало коэффициент разрыхления примерно в 1,1 раза по отношению к натурному. Постольку в натуре зажимающий материал мохэт представлять собой разубо-яенную руду или вмещавшую породу, гранулометрический состав которой определить не представляется возмогшим, принимался нормальный закон распределения классов крупности со средними значениями эксцесса. В качестве характеристики крупности материала использовался диаметр среднего куска

• Энергия удара при моделировании должна соответствовать той части энергии взрыва, которая при отбойке в важиш расходуется на уплотнение' зажимающего материала Доля энергии ввры-ва, расходуемая на уплотнение, принята равной 1-1,5 Z. Эта величина получена путем аналитического расче.та баланса энергии взрыва и согласуется с данными исследований Бурмина Г. И. и Волченко а Г.

Модель представляет собой металлическую трубу диаметром 150 мм и длиной 1,5 м, закрепленную на подставке, которая благодаря большой площади придает конструкции устойчивость (рис. 1), В трубу засыпался эквивалентный материал. Таким образом, воспроизводился участок плошали зажиыапээго материала (площадь сечения трубы ) о протяженностью материала на глубину

- 6 -

г \

Мидель для изучения уплотнения зажимящего материала

1- Корпус ;

2- Опера;

3- Пораень;

4- Груз; § - Елок*,'

Рис.1

с-трос; ?- Реперя',

6- Экрирялонтннй мптериял; 9- Измерительная линейка; Ю-Прорезь-

30 м в пересчете на натуру ( длина трубы ).

Направление воздействия на зажимающий материал в натуре горизонтальное, а направление удара на модели вертикальное. Это сделано с целью облегчить нанесение ударной нагрузки и правомерно, поскольку гравитационные силы не играют существенной роли в процессе динамического уплотнения.

Для контроля и измерения уплотнения зажимающего материала в различных точках зоны уплотнения по длине трубы имелась прорезь, в которую установлены проволь шые репера Глубина установки реперов - до центра поперечного сечения труба Смещения реперов относительно первоначального положения позволяют рассчитать уплотнение, коэффициент разрыхления зажимающего материала в различных точках зоны и определить ее глубину.

Для передачи динамической наг- узки удара на эквивалентный материал в трубу вставлен поршень, который опирался на поверхность материала С целью уменьшен потерь энергии при ударе и снижения инерционности поршень выполнен пустотелый.

Величина смещения поверхности материала после удара относительно первоначального полоиэния представляла собой подвижку. Она вызывалась динамическим воздействием поршня на зажимающий материал. Энергия воздействия передавалась поршню в результате удара по нему свободно падающего груза Груз выполнен в виде пустотелого металлического цилиндра, в который для регулирования"массы засыпались дробь или стальные шарики. Груз закреплен на капроновом тросе, перекинутом через блок на высоте 10 м от поверхности материала Высота падения и масса груза определяют скорость удара и его энергию.

Масштабы моделирования. Линейный масштаб выбран из конструктивных соображений. Из ряда исследований известно, что глубина зоны уплотнения зажимающего материала составляет 25 -30 м. Размер зоны уплотнения на модели ограничен 1,5 м. Исходя из этого линейный масштаб моделирования принят СА - 1:20. В этом масштабе моделируется подвижка зажимающего материала.

Гранулометрический состав моделируется по диаметру среднего куска в соответствии с линейным масштабом - 1:20.

Использование в качестве эквивалентного материала натурных дробленых пород налагает определенные требования к выбору масштабов моделирования.

- 10 -

В нашем случае заранее предопределен масштаб напряжений и прочностей Св .который равен 1. Из этого следует, что нужно соблюсти масштаб сил Сг - С^ • п

С другой стороны, масштаб плотности L у в нашем случае также заведомо равен 1. Из этого масштаба определяется масштаб масс Ст - CfCi? ' шм в нашем случае CmzC¡^ ■

На основании изложенных посылок определялись:

- масштаб ускорений Cq - Cf/Ст

^ Са- ¿Г' п /75-> f

- масштаб времени ' Lt - i Cl/Cq

или Ct-Cí.

' л/1/)

- масштаб скорости L¡r - Cq '¿t

или C¡r - i

Высота падения груза определялась из условий баланса энергии f кЯА

к

где К доля энергии взрыва, идущая на уплотнение

. зажимающего материала; А - удельная энергия взрыва ВВ, Дж/кг; 7 - удельный расход ВВ на отбойку, кг/кг; § = - ускорение свободного падения.

Масса падающего груза рассчитывалась как произведение массы отбиваемого слоя руды в натуре на масштаб масс.

Исходные данные для моделирования. Исследовалась зависимость подвижки от крепости пород зажимающей среды при различном удельном расходе ВВ на отбойку. Удельный расход ВВ изменялся от 200 до 800 г/т, что соответствует крепости руды примерно от 4 до 18 и охватывает практически весь возможный диапазон крепостей. Диаметр взрывных скважин принимался равным 106 мм, как наиболее распространенный на рудниках, применяющих отбойку в зажиме. Крепость пород зажимающей среды изменяли от 4-6 до 16-18, т.е. от слабых до весьма крепких.

Зажимающий материал имитировался дробленой породой из кусков диаметром от £0 до 400 мм в пересчете на натуру в соответствии с линейным масштабом (диаметр среднего куска 200 мм).

Предварительно, для изучения влияния диаметра среднего куска аажишвдегс материала на подвижку, была проведена серия опытов. Результаты их показали, что диаметр среднего куска при нормальном распределении классов крупности не оказывает су-

дественного влияния на подвижку, что дало основание провести основную часть опытов при постоянном диаметре среднего куска.

Для моделирования пород крепостью 4-6 использовался известняк, для крепости 6-8 - апатитовая руда, для крепости 8-10 - доломит, для крепости 8-14 - гранит, для крепости 16-18 -метаморфиэованный скарн.

Моделировалась отбойка одним, первым рядом зарядов. При этом исходили из результатов исследований других авторов, что подвижка при взрывании первого ряда составляет 70-Ю % от взрывания максимально возможного числа ( обычно 5 - 6 ) рядов:

Результаты моделирования. Установлена зависимость подвиж-1си от крепости пород зажимающей среды и удельного расхода ВВ на подвижку. Вляние крепости, ранее не учитываемое, оказалось существенным. Правомерно выделить две компоненты подвижки:

1. Подвижка за счет преодоления сил трения и сцепления между частицами материала. Эта компонента не зависит от крепости пород .зависит от удельного расхода ВВ на отбойку и описывается следующим эмпирическим уравнением:

4 Ьр - 0,065Г^ ,м,

где аЬгр ~ подвижка за счет преодоления сил трения и сцепления, м; - удельный расход ВВ на отбойку, г/т.

2. Подвижна за счет разрушения углов и выступов частиц. Определяется как удельным расходом ВВ, так и крепостью пород зажимающей среды. Проявляется в существенной мере при малой и средней крепости пород, причем ее величина может превосходить первую компоненту. Это приводит к увеличению обпрй подвижки в два и более раз, что позволяв'!' соответственно увеличить толщину отбиваемого слоя при малой и средней крепости "пород. Эмпирическая формула для определения этой компоненты подвижки сле-дукцая: £££

Д 1раър = 2,65- ь-яо)/ГО,а25^ + V

А А

где f - крепость пород занимающей среды;

1 - удельный расход ВВ на отбойку, г/т.

Таким образом, эмпирическая формула для определения подвижки зажимающего материала при отбойке веерами или рядами

скважин диаметром 105 мм, с учетом влияния крепости слагающих его пород (рис. 2), представляет собой сумму двух компонент подвижки:

A L - й Lrp + Л LptXbp

В результате анализа гранулометрического состава зажимающего материала после его уплотнения получено подтверждение имеющейся гипотезы механизма отбойки руды в зажиме в следующей части: при уплотнении зажимающего материала происходит скалывание углов и выступов его частиц. Это подтверждается характерным появлением ^ модели мелких фракций в зажимающем материале после его уплотнения без ваметного изменения соотношения остальных фракций (рис 3).

В работе не ставилась задача определения зависимости подвижки от диаметра взрывных скважин, однако было сделано пред-полол ние о необходимости совместного учета удельного расхода ВВ на отбойку и диаметра скважин как факторов, определяющих удельную энергию воздействия взрыва на зажимающий материал, что выполнено Е Р. Джумаевым.

На основании результатов моделирования и анализа исследований других авторов разработана методика определения рациональной толщины отбиваемого в важные слоя в зависимости от удельного расхода ВВ на отбойку, коэффициента разрыхления зажимающей сгеды перед отбойкой, коэффициента компенсации и ширины забоя, учитывающая крепость пород зажимающей среды. Разработанная методика определения рациональных параметров отбойки руды в Бажиме заключается в следующем:

Í. Рассчитывается подвижка с,, ломающего материала при эталонных условиях.

В качестве эталонных условий принимается коэффициент разрыхления зажимающего материала перед отбойкой - 1,4, ширина забоя 20 м, глубина зоны зажимающего материала в направлении отбойки - 30 м:

4 Lar ^0,065ff + 2,85■ i- _—_—,), м, п • [ 11(г-тл-оог5Р+ £ J

где £ - удельный расход ВВ, г/т;

f - крепость пород зажимающей среда

2. Подвижка в конкретных условиях:

Зависимость подвижки от удельного расхода ВВ на отбойку ^ при различной крепости пород зажимающей среды f

ы

I

о.4 ае

Рис. 2

25

Гранулометрический состав эквивалентного материала на модели

20

<5

О

до уплотнения

О 100 200 ' 300 400 ш

30 25 20

/ЗГ . *

*0

после уплотнения

¡00 ¿00 У00

Рис. 3

400 Ш

= Л^эг • /(&' к ' Л , И, где _ ело/- 4,в\ ~ коэффициент, учитывающий влияние

~£' ширины забоя; 3 - ширина забоя,м;

-1 - коэффициент влияния разрыхления ' ' зажимающего материала;

Кр - коэффициент разрыхления зажимающего

материала перед отбойкой; коэффициент влияния глубины зоны

зажимающего материала;

А/з - глубина зоны зажимающего материала в направлении отбойки, м.

3. Определяется толщина отбиваемого слоя (секции): -

где кц - коэффициент компенсации в слое,

определяется как отношение объема выработок в отбиваемом слое к его Пр общему объему;

Кр - минимально допустимый по условиям

выпуска коэффициент разрыхления руды.

Коэффициенты влияния на подвижку ширины забоя и разрыхления зажимающей среды перед отбойкой получены на основании результатов исследований Г. М. Бурмина и В. А. Кирпиченко.

Экономическая эффективно предлагаемой методики расчета подвижки и толщины отбиваемой секции. Разработанная методика учитывает влияние крепости пород зажимающей среды, что позволяет более точно рассчитать толщину отбиваемой в зажиме секции. Учет влияния крепости пород наиболее вагяен в случаях, когда породы зажимаадей среды имеет крепость, отличающуюся от крепости руды.

Так, в случае, когда породы иуеют крепость ниже, чем руда, расчет по разработанной методике позволяет увеличить толщину отбиваемой секции. Это приведет к снижению затрат на производство взрывов за счет их меньшего числа, снивэнию разубо-живания руды вследствие уменьшения числа боковых контактов отбитой руды с обрушенными породами, увеличению производитель-

ности выпуска и снижению выхода негабарита по причине более полного использования эффекта дополнительного дробления руды эа счет удара череэ просвет у эабоя и снижения числа рядов скважин, отбиваемых на контакте с зажимающим материалом, где потери энергии взрывной волны приводят к ухудшению качества дробления.

В случае, когда породы зажимающей среды имеют большую крепость по сравнению с рудой, предлагаемая методика рекомендует уменьшить толщину отбиваемой секции, что поэволяет избежать переуплотнения отбитой руды, прострела взрывных скважин и увеличить производительность выпуска ва счет получения оптимального коэффициента разрыхления руды.

В общем случае экономический эффект от применения предлагаемой методики расчета толщины отбиваемой секции можно определить по следующей формуле:

где ^у^Р ~ удельный расход ВВ на вторичное дробление, соответственно в случаях применение су-I/С Iт шествующей и предлагаемой методик, кг/т; •» У - объемы массового взрыва, т;

- затраты на подготовительно-заключительные работы по производству массового взрыва, руб/т;

Я с, Пп - потери металла, 7. ;

Цп - экономический ущерб от потерь, руб/т;

Рс,Р" - равубоживание руды;

п Яр - экономический ущерб от разубоживания, руб/т; ''с/Пп - производительность выпуска руды, т/см;

Сщп " себестоимость выпуска, руб/т.

аштвкв

В диссертационной работе дано новое решение актуальной для подземной разработки мощных и средней мощности ручных месторождений научной задачи определения зависимости подвижки зажимающего материала от влияющих факторов, включая крепость пород зажимающей среды, для определения рациональных парапет-

ров отбойки руды в зажиме, позволяющих повысить ее эффективность, расширить область применения и улучшить технико-экономические показатели работ.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработана физическая модель для исследования уплотнения зажимающего материала, отличающаяся тем, что действие взрыва воспроизводится механическим ударом и используются породы натурной крепости для более полного учета их физико-механических свойств, таких как крепость, плотность, модуль деформации, кол внутреннего трения, что затруднительно сделать при моделировании в эквивалентных материалах с использованием взрывной нагрувки. Исследования уплотнения важимаквдго материала с использованием разработанной модели позволили выявить особенности его поведения под динамической нагрузкой, зависящие от крепости слагающих его пород.

2. Получено дополнение имеющейся гипотезы механизма отбойки руды в зажиме в том, что разрушение углов и выступов частиц зажимающего материала в процессе его уплотнения взрывом приводит к существенному увеличению подвижки при снижении крепости пород зажимающей среды. Так, при удельном расходе ЕВ 600 г/т и крепости пород зажимающей среды 18 (по шкале проф. Цро-тодьяконова) подвижка составляет 1,5 -1,7м, в то время как при

, крепости пород 6 и том же удельном расходе ВВ подвижка составляет 2,6 - 3,1 м, что дает возможность увеличить толщину отбиваемой в зажиме- секции в 1,5 - 2 раза.

3. Установлена зависимость подвижки зажимающего материала от влияющих факторов, отличапзяся тем, что учитывает крепость пород зажимающей среды, влияние которой, ранее не принимавшееся во внимание, оказалось существенным. Установленная зависимость позволяет более обоснованно рассчитать рациональную толщину отбиваемой в зажиме секции.

4. Установлены впервые составляющие компоненты подвижки зажимающего материала: подвижка за счет преодоления сил трения и сцепления между частицами материал, подвижка га счет разрушения углов и выступов частиц материала и их зависимость от удельного расхода ВВ на отбойку при различной крепости пород зажимающей среды, что позволяет более точно определять подвижку при различной крепости пород. Величина первой компоненты не

зависит от крепости пород и определяется в основном удельным расходом ВВ на отбойку. Вторая компонента уплотнения зависит как от удельного расхода ВВ, так и от крепости пород зажимающей среды. При породах зажимающей среды крепостью 16-18 и более эта компонента практически не проявляется во всем диапазоне реальных значений удельного расхода ВВ на отбойку ( 50 -1000 г/т ). В то же время при менее крепких породах величина данной компоненты подвижки может достигать 0,6 - 2,8 м и превосходить по величине первую компоненту. Именно увеличение подвижки за счет разрушения углов и выступов частиц зажимающего материала приво гг к росту общей величины подвижки при снижении крепости пород.

5. Разработана методи'-т расчета рациональной толщины отбиваемой секции при различной крепости пород зажимающей среды и удельном расходе ВВ на отбойку с учетом ширины очистного пространства, коэффициента разрыхления зажимающего материала перед отбойкой, протяженности его зоны в направлении отбойки и коэффициента компенсации в соответствии с минимально допустимым по условиям выпуска разрыхлением руды, позволяющая повысить эффективность отбойки руды в важиме.

6. Проведена технико-экономическая оценка эффективности использования разработанной методики расчета параметров отбойки в зажиме. Применение предлагаемой методики наиболее эффективно в случаях, когда породы зажимающей среды имеют крепость, отличающуюся от крепости руды. Так, для условий рудников Крив-басса расчет параметров отбойки по разработанной методике позволяет получить экономический эффект ва счет снижения затрат на производство взрывов, раэубоживания руды, увеличения производительности выпуска и снижения выхода негабарита 0,15 - 0,20 руб/т ( в ценах 1990 г).

Основные гашкзэнш диссертации опуОлкковакы в елаяукщЕСС > работах:

1. Имэнйгов Е Р., Андреев ЕЕ 0 зависимости параметров отбойки ■ в важиме от крепости пород и грансостава аажимаюшего материала - В сб.: Автоматизированное проектирование и управление подземными рудниками.- К .МГИ.1989.

2. Кмэнкгав а Р.. Андреев Е & , Джумавв В. Р. Исследование зависимости параметров отбойки в зажиме от диаметра скважин и

свойств зажимающего материала.- Всесоюзная научно-техническая конференция "Теория и практика строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников". Тезисы докладов.- Ы.. ЫГИ. 1990.

3. Ндоихгов В. Р.. Андреев В. В., Дкумаев О. Р. Исследование параметров отбойки в зажиме методом физического моделирования.- Деп. в ЫГИ, N27/9-12.

4. Кмонжгов а Р., Якушев В. Р., Андреев а а Использование физического моделирования для исследования параметров отбойки руды в зажиме. - Деп. в ЫГИ, N 27/9-11.

5. Имештга а Р., Даумаев ПР. .Андреев а а Методика определения параметров отбойки в зажиме. - Деп. в Черметинформации, 19926 N 5865.

Подписано в печать 26.01.93г. Формат 60X90/16 Объем 1 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ N ¿W

Типография Мэсковского горного института. Ленинский проспект, д. 6