автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка технологии и обоснование параметров взрывоселекции при очистной выемке заходками и проведении подготовительныъ выработок

о

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный горный университет

На правах рукописи

АМИРХАНОВ Игорь Заурович

УДК : 622.275 :622.34 : 622.235

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОСЕЛЕКЦИИ ПРИ ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКЕ ЗАХОДКАМИ И ПРОВЕДЕНИИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском государственном торном университете.

Научный руководитель канд. техн. наук, 'проф. ЖИГАЛОВ М. Л.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. ШЕСТАКОВ В. А., канд. техн. наук, доц. МАНГУШ С. К.

Ведущее предприятие — ПО «Казахвзрьтпром».

Защита диссертации состоится « » 1994 г.

в . час. на заседании специализированного совета К-053.12.02 в Московском государственном горном университете по адресу: 117935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться, в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан « 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, доц. КОРОЛЕВА В. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы От качества полезных ископаемых самым существенным образом зависит качество полезных компонентов, получаемых в процессе добычи и переработки руды (концентратов, металлов и др.). Не в меньшей степени качество полезных ископаемых влияет на технологические и экономические показатели работы добывающих и перерабатывающих предприятий.

В процессе добычи исходное качество руды практически всегда ухудшается из-за разубоживания от засорения породой или бедными рудами и попадания в потери относительно более богатых участков рудных тел. Имеет место снижение качества добываемой рудной массы также по причинам естественного исчерпания богатых запасов и широкого применения сравнительно дешевых (массовых) технологий добычи и переработки. Однако в связи с постоянным увеличением глубины разработки и соответствующим усложнением горно-геологических условий, практически повсеместным снижением содержания полезных компонентов в руде и возрастанием доли породных прослоев в контурах балансовых запасов традиционные валовые технологии добычи все в меньшей степени удовлетворяют требованиям обеспечения высокого качества добываемых руд. Для подземных рудников все более злободневной становится проблема управления качеством руд на базе разделительных процессов. Как известно, при разделительных методах управления качеством руд наибольший эффект удается получить в том случае, если разделение производить как можно ближе к истокам рудопотоков, т. е. начиная с процесса отбойки руды.

Существуют различные методы взрывного разделения руд разных сортов или руды и породы: на карьерах- это взрыв на рыхление и другие методы управления энергией взрыва; на подземных рудниках - это селективная выемка, включающая селективную отбойку,- Все эти схемы взрывного разделения руды и породы предусматривают наличие, как правило, двух и более поверхностей обнажения и применяются только при очистной выемке, хотя разделение бывает необходимо и при проходческих работах, т. е. при наличии только одной поверхности обнажения.

Для взрывного разделения с одной поверхностью обнажения в Московском государственном горном университете был прол.'л'-жен метод управления качеством, названный взрысоселекцн! й. '."уи ность взрывоселекции заключается н том, что разделение г>;:п и

породы при одной поверхности обнажения происходит аа один взрыв с созданием двух отдельных навалов руды и породы, отгрузка которых может производиться и производится обособленно. Эффективность предложенной схемы, естественно, требовала соответствующей проверки. Поэтому актуальной можно признать решае- . мую в настоящей диссертации научную задачу разработки технологии взрывоселекции при очистной выемке заходками и проведении подготовительных выработок.

Цель работы. Установление зависимости параметров буровзрывных работ от основных влияющих факторов для разработки технологии взрывоселекции, которая позволит обеспечить снижение трудоемкости проходческих и очистных работ по сравнению с традиционной селективной отбойкой.

Идея работы состоит в разделении руды и породы за один взрыв при одной поверхности обнажения с формированием двух обособленных навалов для повышения качества добываемого сырья.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

- для очистных забоев и проходческих забоев наиболе' перспективной из возможных технологических схем взрывоселекиН является схема, отличающаяся использованием фугаса ВВ, уклаЛ! ьаемого вблизи забоя и позволяющая обеспечивать эффективна разделение руды и породы;

- зависимости параметров отбрасываемого навала от вели^ ны заряда ВВ в фугасе, обеспечивающей формирование двУ обособленных для погрузки навалов руды и породы, носят парабО лический характер;

- качественную отбойку по контакту руда-порода обеспечИ вает схема буровзрывных работ, отличающаяся расположением шпуров строго по контакту при прочном' контакте и наличием я конструкции зарядов ВВ воздушного промежутка.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена обзором и анализом исследований и опыта в области буровзрывных работ и взрывного разделения; производственными испытаниями различных технологических схем взрывоселекции; производственными экспериментами и замерами параметров навала с использованием стандартных геолого-маркшейдерских замеров, представительным объемом производственных экспериментов по взрывоселекции на руд-

нике " Капал" ПО "Каэзолото" (проведено более 50 отпалок в проходческих забоях рудника); получением фактического роста производительности по сравнению с традиционной селективной отбойкой; положительными результатами промышленных испытаний взрывоселекции и внедрением предлагаемой технологии на руднике "Капал" ПО "Каэзолото".

Научное значение работы состоит в установлении зависимости коэффициента кучности отбрасываемого навала и высоты впадины между отбрасываемым и укладываемым навалами от количества БВ в заряде фугаса, укладываемого у груди забоя.

Практическое значение работы

заключается в разработке и выборе параметров технологической схемы взрывоселекции и в разработке рекомендаций по применению технологии взрывоселекции.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Рекомендованная технологическая схем.-» взрывоселекции принята к реализации в условиях подземных руд ников производственного объединения "Каэзолото".

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-технических семинарах кафедры ТПР МГГУ (г. Москва,1990-1993 гг.), на технических советах Зыряновского свинцового комбината (г. Зыряновск, 1990-1992 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре статьи, содержащих основные положения диссертации.

Объем работы. Диссертация состоит из введения,четырех глав и заключения, содержит_страниц машинописного текста,_рисунков._таблиц, список использованной

литературы из _ наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросы взрывного разделения руды и породы или руд рапных сортов как при открытых, так и на подземных 'горных работах исследовались в работах М. И. Агошкова, Е. Г. Баранова, М. л. ;й:голова, Е Н. Зарайского, Р. П. Каплунова, Г. Г. Ломоносова, ДА. Мамсурова, А. Ф. Назарчика, Е. И. Панфилова, А. А. Петросо-ва, Д. И. Рафиенко, Н. И. Чеснокова -и др.

Обзор результатов этих исследований показал, что н ирчк-тике горнорудных предприятий взрывное разделение рул пр.ч'.'го дится только при наличии двух и более поьерхност»;* ег.ь:.-/ ■

На открытых горных работах - взрывы на рыхление и другие методы- управления энергией взрыва; при подземных - селективная выемка,включая отбойку породных прослоев и рудного массива в зажиме,оставление в выработанном пространстве отбитых породных прослоев между обрушенными налегающими породами, а также взры-восортировка при очистной выемке уступами с двумя поверхностями обнажения, технология которой предложена ИПКОН РАН. При одной же поверхности обнажения взрывораэделение с образованием двух обособленных навалов руды и породы (взрывоселекция) до сих пор не реализовыьалось.

Для оценки эффективности взрывоселекции и достижения цели, поставленной в диссертационной работе, возникла необходимость решить следующие задачи:

- провести анализ существующего опыта по взрывному разделению руд разных сортов или руды и породы;

- сформировать возможные технологические схемы взрывоселекции и выбрать наиболее перспективную на базе производственных экспериментов;

- обосновать параметры наиболее перспективной схемы взрывоселекции ;

- установить зависимость параметров навалов от факторов, влияющих на проведение эффективной взрывоселекции;

- выполнить технико-экономическое сравнение взрывоселекции с традиционными валовой и селективной отбойкой рудопород-ных забоев.

При решении первой из поставленных задач нами систематизированы известные и возможные способы взрывного разделения по количеству циклов и поверхностей обнажения с отбойкой руды и породы за один цикл при наличии одной и двух поверхностей обнажения и определено место и особенности взрывоселекции в общем многообразии возможных способов 'взрывного разделения руд разных сортов или руды и породы.

Далее особое внимание было уделено взрывоселекции. Факторы, влияющие на этот способ взрыворазделения, разделены на природные, технологические и экономические , оказывающие как прямое, так и косвенное воздействие на технологию взрывоселекции.

К природным факторам отнесены физико-механические свойства руды и породы, мощность рудного тела, угол падения.

К Технологическим факторам отнесены параметры БВР.параметры очистного забоя (сечение забоя).

Экономические факторы предопределяют степень эффектив-

ности использования рассматриваемого способа взрыворазделения в условиях конкретного рудника. К этим факторам относятся ценность добываемого сырья и стоимостные показатели добычи, перемещения и переработки рудной массы', предопределяющие величину ущерба от разубоживания и уровень концентрации горных работ.

Предлагаемая систематизация известных способов взрывного разделения, патентный поиск в области совершенствования буровзрывных работ и изучение технических решений по защите шахтных коммуникаций и оборудования при ведении взрывных работ позволили нам сформировать и предложить пять принципиально возможных технологических схем взрывоселекции (рис.1): .

Сущность первой схемы (рис. 1,а) с использованием цепного затвора заключается в том, что цепь 1 "навешивается на рельс 2 в забое на расстоянии 0,5 - 1 ми при взрыве предотвращает разлет горной массы в той части забоя, которая перек{ -з цепями. Вторая схема по назначению аналогична первой сХ'Еуэ. Роль ограничителя разлета горной массы в данном случае играют деревянные стойки (рис. 1,6). При третьей схеме предусматривается, что котловые заряды 1 (рис. 1,в), образованные в контурных шпурах по почве выработки при их взрывании смогут отбросить на определенное расстояние горную массу части забоя, обрушенную в первую очередь при его взрывании,а затем с замедлением, которое может быть обеспечено огневым взрыванием (2 - 3 с), отбивается оставшаяся часть забоя. При четвертой схеме (рис. 1,г) предусматривается, что использование фугаса ВВ возможно позволит отбросить только что отбитую горную массу из породной части забоя как можно дальше от забоя, а затем с некоторым замедлением рудная часть забоя обрушается сотрясательным взрыванием (укладывается) в непосредственной близости от него. При, пятой схеме для более "чистого" разделения руды и породы предусматривается использование металлического листа 1, укладываемого на фугасный заряд ВВ 2 (рис. 1,д). При этом ожидалось, что после взрывания фугаса под металлическим листом лист примет такое положение, при котором он будет разделять руду и по роду.

Предполагалось, что каждая из схем обеспечит наличие после взрыва двух неперемешанных обособленных навалов руды и породы. Требовалась серия промышленных экспериментов по прики-дочной проверке всех перечисленных пяти схем.

Поставленную задачу удобнее было решать на предприятиях, добывающих руды, которые визуально легко отличаются от рмецаю-. щих пород. Это позволяло обойтись без достаточно трудоемких и

не всегда легко реализуемых физико-механических методов оперативного контроля качества отбитой рудной массы. Поэтому эксперименты решено было проводить на руднике "Капал" золотодобывающего предприятия "Кварц" ПО "Каззолото". На этом руднике жильный материал (руда) очень резко отличается от вмещающих пород.

Эксперименты проводились в проходческих забоях сечением 1.8 * 1.8 м. Шщность рудной жилы варьировалась от 0,2 до 1 м. Крепость руды Г-10-12, породы Г-14-16 по шкале проф. М. М. Про-тодьяконова. Руда и вмещающие породы устойчивые. Выработки проходятся без крепления. Применяемое ВВ - аммонит N6 ЖЕ Взрывание огневое. Диаметр шпуров 40 мм. Глубина врубовых шпуров 1,8 м, отбойных и оконтуривающих - 1,6 м. Паспорт буровзрывных работ рассчитывался по традиционной методике.

При проведении экспериментов по первой и второй схемам взрывоселекции (с использованием цепного затвора и деревянных стоек) паспорт БВР оставался таким как и при проходке выработок с селективной отбойкой , а при остальных схемах производилось перераспределение зарядов ВЕ В той части забоя, которая должна была быть отброшена, увеличивалось количество зарядов и соответственно уменьшалась ЛНС, та часть забоя, которая должна быть уложена в непосредственной близости от него, отбивалась уменьшенным количеством зарядов ЕВ. Количество зарядов ВВ при всех схемах взрывоселекции оставалось таким, как и при обычной проходке, менялось лишь количество ВВ в шпурах.

Серия экспериментов с использованием цепного затвора (см. рис. 1,а) осуществлялась следующим образом. После обурива-ния забоя согласно паспорту БВР на расстоянии 0,5 м от груди забоя на уровне кровли штрека в бортах выработки бурились под-бурки по два с каждой стороны глубиной 40 мм, в них вставлялись скоби 3. на которые укладывался рельс 2 типоразмера Р-18 длиной 1,7м . На него при помощи крючьев навешивались цепи 1 длиной 1,8 м, которые перекрывали рудную часть забоя 4. После заряжания забоя производили его'взрывание и после взрыва в забое образовывалось два навала горной массы. Отбитая порода из неперекрытой цепями породной част забоя была отброшена дальше, чем отбитая руда из перекрытой части забоя. Руда из перекрытой части забоя частично попадала в породный навал, гребни рудного и породного навалов были расположены довольно близко друг к другу. По виду навалы представляли из себя вытянутую в

длину кучу с двумя гребнями, расположенную в непосредственной

*

1- цепи; 2 - рельс; 3 т скобы; 4 - руда; 5 - порода.

Рис.1.а

Принципиальная схема взрывоселекции с использованием деревянных стоек.

1- деревянные стойки; 2 - руда; 3 - порода.

Рис. 1,6

Принципиальная схема взрывоселекции с использованием котловых зарядов.

Принципиальная схема взрывоселекции с использованием фугаса.

Принципиальная схема взрывоселекции с использованием металлического листа,

укладываемого на почву выработки.

1 - металлический лист; 2 - фугас ВВ; 3 - порода; 4 - руда.

РисЛ^д

ве

of • °

о ¿ . 1

Схема расположения шпуров-в забое.

■

>г.*9 |

о I

ГО i

« ;

/

-3- _ к ;

Рис.1 ге

близости от забоя. Для повышения достоверности результатов эксперимента было произведено пять взрывов в трех забоях с одинаковыми условиями, незначительно варьировалась лишь ширина рудной части в забое 60-85 см. Проведенные эксперименты позволили сделать следующее выводы:

- взрывоселекция с применением цепного затвора в принципе возможна;

- обособленную погрузку производить довольно сложно из-за того, что навалы расположены близко друг к другу;

- работы по монтажу и демонтажу цепного затвора весьма трудоемки, их длительность составляет 21% рабочего времени (примерно 1 час 15 мин по данным хронометража) смены.

Серия экспериментов с применением деревянных стоек (органной крепи) в качестве ограничителя разлета горной массы при взрыве позволила сделать вывод о том, что взрывоселекция возможна и при этой схеме. При данной схеме навалы руды и породы, образующиеся после взрыва, имеют более четкие границы, нежели при схеме с цепным затвором, расстояние между навалом, расположенным у забоя, и гребнем отброшенного навала было достаточным для удобной обособленной отгрузки руды и породы. Повторное использование деревянных стоек оказалось невозможным, так как при взрыве они приходят в полную негодность. По данным хронометража работы по обеспечению взрывоселекции- подготовка стоек к установке, их установка, удаление разбитых деревянных стоек после взрыва составляют порядка 12% рабочего времени смены (45 мин). В ходе экспериментов было произведено пять взрывов, которые подтвердили принципиальную возможность применения данной схемы для взрывоселекции.

Эксперимент по взрывоселекции с применением котловых зарядов проводился следующим образом: забой обуривался по схеме, приведенной на рис. 1,е, врубовые и отбойные шпуры 1, 2, 8 были смещены в породную часть забоя на расстоянии 0,1м от контакта руда - порода в породной части забоя, располагались шпуры 9, 10, 11, 16, которые являлись контурными для породной части забоя, оконтуривали сечение забоя шпуры И - 19. Шпуры 14, 15, 16 по почве выработки простреливались зарядам.- ВВ (патрон аммонита N6 ЖВ) для создания котлового заряда в три .этапа. Патрон ВВ досылался в забой шпура, шпур заполнялся, песчанно-гли-нистой забойкой и заряд взрывался. После трехкратного простре-ливания в шпуре образовывалась полость, которую заряжали. Поэтому шпуры 14 - 16 при заряжании забоя были заряжены большим нежели другие шпуры количеством ВВ. Эта схема взрывоселекции

не дала ожидаемых результатов. После взрыва в забое не образовывалось двух навалов, навал после взрыва представлял из себя вытянутую вдоль выработки кучу без явных признаков местонахождения в ней руды или породы, которые.можно было различить на глаз. Для проверки этой схемы было проведено два взрыва, результаты которых позволили сделать вывод о том, что взрывоселекции с применением котловых зарядов практически невозможна.

Следующей серией экспериментов были опыты по 4-й схеме взрывоселекции с использованием фугасных зарядов (рис. 1,г). Расположение шпуров при данной схеме аналогично предыдущему эксперименту. Очередность взрыва была следующей,первоначально взрывались шпуры N 1 - N 16, затем с замедлением, достаточным для полной укладки отбитой горной массы из породной части забоя, взрывали заряд ВВ, укладываемый напротив породной части забоя. Замедление необходимое для производства взрывоселекции (не менее 100 мс) создавалось огневым взрыванием. Фугас до \ взрыва укладывался в специально приготовленную лунку на почве I выработки на расстоянии 20 - 30 см от забоя и перекрывался доской от преждевременного взрыва. Фугасный заряд при его | взрыве отбрасывал отбитую горную массу из породной части забоя 1 на определенное расстояние, а затем заряды шпуров N17 - N19 отбивали оставшуюся рудную часть забоя, укладывая ее в непосредственной близости от груди забоя. В результате взрыва в : забое образовывалось два навала горной массы: рудный - вблизи ■ забоя и породный, отброшенный взрывом фугаса на некоторое расстояние от забоя. Руда, уложенная у забоя, имела небольшой объем навала и была темно- коричневой по цвету,порода серого цвета находилась в навале большего объема на значительном расстоянии от забоя. По данной технологической схеме было проведено 20 взрывов, взрывоселекция получалась практически во всех взрывах. Наилучше результаты были получены при взрывании забоев с горизонтальным расположением контакта руда-порода. Вспомогательные работы по обеспечению взрывоселекции (установка фугаса) занимали не более 5 мин параллельно с заряжанием забоя. Расход ЬВ при данной технологической схеме незначительно увеличивался, но предполагалось, что при правильном подборе конструкций зарядов врубовых и оконтуривающих шпуров можно добиться снижения расхода ВВ даже по сравнению с расходом ВВ при обычной проходке горных выработок.

Для более "чистого" разделения руды и породы была проведена серия экспериментов по пятой технологической схеме взрывоселекции с использованием металлического листа (рис. 1,д).

Схема расположения шпуров и очередность взрывания были аналогичны двум •предыдущим сериям экспериментов. Было проведено 3 взрыва, и все они не привели * желаемому результату, поэтому решено было от данной технологической схемы отказаться 1?ак от неприемлемой.

В результате проведенных серий производственных экспериментов была доказана принципиальная возможность взрывоселекции как метода взрыворазделения руды и породы , когда заряды ВВ перпендикулярны плоскости забоя. Выявлено, что замедления, которые может обеспечить огневое взрывание, достаточны для проведения взрывоселекции. Установлено, что из всех технологических схем наиболее перспективной является схема с использованием фугаса ВВ, располагаемого на почве выработки у груди забоя.

Для решения второй из поставленных в диссертации задач, обоснование оптимальных параметров отобранной технологической схемы взрывоселекции с использованием фугаса, были проведены дополнительные эксперименты при проведении горно - подготовительных выработок на руднике. При этом были исследованы следующие параметры взрывоселекции:

- количество ВВ в заряде фугаса, при взрыве которою обеспечивается образование двух обособленных навалов руды и породы, отгрузку которых можно производить раздельно;

- тип вруба, обеспечивающий наибольший отброс горной массы из той части забоя, которая отбивается в первую очередь;

- расстояние и"конструкция зарядов ВВ в контурных шпурах у контакта руда-порода с учетом прочности (связности) контакта.

При проведении первой серии экспериментов по определению оптимального количества ВВ в фугасе возник вопрос о показателях (критериях), с помощью которых можно было оценивать форму и положение навалов руды и породы, чтобы обособленную погрузку удавалось производить с наименьшим разубоживанием. Нами предложено оценивать параметры отбрасываемого и укладываемого навалов с помощью коэффициента кучности, который учитывает и крутизну навала, и дальность отброса его от забоя.

Коэффициент кучности есть произведение еысогы от почвы выработки до центра тяжести навала 1щт на расстояние от груди забоя до центра тяжести Ьдт:

Кк - Ьцт * Ьцт. (1)

Если продольное сечение отбрасываемого навала представить в виде треугольника, то центр тяжести навала будет

находиться на пересечении медиан треугольника, а расстояние до него от основания (почвы выработки) будет равно 1/3 высоты треугольника.

Помимо коэффициента кучности на степень перемешивания навалов руды и проды будет также влиять такой показатель, как высота перешейка ив между отбрасываемым и укладываемым навалами (рис. 2,а). Эта величина, очевидно, должна быть минимальной, чтобы достигалось наименьшее разубоживание при отбойке и отгрузке.

Эксперименты проводились следующим образом, количество ВВ в фугасе менялось от 1 до 4 кг с шагом по 500 гр. После каждого взрыва с определенным количеством ВВ производилась маркшейдерская съемка поверхностей навалов и делались зарисовки (см. рис. 2,а). Далее графическим методом определялось положение центра тяжести отбрасываемого навала, измерялись величины 1тцт и Шт. определялись параметры Кк и Ьв. Для нахождения оптимального количества ВВ в фугасном заряде были построены зависимости Кк - Г (Оф) (рис. 2,б) и Ьв - Г ,(0Ф) (рис. 2,в).

Анализ этих зависимостей позволяет сделать вывод о том, что по обоим принятым нами критериям (Кк и 1тв) оптимальной величиной заряда ВЕ в фугасе является заряд весом в пределах от 2,5 до 3,5 кг (в среднем 3 кг). И меньшие, и большие величины заряда ВВ ухудшают эффективность взрывоселекции.

Выбор типа вруба, обеспечивающего максимальный отброс горной массы из той части забоя, которая отбивается в первую очередь, было решено производить не на базе собственных экспериментов, а с учетом результатов многочисленных ранее выполненных другими авторами исследований и опыта проходки горизонтальных горных выработок на большинстве подземных рудников. В итоге для выработок сравнительно малого сечения (до 4 кв. м) нами принят призматический вруб с одним нулевым (компенсационным, незаряжаемым) шпуром.

Очень важной конструктивной особенностью взрывоселекции является также конструкция заряда ВВ и положение контурных шпуров по отношению к контакту руда-порода, зависящие от прочности (степени спайности) самого контакта. Правильный выбор параметров контурного Бзрывания предопределяет величину прихвата пустых пород при взрыве рудной части забоя или наоборот. Если контакт руды и поррды в забое прочный (спаянный),то, очевидно, контурны: шпуры должны располагаться строго по контакту, но встает задача выбора конструкции и веса заряда ВВ в контурных шпурах, чтобы величина прихвата породы (или руды)

Схема для определения коэффициента качества.

1 - медианы вписанного треугольника; С - центр тяжести треугольника;^- высота от почвы выработки до центра тяжести;2<„— рас -стояние от центра тяжести до груди забоя; На - высота впадины между укладываемым и отбрасываемым навалами.

Рис.За

Зависимость коэффициента кучности от количества ВВ в заряде

фугаса.

Кк,

ТВ гд То р $д/]ф Рис.^б р

Зависимость высоты впадины между навалами от количества ВВ 1 в заряде фугаса.

Лв

'в ол

ол <Н

I

То 33 то 5,о аф

Рис.2.в

была бы минимальной. Для решения этой задачи был проведен патентный поиск и изучение литературных источников по контурному взрыванию.

Установлено, что для уменьшения сейсмического воздействия взрыва на законтурный массив за рубежом, как правило, применяют специальные низкобризантные ВВ. Наиболее близки к ним по своим свойствам отечественные предохранительные ВВ, но их использование в крепких породах ведет к низкому качеству отбойки. Поэтому было решено ориентироваться на использование при взрывоселекции обычных ВВ, широко применяемых в горнорудной промышленности и, в частности, аммонита N 6 ЖВ, но для снижения бризантного воздействия взрывчатки на законтурный массив использовать одну из известных в технической литературе конструкций зарядов ВВ, предназначенных для контурного взрывания и обеспечивающих снижение сейсмического действия взрыва. Были отобраны для последующего экспериментального сравнения в условиях рудника "Капал" три наиболее перспективные конструкции зарядов контурных шпуров (рис. 3).

Чтобы реализовать первую конструкцию (рис. З.а) при отсутствии стандартных патронов ВВ диаметром менее 32 мм, было решено изготовить заряды малого диаметра самостоятельно. При взрывании зарядов такого типа было получено хорошее оконтури-вание забоя. Было проведено 5 серий взрывов, следы шпуров были различимы на стенках выработки во всех 5 взрывах. Прихват боковых пород ограничивался воронкой выброса, раположенной у устья шпура (диаметром 8-10 см, глубиной 15-20 см).

Результаты экспериментов по второй конструкции зарядов (рис. 3,6) показали, что величина прихвата боковых пород несколько больше, чем при первой схеме и составляет 5 - 15 см. Причем коэффициент использования шпура (КИШ) резко падает и составляет 70% при длине шпура 1,6 м. По данной конструкции зарядов было проведено 4 серии взрывов.

Неплохие результаты были получены при взрывании на границе руда-порода шпуров с удлиненным зарядом, занимающим половину диаметра шпура (рис. 3,в). Взрывание во всех случаях огневое с обратным инициированием. Следы'шпуров были различимы во всех 5 взрывах. Но ¡го контакту происходил значительный выкол руды, так как при данной конструкции зарядов при взрыве осуществлялся кумулятивный эффект.

На основании проведенных исследований делаем вывод о том, что наилучшей конструкцией контурных шпуровых зарядов при взрывоселекции является конструкция заряда ВВ с кольцевым воз-

1Й

Конструкция зарядов контурных шпуров,располагаемых по контакту руда-порода

«о

а - конструкция заряда с кольцевым воздушным промежутком; б - конструкция заряда с воздушными промежутками;

в - конструкция заряда с зарядом,расположенным на половине диаметра шгура.

■ 1 - огнепроводный шпур;2 - детонирующий шцур; 3 - капсюль-детонатор; 4 •• патрон-боевик; 5 - резиновые кольца; б - деревянные прюбки; 7 - пластиковая пластина.

Рис.3

душным промежутком.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:

- оптимальным значением величины заряда в фугасе является заряд весом в я кг;

- при отбойка следует применять призматический вруб с нулевым (компенсационным) шпуром;

- наилучшей конструкцией контурных шпуровых зарядов при взрывоселекции в данных конкретных условиях является заряд с кольцевым воздушным промежутком.

Для оценки эффективности решенной в диссертации научной задачи (разработка технологии и обоснование параметров взрывоселекции) в условиях рудника "Капал" было выполнено технико-экономическое сравнение взрывоселекции с традиционными валовой и селективной отбойкой при проходке выработок по контакту руда-порода.

При сравнении исходили из того, что реализация взрывоселекции позволит, с одной стороны, снизить затраты на транспорт и обогащение за счет уменьшения объема транспортируемой,поднимаемой на поверхность и перерабатываемой на обогатительной фабрике рудной массы, повысить извлечение металла в концентрат вследствие увеличения среднего содержания металла в добытой руде; а с другой - повлияет на составляющую себестоимости добычи, зависящую от интенсивности ведения горных работ, и будет сопровождаться определенными затратами на осуществление взрывоселекции (устройство фугаса) и размещение отсортированной породы под землей или выдачи ее на поверхность.

Так что при сравниваемых вариантах технологии проходки различаются и натуральные, и стоимостные ее показатели. Выполнение в диссертации расчеты показали, что натуральные показатели, существенно влияющие на эффективность различных технологий проходки по контакту руда-порода для выработок сечением порядка 2 х 2 м, составляют следующие величины (см. таблицу).

Натуральные показатели эффективности ВАРИАНТЫ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ

с валовой отбойкой руды и породы с селективной выемкой руды и породы с взрывоселекцией руды и породы

Разубожива -ние рудной массы, % 50 - 100 10 - 18 20 - 25

Продолжительность проходческого цикла,мин 340 490 360

Содержание металла в рудной массе Арм, у. е. 2,0 3,44 3,08

Для окончательного технико-экономического сравнения по натуральным и по стоимостным показателям был принят рекомендованный проф. , д. т. н. Д. Р. Каплуновым единый комплексный критерий эффективности технологии, минимизация которого обеспечивает выбор оптимального решения, укрупненно учитывающего все вышеперечисленные особенности взрывоселекции по сравнению с традиционными технологиями проходки:

Зср х О

КЭ----------, (2)

Т

где Зср - сравнительные удельные затраты на добычу и переработку рудной массы, руб/т;

О - количество рудной массы, содержащее 1000 у. е. (условных единиц) металла, т;

Т - время, .затраченное на добычу 1000 у. е. металла, ч.

Критерий Кэ представляет собой сравнительные затраты на добычу и переработку рудной массы, содержащей 1000 у. е. металла, выраженные в рублях и приходящиеся на единицу времени, затраченного на добычу 1000 у. е. металла.

При одинаковой цене 1000 у. е. металла в концентрате минимизация этого критерия будет обеспечивать те же результаты сравнения, что и максимизация сравнительного дохода от реализации этого металла.

Расчеты выполненные для условий рудника "Капал" показали, что при взрывоселекции Кэ - 28591 руб/ч, валовой отбойке Кэ - 33448 руб/ч, селективной выемке Кэ - 34434 руб/ч. А это означает, что внедрение взрывоселекции при проходке выработок по контакту руда-порода взамен традиционных способов проходки явно целесообразно.

Кроме того, в диссертации был использован метод Д. Харринг-тона, позволяющий при оценке качества технологических решений свести исходную многопараметрическую задачу с разноразмерными параметрами к задаче с параметрами, измеряемыми в одной и той же шкале.

На основе метода Д. Харрингтона составлена номограмма, позволяющая в каждом конкретном случае ( для определенных значений мощности рудного тела в забое, угла наклона контакта ру-дапорода и содержания металла в руде) оперативно оценивать целесообразность взрывоселекции при проходке выработок.

Предназначена номограмма для использования линейным техническим персоналом рудника в своей практической деятельности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной для горнорудной промышленности научной задачи разработки технологической схемы и обоснования параметров взрывоселекции при очистной выемке заходками и проведении выработок на основе установления зависимостей параметров отбрасываемого навала от величины заряда ВВ в фугасе, позволяющей повысить эффективность отработки месторождений и улучшить качество добываемого сырья.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. В результате анализа литературных источников и технических решений были разработаны и принципиально возможные технологические схемы взрывоселекции.

2. В результате производственных экспериментов была отобрана наиболее перспективная схема взрывоселекции с использованием фугаса, укладываемого на почве выработки у забоя.

3. В качестве параметров отбрасываемого и укладываемого навалов предложены коэффициент кучности и высота впадины между отбрасываемым и укладываемым навалами.

4. Установлена зависимость параметров отбрасываемого навала от величины заряда ВВ в фугасе.

5. При рекомендуемом количестве ВВ в фугасе у забоя Оф -3 кг, сечении забоя S = 4 кв. м, коэффициенте рудоносности (ру-дораспределении) 50% навалы руды и Породы располагаются таким образом, что возможна их обособленная отгрузка.

6. На основании проведенных исследований рекомендуется применять заряд с кольцевым воздушным промежутком в контурных шпурах, располагаемых строго по контакту руда порода при прочных спаянных контактах, а при слабом контакте - на обычном

расстоянии 0,2 м от него.

7. Для условий рудника "Капал" следует применять призматический вруб с одним компенсационным шпуром.

8. Предложена методика оценки эффективности применения взрывоселекции," основанная на использовании нескольких параметров (мощность рудных тел, содержание полезного компонента, угол наклона рудных тел).

9. Разработана номограмма, позволяющая оперативно оценивать возможность применения взрывоселекции для широкого диапазона горно-геологических условий.

10. Показатели, влияющие на эффективность взрывоселекции. составляют следующие величины: разубоживание рудной массы 20-252, продолжительность цикла 360 мин, содержание металла в рудной массе 3,08 у. е/т.

11. Разработанная технология взрывоселекции при очистной выемке заходками и проведении подготовительных выработок принята к реализации в условиях подземных рудников ПО " Каззоло-то"! с расчетным экономическим эффектом более 1,2 млн. руб/кг.

Основные положения диссертации изложены в следуюдих опубликованных работах автора:

1. Амирханов И. 3. Возможности забойной взрывоселекции на подземных рудниках. Тез. докл. научн. -практ. конф. Магаданского филиала ХПИ, 1992, С. 76 - 77.

2. Амирханов Я'З. Определение основных параметров взрывоселекции в производственных условиях. - 'Депонир. в МГГУ, 1993, N27/9-93._ б с. (без соавторов).

3. Амирханов И. 3. Отбойка по контакту руда-порода при взрывоселекции. - Депонир. в МГГУ, 1993, N27/9-94. 4 с. (без соавторов).

4. Амирханов И. 3. К использованию многопараметрической оценки эффективности взрывоселекции с помощью многопараметрического метода Д. Харрингтона.- Депонир.- в МГГУ, 1993, N 27/9-95.4 с. (без соавторов).

2 3