автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Совершенствование метода подготовки скальных горных пород к выемке при проведении капитальных горных выработок на карьерах

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ

РГБ ОД

На правах рукописи

-5 ДЕК

Наджин Аддин Ащур Аддаувий

( Ливия )

УДК 622.235.012.3

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ПОДГОТОВКИ С) ГЬНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД К ВЫЕМКЕ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КАБ ГАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК НА КАРЬЕРАХ

Специальность 05.15.03 - Открытая разработка месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Московской государственной геологоразведочной академии. . ..

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор АНИСТРАТОВ Ю.И.

кандидат технических наук, доцент БОРОВКОВ Ю.А.

доктор технических наук, профессор КОМАЩЕНКО В.И.

кандидат технических наук БУЛАТ С.А.

Ведущая организация - ГИПРОЦВЕТМЕТ.

Защита состоится " декабря 1994 г. в " 1\ " часов на заседании специализированного совета Д.063.55.02 в Московской государственной геологоразведочной академшспо арресу: 1 ¡7873, г.Москва, ГСП-7, В-485, ул.Миклухо-Маклая, 23, аудитория (у ^

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной геологоразведочной академии.

Автореферат разослан "_"_1994 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, д.т.н., профессор

В.П. НЕБЕРА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Горнодобывающая промышленность характеризуется возрастанием объемов добычи минерального сырья наиболее эффективным способом разработки - открытыми горными работами. Основным видом добычи полезных „ ископаемых открытым способом является применение буровзрывной техники и технологии, характеризуемой производством массовых взрывов на карьере.

Современное состояние буровзрывных работ на открытых разработках представлено следующими особенностями:

- увеличением производительности карьеров за счет увеличения масштабов массовых взрывов и частоты их проведения;

- увеличение глубины карьеров требует в первую очередь решения транспортной проблемы, в результате чего крупные дробильные и конвейерные установки располагаются в контуре карьера. Отсюда возникают дополнительные требования безопасности ведения взрывных работ на небольших глубинах и расстояниях в пределах 50-200 м от охраняемых объектов, к которым следует отнести капитальные горные выработки-траншеи, полутраншеи и предохранительные бермы, по которым происходит транспортировка горной массы на поверхность;

- увеличение глубины карьеров и количество уступов приводит к резкому возрастанию объемов работ по заоткоске, которые являются наиболее трудоемкими и дорогостоящими.

Анализ мировой практики эксплуатации карьеров показывает, что для подготовки скальных пород к выемке при проведении капитальных горных выработок на верхних и глубоких горизонтах карьеров производство массовых взрывов с применением эксплуатационных вертикальных скважинных зарядов ВВ приводит к значительным деформациям уступов, как самих этих выработок, так и нерабочих бортов (осыпанию, обрушению откосов уступов, выполаживанию углов откосов, перекрытию берм, сдваиванию и страиванию уступов). Это существенно повышает опасность ведения горных работ, является причиной потерь руды в бортах карьера и выполнения дополнительного объема вскрышных пород, отделенных от массива в результате деформирования участков бортов, которые требуют их выемки и восстановления деформированных участков бортов до их проектных параметров.

Снизить разрушающее действие взрывов на законтурный массив и повысить устойчивость откосов бортов нерабочих уступов и капитальных горных выработок - траншей (полутраншей) возможно путем применения широко внедряющегося в горнодобывающую промышленность контурного взрывания.

Контурное взрывание, предохраняя массив горных пород от интенсивного тре-щинообразования, позволяет:

- повысить устойчивость открытых горных выработок, что увеличит углы наклоны бортов карьеров и откосов дорожных выемок (стенок каналов и трубопроводов), а также сократить тем самым перебор породы за проектным контуром выемок;

- существенно улучшить качество профилируемых поверхностей скальных горных пород;

- снизить трудоемкость работ по доводке образуемых поверхностей до проектного положения.

Поэтому задача по совершенствованию метода подготовки скальных горных пород к экскавации при проведении капитальных и эксплуатационных горных выработок на карьере путем применения контурного взрывания является актуальной и мало изученной.

Целью работы является научное обоснование метода подготовки скальных горных пород к выемке при проведении капитальных горных выработок на карьерах, обеспечивающего сохранение законтурного массива от разрушения.

Идея работы заключается в том, что сохранение устойчивости откосов и бортов карьера, проводимых в скальных горных породах, достигается за счет управления шириной экранирующей щели посредством изменения параметров контурного взрывания и применением комбинированной конструкции линейных контактных зарядов, расположенных в скважине и с помощью которых создаются предварительные напряжения по линии предполагаемого раскола пород, и основного центрального шлангового заряда, взрываемого посте взрыва линейных контактных зарядов.

Методы исследований включают анализ научных исследований в области подготовки скальных горных пород к выемке при проведении капитальных горных выработок на карьерах и в инженерном строительстве, изучение физического процесса образования направленного трещинообразования между контурными зарядами, аналитические исследования с привлечением методов математической теории упругости и обработкой данных методами математической статистики, производственные исследования действия взрыва на законтурный массив, технико-экономическое обоснование технологии БВР для подготовки скальных пород к экскавации.

Научные положения, защищаемые в диссертации и новизна:

- установлено, что предварительно созданные выемки на контуре скважины от взрыва линейных контактных зарядов обеспечивают создание направленной щели между контурными скважинами в ряду при последующем взрыве центрального шлангового заряда;

- установлено, что образование направленной щели между контурными зарядами снижает действие взрыва скважин рыхления на законтурный массив пород, которое характеризуется коэффициентом относительного снижения мощности зоны законтурных нарушений и изменяется по степенному зако-

ну , соответствующему обратной величине степени затухания остаточных деформаций. Коэффициент относительного снижения мощности зоны законтурных нарушений зависит от коэффициентов относительного уменьшения амплитуды напряжений за образованной экранирующей щелью, структурного ослабления массива горных пород, Пуассона и модуля деформации;

- показатель степени затухания остаточных деформаций в зоне законтурных нарушений зависит от коэффициента поперечных деформаций и акустической жесткости массива горных пород и изменяется по параболическому закону.

Практическое значение работы заключается в разработке технологии БВР для подготовки скальных горных пород к экскавации при проведении капитальных горных выработок на карьере, позволяющей повысить устойчивость откосов уступов и снизить действие взрывов зарядов дробления на законтурный массив пород и в разработке инженерного метода расчета параметров контурного взрывания.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований технологии БВР Для подготовки скальных пород к выемке;

- применением комплексного метода, включающего обобщение и анализ достижений отечественного и зарубежного опыта ведения БВР, теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях, технико-экономический анализ и рекомендации в проекты технологии БВР для подготовки горных пород к выемке при проведении траншей.

Реализация работы. Технология БВР при создании капитальных горных выработок рекомендована в проект проведения капитальной конвейерной траншеи и заоткоски уступов на карьере Удачнинского ГОКа.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных сотрудников в Московской государственной геологоразведочной академии в 19911994 г.г.

Публикации. По материалам диссертации издано три печатные работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на стр. машинописного текста, содержит рисунков,

таблиц, список использованной литературы из наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Анализ технологий подготовки горных пород к выемке при проведении капитальных горных выработок на карьере

Основным методом проведения капитальных горных выработок и заоткоски уступов в конечном положении в скальных породах является буровзрывная подготовка горных пород к экскавации одноковшовой техникой - канатными, гидравлическими экскаваторами или погрузчиками. Средством предохранения от проникновения разрушения массива за контуром капитальных выработок или откосом уступа является использование предварительного щелеобразования, контурного взрывания, гладкого откола и т.п., которое уменьшает или вообще исключает разрушение массива пород за контуром этих выработок.

В разработку этих методов в теоретическом и практическом аспекте большой вклад внесли ученые: академик Мельников Н.В., профессора Барон Л.И., Демидюк Б.Н., Турчанинов И.А., Кутузов Б.Н., Клочков В.Д., Мосинец В.Н., Баранов Е.Г., Р. Густафсон, У. Лангефорс и другие.

Существует множество способов и средств образования контурной щели взрывным и невзрывным способами. Взрывной способ предусматривает бурение скважин по контуру на расстоянии несколько меньшем, чем сетка скважин на дробление и заряжание их зарядами различной конструкции, начиная от простого детонирующего шнура до специальных зарядов различной формы в сечении, с заполнением или без него пространства в скважине между зарядом и стенкой скважины различным материалом. Однако каждая конструкция заряда сильно ограничена условиями применения.

Разработка специальной технологии контурного взрывания, позволяющего управлять шириной экранирующей щели посредством изменения параметров контурного взрывания и комбинации конструкции линейных контактных зарядов с центральным откольным, позволяет расширить диапазон условий применения технологии контурного взрывания для образования экранирующей щели. Для решения этой научной проблемы в работе решались следующие задачи:

- определение зоны влияния взрывных работ на процесс образования трещин в законтурном массиве;

- разработка метода экранирования распространения взрывных волн в глубь массива и конструкции зарядов В В для создания предварительного направленного трещинообразования;

- разработка метода экранирования распространения взрывных волн в глубь массива и конструкции зарядов ВВ для создания предварительного направленного трещинообразования;

- обосновании рациональных параметров буровзрывных работ для подготовки скальных горных пород к выемке в траншеях, обеспечивающих необходимость сохранения состава горной массы по крупности, эффективного для экскавации, а также устойчивость законтурного массива;

- технико-экономическое обоснование предложенной технологии.

2. Исследования влияния буровзрывной технологии добычи руды на устойчивость бортов уступов

Как показали исследования различных ученых, степень нарушенности массива в скальных породах составляет от 6 до 18%. На основании анализа данных по нарушенности массива от действия массовых взрывов на ряде карьеров Урала, Казахстана, Сибири и Кольского полуострова, выполненные институтом ИГД МЧМ была получена сложная эмпирическая зависимость, для использования которой необходимо большое количество данных, что затруднительно для проектирования открытых горных выработок. Поэтому методами математической статистики нами была получена более простая зависимость степени нарушенности массива уступов различных открытых выработок (включая данные по Удачнинскому ГОКу):

См=СоА (1 (1)

где См, С0 - сцепление горных пород соответственно в массиве и в образце, МПа;

Л - коэффициент структурного ослабления пород, который можно посчитать по методике ВНИМИ;

V - коэффициент объемной трещиноватости, который вычисляется по формуле: т] = (70^- 80) Р„/(1 -Р£)

Рн - показатель трещинной нарушенности массива пород и Рн = Урм/Ур° (Урм, Ур° - скорости продольных волн соответственно в массиве и образце пород, м/с).

Наблюдениями за откосами уступов на карьерах установлено, что при первоначальных углах откосов в 80° отслоения без предварительного щелеобразования составляют 30-50 см/год, т.е. за срок 7-10 лет угол откоса траншеи или уступа уменьшается до угла дробленных пород в 36-40°.

Наблюдения за откосами, образовавшимися с помощью применения контурного взрывания различных способов (предварительным щелеобразованием или заверша-

ющим контурным взрыванием) показывают, что разрушения за контуром щели происходят только за счет естественной трещиноватости массива, особых условий, связанных с климатом, а также параметров образованной щели и взрывного нагру-жения массива взрыванием скважин дробления и составляет в среднем менее ' 10 см/год.

3. Разработка метода экранирования распространения взрывных волн в глубь массива и конструкции зарядов ВВ для создания предварительного направленного трещинообразования

Взрывное дробление массива при проведении капитальных выработок на карьерах и в шахтах и при обычной технологам БВР происходит в зажиме, при этом нарушается законтурный массив примерно на расстоянии 30-40 диаметров зарядов от места их взрыва. Особенностью рыхления массива горных пород при проведении траншей является то обстоятельство, что повышается удельный расход ВВ на рыхление по сравнению с обычной уступной отбойкой, а это влечет за собой увеличение нарушенное™ массива не только за контуром откоса траншей, но и в их почве. При этом удельный расход ВВ скважин рыхления при проведении траншей по У. Ланге-форсу зависит от глубины, ширины и л.н.с." между скважинами рыхления в ряду, но не учитывается наклонное положение почвы траншеи, а также, что глубина скважин меняется, а, следовательно, будет меняться удельный расход ВВ. Отсюда для каждой скважины рыхления в ряду удельный расход ВВ (%) будет определяться по следующей формуле:

Яр =ч + 0,03 (11 + 13,3 • \gaZ\i) - 2,7ас , (2)

Ь = 56,3п ¿с Ша

где я - удельный расход ВВ в скважине рыхления при обычной технологии, км/м3;

<1с - диаметр скважины,м; а - угол наклона почвы траншеи (уклон) , град.; п -порядковый номер скважины в ряду; щ =Ь/Н (Ь,Н - соответственно длина и конечная глубина траншеи).

Исследования, проведенные на карьерах СевГОКа, показывают, что при взрыве скважин рыхления в породах, расположенных за проектным контуром борта, происходят значительные деформации законтурного массива, при этом образуются зоны остаточных деформаций, размеры которых зависят от параметров взрыва, прочностных свойств и трещиноватости массива горных пород. На рис.1 представлены границы зон остаточных деформаций от взрыва скважин рыхления при их ориентации вкрест (1) и вдоль (2) слоистости пород. Эти кривые были получены по данным измерения удельного сопротивления массива, подверженного сейсмическо-

му действию взрывов скважин рыхления, на различных расстояниях от последнего ряда взорванных скважин вкрест (1) и вдоль (2) слоистости. Аналогичные исследования были проведены и для условий повышения устойчивости предельных положений борта карьера Ков-дорского ГОКа, на котором также были выделены границы зон остаточных деформаций и нарушений массива. На этих и других карьерах для сохранения устойчивости законтурного массива и снижения зон остаточных деформаций от сейсмического действия взрывных волн зарядов дробления был применен способ предварительного щелеобразования,позволивший снизить законтурные разрушения массива. Поэтому для повышения устойчивости откосов траншей и уступов на карьерах нами был выбран наиболее эффективный способ контурного взрывания - предварительное щелеобразование.

Но для обоснования параметров этого способа, при котором вначале образуется экранирующая щель, на которую в дальнейшем производится отбойка разрыхляемого массива пород, необходимо установить механизм образования этой щели между контурными скважинами. Исследованиями многих ученых установлено, что щель образуется за счет создания по линии раскола между скважинами направленных напряжений, превышающих предельное значение горных пород на одноосное растяжение. Но это можно осуществить путем создания на стенках скважины ослабленных зон за счет применения специальных коронок, различных конструкций зарядов с радиальным зазором или кумулятивной выемкой. Анализируя одну из первых классификаций способа предварительного щелеобразования, предложенную Шваненбергом, приходим к выводу о том, что она не учитывает такую схему образования щели как создание ослабленных зон на контуре скважины путем взрывания зарядов ДШ и затем с замедлением центрального шлангового заряда, имеющего радиальный зазор со стенкой скважины. На рис. 2 представлена классификация

Рис. 1 Границы зоны законтурных нарушений массива горных пород (зона остаточных деформаций)

1- при расположении скважин рыхления вкрест слоистости пород; 2 - при расположении скважин рыхления вдоль слоистости пород; 3 - скважины рыхления.

Шваненберга, дополненная схемой способа предварительного щелеобразования с использованием линейных контактных зарядов типа ДШ и центрального шлангового заряда (рис. 2, колонка 7).

Штатные заряды Специальные заряды в круглых скважинах Фигурные скважины

1 г 3 4 5 6 7 8 9

О € О 0 О О) е « *

О € О © о 0) ® • 9

О € О © о ф ® • 9

€ € о © о ф ® • 9

Контурные скважины

©Заряд с уменьшенной плотностью илн неполного сечении

©Центральный заряд нт гирлянды патронов ВВ

Контактные линейные и ъ/ центральные заряды ни ДШ

С.^ Контактные линейные заряды из ДШ Ф,) и центральный шланговый заряды

ф Фигурные заряды

Рис. 2 Систематизация способов предварительного щелеобразования

Наши исследования параметров способа предварительного щелеобразования показали возможность применения такой конструкции заряда, так как она состоит из штатных ВВ, размещаемых в полиэтиленовой оболочке (дентальный шланговый заряд) и обычных ДШ. В качестве шланговых зарядов могут быть использованы шланги высокого давления из полиэтилена марок П2010-Ж, П2020-Т, П2020-А с толщиной стенок 1,2-1,5 мм, положительно зарекомендовавшие себя при строительстве каналов и котлованов. Диаметр шлангов составляет 60,70 и 80 мм, длина звена может достигать 25 м. Они могут заряжаться патронированным и россыпным ВВ пневмозарядной машиной ПЗК-150 или УЗС-1500 и за 1-1,5 часа может быть заряжено до 300 мм шланга. В качестве ДШ могут использоваться различные типы.

Для обоснования параметров способа предварительного щелеобразования с использованием предложенной конструкции заряда надо было исследовать влияние взрывных волн на законтурный массив с целью выяснения характера его деформирования.

На основании обработки данных о проведении горных пород в ближней зоне взрыва и учитывая упругопластичный линейный характер деформирования горных пород при динамическом их нагружении, а также использование данных, полученных рядом ученых, занимающихся вопросом воздействия взрыва на горные породы, нами была получена эмпирическая зависимость показателя степени затухания остаточных деформаций в породе, подверженной динамическому взрывному нагруже-нию:

О Контактные линенные заряды нз ДШ

П = 1

1 -С \

ЛСР 5,6-Ю6

(3)

где V - коэффициент Пуассона,

р-Ср - акустическая жесткость породы, кг/м2.с.

Анализируя существующие способы создания экранирующей щели между контурными скважинами при максимальном раскрытии щели и закрытии при этом межблочных трещин в прилегающем массиве была получена формула для определения относительной мощности зоны законтурных нарушений (зоны остаточных деформаций):

= Г(" ~ ; I 2£„

-с]

1/„

(4)

¿1

>1 ■<•7

где <3с, йз, ¿с - соответственно диаметры скважины до взрыва ДШ, заряда и после взрыва ДШ (увеличение диаметра за счет создания выемок в стенках скважины при применении предлагаемой конструкции заряда);

£п - относительная остаточная деформация, соответствующая границе зоны законтурных нарушений (по опытным данным составляет е„ = 0,002 м).

На рис. 3 представлен график изменения относительной мощности зоны законтурных нарушений от величины зазора между диаметрами заряда и скважины для алевролитов (кривые 1-4) и песчаников (58). Из графиков видно, что относительная мощность зоны нарушений у песчаников выше на 3-5%, чем у алевролитов. Это на наш взгляд зависит от акустической жесткости пород, которая выше у песчаников. Начиная с ё3/<1с = 0,4 кривые выполаживаются и незначительно отличаются с увеличением этого отношения диаметров. Применение новой конструкции контурного заряда позволяет относительно увеличить диаметр скважины за счет создания

П

55

и V

4,5

к< з.З

г 70 350

¿Я

2

о.2б огг озо о,ы оъч оъь оъв цчо оьг он

Рис. 3 График изменения относительной мощности зоны

законтурных нарушений Я от величины зазора между зарядом и стенкой скважины (¿3/1! с) для алевролитов (1 -4) и песчаников (5-8):

1,5-при ¡1С = 180 мм, 2,6-при <1С- 214мм, 3,7 при с1с " 186 мм, 4,8- при с/с* = 220 м

а

в стенке скважины углублений от взрыва сначала линейных контактных зарядов, т.е. йс =Чс+г (г - глубина выемок в стенке скважины, она зависит от типа применяемого ДШ, для нашего случая ДШЭ-6 - составляет 6 мм).

Отсюда увеличение диаметра влечет за собой уменьшение зоны нарушений законтурного массива на 2-4% по сравнению с диаметром скважины при обычном контурном взрывании (см.рис. 3).

Для оценки относительного снижения мощности зоны законтурных нарушений ( У ), благодаря созданию экранирующей щели, воспользовались уравнениями, предложенными сотрудниками кафедры разрушения МГГУ, положив вместо показателя степени затухания деформаций, равного 2/3 и полученного расчетным путем при обработке экспериментальных данных, ранее полученный показатель п, рассчитываемый по предложенной формуле (3):

(аЕ/Яр-Ср/" -1 Г (а Е/Д-к ■(9-Ср)'/" -1 (5)

где а - (1 - V) /V , - коэффициент Пуассона;

V - коэффициент структурного ослабления массива горных пород, определяемый до образования экранирующей щели;

К - коэффициент относительного уменьшения амплитуды взрывных напряжений экраном;

Е - модуль деформации, Па.

Значения К можно определить, учитывая то обстоятельство, что ширина экранирующей щели пропорциональна диаметру контурной скважины (ёс); длительность фазы волны напряжения, действующей на экран, при массовых взрывах в приконтурной зоне составляет по экспериментальным данным около 20 мс; плотность заполнителя экранирующей щели (дробленной породы) составляет около 60-70% от плотности взрываемых горных пород при условии незначительного присутствия воды в щели, а также, что горные породы при динамическом их нагру-жении вблизи взрыва проявляют упругопластические свойства, то для определения К воспользуемся формулой, полученной нами при учете всех перечисленных признаков:

к = Г 1 + 96-10~8 (Ср-ёс)2 пр.;

1-1 -<1с(рСр/5,1-106-3,5)-! (6)

где р Ср - акустическая жесткость пород, кг/м2.с;

Ср - скорость продольных волн в образце, м/с;

<1с - диаметр скважины,м.

Из (5) видно, что с увеличением К значение у будет увеличиваться, т.е. зона законтурных нарушений будет снижаться. А это возможно при увеличении dc, как видно из (6). Поэтому применение для образования щели комбинированного заряда позволяет относительно увеличить диаметр скважины за счет образования выемок в ее стенке (dc ). При этом для того же типа ДШЭ-6, что и при расчете значений R, величина относительного снижения мощности зоны законтурных нарушений при применении предлагаемой конструкции контурного заряда по сравнению с обычной конструкцией контурного заряда (типа "гирлянда" или сплошной заряд) повышается на 4% для алевролитов и на 26% для песчаников при диаметрах скважин 180 и 214 мм.

Значение у также зависит и от коэффициента структурного ослабления А С см. формулу 5), с его увеличением повышается и вели чина относительного снижения мощности зоны законтурных нарушений, что благоприятно сказывается на устойчивость всего законтурного массива. Акустическая жесткость породы также влияет на степень снижения мощности зоны законтурных нарушений с увеличением жесткости (т.е. повышением прочности пород) увеличивается и у .

В результате исследований по механизму образования экранирующей щели путем взрывания контурных зарядов предложенной конструкции установлено, что диаметр скважины для проведения капитальной выработки и заоткоски уступа может быть 180 и 214 мм, что позволяет использовать станки эксплуатационного назначения типа 2СБШ-200Н и СБШ-250МН.

Расстояние между контурными скважинами ( а ) с учетом коэффициента структурного ослабления ( А ) можно определить по следующей формуле:

a =dc/[(0,15 - 0,31 • 10_8р-Ср) (1 —A)J (7)

Диаметр шлангового центрального заряда должен составлять 60 мм для скважин 180 мм и 70 мм для скважин диаметром 214 мм. Длина забойки для ряда контурных скважин (1з) может рассчитываться по формуле:

In + (6-7)dc (g)

sinay

где In, dc - соответственно перебур и диаметр скважины, м;

<2у - угол наклона оконтуривающих скважин к горизонту, град.

Интервал замедления внутри скважины между линейными контактными зарядами ДШ и центральным шланговым составляет 20 мс, а интервал замедления между рядом контурных скважин и рыхления определяется расстоянием между рядами,

которое можно определить по формуле, устанавливающей размер зоны трещинооб-разования при взрыве скважин рыхления:

Ь=с1с[Р/(2-0£)]°-5 (9)

где Р = (оцв'02)/4; рвв, О - соответственно плотность (кг/м3) и скорость детонации ВВ (м/с); - предел прочности пород на одноосное растяжение, Па.

Исходя из расстояния между рядами контурных и рыхления скважин можно подобрать интервал замедления и удельный расход ВВ по известным методикам.

Разработанная технология и методика расчета параметров способа предварительного щелеобразования были предложены и использованы в проектах БВР для проведения капитальных траншей и заоткоски уступов на карьере Удачнинского ГОКа АК "Алмазы России-Саха". Этот карьер находится в особо суровых условиях климата. Температура воздуха зимой составляет 40-70°С, летом 30-40°С. Глубина многолетнемерзлых пород достигает 400 м. Породы представительны аргиллитами, алевролитами, песчаниками и доломитами, наиболее распространенными являются вторые и третьи. Предельные значения пород на одноосное сжатие колеблются в пределах от 40 до 400 МПа, а на растяжение от 4 до 10 МПа, плотность породы составляет 2,3-2,6.103 кг/м3, трещиноватость -5-16 трещин на 1 м.

Для условий алевролитов и песчаников расстояние между контурными скважинами изменяются соответственно от 2,1 до 2,5 м и от 2, 4 до 2,9 м. Интервал замедления между рядом контурных скважин и рядом скважин рыхления составляет около 25 мс при применении в качестве ВВ в контурных скважинах аммонита N6 ЖВ, в скважинах рыхления зерногранулита. Линейная масса заряда в контурных скважинах составляет 2,1 -2,3 кг/м.

В результате повышения устойчивости откосов уступов за счет снижения зоны законтурных нарушений при постановке их в конечное положение и сооружении капитальной траншеи для конвейерного подъемника затраты уменьшаются в два раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате научных исследований в диссертации решена новая задача - совершенствование метода подготовки скальных горных пород к выемке при проведении капитальных горных выработок на карьере, основанного на установлении закономерностей предварительного трещинообразования по контуру охраняемого массива от разрушения его взрывами рыхления путем применения специальных зарядов в контурных скважинах , позволяющих обеспечить сохранность природных свойств законтурного массива горных пород.

Основные научные и практические результаты работы:

1. Анализ применения БВР при проведении капитальных горных выработок и заоткоске уступов при постановке их в конечное положение при обычной технологии показывает, что нарушается законтурный массив горных пород трещинами, возникшими от напряжений при взрыве зарядов рыхления для подготовки горной массы к экскавации. Это нарушает устойчивость откосов уступов карьера, включая и траншеи, и увеличивает затраты на их поддержание примерно в два раза.

2. Применение специального взрывания и способа предварительного щеле-образования уменьшает деформацию законтурного массива и зависит от параметров взрыва, прочностных свойств пород и строения массива. Показатель степени затухания остаточных деформаций в зоне законтурных нарушений зависит от акустической жесткости массива горных пород и изменяется по параболическому закону.

3. Предложена специальная конструкция заряда контурных скважин, состоящая из линейных контактных зарядов ДШ, расположенных по линии откола пород и центрального шлангового заряда. Механизм действия такого заряда заключается в том, что предварительный взрыв линейных контактных контурных зарядов деформирует стенки контурных скважин, создавая напряжения и направленную микротрещину по линии предполагаемого раскола пород.

4. Расстояния между скважинами в ряду зависят от свойств взрываемого массива и свойств применяемого взрывчатого вещества шлангового заряда.

5. Экономический эффект и технологическое преимущество горнокапитальных работ при проведении траншей на карьерах достигается за счет увеличения угла откоса траншеи или борта карьера и их долговечности.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Аддаувий Н. Методы формирования бортов капитальных траншей на карьерах со скальнымии породами. - В сб."Новые достижения в науках о Земле", Москва, МГГА, 1993.

2. Аддаувий Н. Буровзрывные работы при проведении капитальных траншей. -в сб. "Экология, технология и экономика разведки и разработки месторождений твердых полезных ископаемых", Ташкент, 1993.

3. Аддаувий Н. Конструкция зарядов ВВ для способа направленного трещино-образования при проходке капитальных траншей в сб."Новые достижения в науках о Земле", Москва, МГГА, 1993.