Розділ ііі. Підготовка гірських порід до виймання

Гірські породи поділяються на корінні (магматичні, метаморфічні, осадочні, залягають в земній корі на місці свого утворення, і наноси (перенесені, передроблені породи) покривають корінні породи. При розробці гірські породи піддаються різного роду впливу (здвигу, удару, стисненню, переміщенню і т.д.), в результаті чого змінюється їх стан.

Властивості гірських порід змінюються у великому діапазоні, тому породи прийнято об’єднувати в групи, класи, категорії з визначеним діапазоном властивостей, обумовлюючих умови їх розробки.

Підготовка гірських порід до виймання здійснюється з метою створення технічних можливостей і кращих умов для виконання наступних процесів виймання, транспортування, відвалоутворення, переробки. В залежності від виду і стану порід їх підготовка до виймання може здійснюватися наступними способами: збереження порід від промерзання, відтаювання мерзлих порід, гідравлічне розслаблення або розщільнення, механічне або вибухове руйнування.

Збереження порід від промерзання викликано тим, що при низьких температурах неможливо або нераціонально виконувати розробку без попереднього роз рихлення.

Відтаювання порід здійснюється паром, водою, глибинним або поверхневим електрообігрівом, поверхневим прожогом.

Гідравлічні способи підготовки порід до виймання засновані на властивостях порід пропускати воду. Гідравлічні способи підготовки порід використовуються при розробці щільних глин.

Механічне рихлення здійснюється спеціальними розрихлювачами.

Вибухове рихлення заключається у відділенні породи від масиву і подріблення її до заданої величини. Вибухове рихлення знайшло своє призначення при підготовці напівскельних та скельних порід до виймання. Воно практично є єдиним способом при підготовці скельних порід до виймання на гірничих підприємствах.

Вибухові роботи проводяться в тих випадках, коли безпосереднє виймання неможливе, або ускладнене без попереднього відокремленні її від масиву. Від якості подрібненості породи залежить ефективність роботи вантажного та транспортного обладнання і затрати на розробку.

До вибухових робіт на кар’єрах ставляться наступні основні вимоги: вибух масиву повинен забезпечувати потрібний ступінь дрібленості. Максимальний допустимий розмір кусків (м) відірваної породи l_k може обмежуватися:

• місткістю Е ковша екскаватора (м³)

• місткістю V_т транспортного засобу (м³)

• меншим розміром приймального отвору А_д бункера чи дробарки

• шириною В_к стрічки конвеєра

Куски зірваної породи, що не задовольняють перераховані вище умови, називаються негабаритами.jh Кількість негабаритних кусків гірської маси повинна бути мінімальною, а подріблення – рівномірним. Розвал гірської маси повинен бути кучним, а його розміри і форма повинні відповідати параметрам використовуваного транспортного і вантажного обладнання. Площадки і відкоси уступів повинні мати задані відмітки і форму. Об’єм взірваної маси повинен бути достатнім для безперебійної роботи погруз очного транспорту, їх безпеки і високих техніко-економічних показників. Виповнення цих вимог досягається правильним вибором методів ведення і параметрів вибухових робіт, а також раціональною їх організацією.

3.1.Показник буримості

Показник буримості будемо рахувати за формулою академіка В.В. Ржевського:

де – опір породи на стиск

–опір породи на зсув

–густина породи

Оскільки у нас міцне буре вугілля, то:

= 15,0 МПа

= 2,5 МПа

= 2,6 т/м³

П_б = 0,07·(15 + 2,5) + 0,7·2,6 = 3,045

3.2.Вибір бурильного обладнання

За показником бури мості вибираємо буровий верстат і діаметр свердловини

СБУ – 160 м

Верстат СБУ – 160 застосовується в породах з показником бури мості П_б≤6. Тривалість чистого буріння верстату протягом зміни складає 50-55% тривалості зміни. Змінна продуктивність верстата у породах з показником П_б=3-5 складає 120 м і більше.

Станок СБУ – 160 найбільше застосування знайшов на кар’єрах будівельних гірничих порід.

3.3.Питомі витрати вибухової речовини

Ефективне дробіння гірських порід в першу чергу досягається на основі правильно установленої питомої витрати вибухової речовини. Ця величина залежить від вибуховості гірських порід.

Для конкретних умов питома втрата вибухової речовини визначається за формулою:

q = q_e·k_пер

_де q_e – еталонний витрат акватолу 6ЖВ

k_пер – переводний коефіцієнт

q_e = 0,6 кг/м³ k_пер = 1

q = 0,6 · 1 = 0,6 кг/м³

3.4.Місткість одного метра свердловини

Місткість вибухової речовини в одному метрі свердловини визначається для обрахування довжини свердловини.

Місткість одного метра свердловини визначається за формулою:

де d_св – діаметр свердловини

∆ – щільність заряджання вибухівки

∆ = 0,9-1,0 кг/дм³

Р_св = = 38 кг/м

3.5.Величина лінії опору за підошвою

Основним параметром місця знаходження свердловини є опір по підошві, який залежить від діаметра свердловини, висоти уступа та кута відкосу уступа, потужності вибухової речовини.

Практичне значення лінії опору по підошві уступа визначається за формулою:

де m – коефіцієнт зближення свердловин

m=1

W=м

Мінімальне значення лінії опору по підошві уступа, що забезпечує умови безпечного ведення бурових робіт визначається за формулою:

де С – мінімальна відстань від верхньої бровки уступа до бурового верстату

W_min = 15 ctg 75° + 3 = 7,02 м W≥W_min

3.6.Перебур свердловини

Перебур свердловини потрібний для доброї проробки підошви уступа при вибуху заряду вибухової речовини з метою створення нормальних умов для роботи транспорту.

Перебур свердловини визначається за формулою:

L_пер = (10 – 15) d_св ;

L_пер = 15·0, 22 = 3,3 м

3.7. Довжина набивки суцільного заряду

Довжина набивки вираховується за формулою:

L_наб = µ d_св

де µ = (25-30) – коефіцієнт набивки

L_наб = 25·0,22 = 4,84 м

3.8.Глибина свердловини

Глибина свердловини – це є сума висоти уступа і довжини перебуру

L_св = 15 + 3,3 = 18,3 м

3.9.Довжина заряду в свердловині

L_зар = L_св - L_наб

L_зар = 18,3 – 4,84= 13,46м

3.10.Параметри сітки свердловин

Розташування свердловин на уступі може бути однорядним і багаторядним. Основними параметрами розташування є відстань α між свердловинами в ряду, відстань в між рядами і лінія опору по підошві уступу W. Великий вплив на результат вибуху надає величина W, яка залежить від діаметру свердловин, висоти уступа і кута похилу його відкосу, потужності вибухової речовини.

3.10.1.Відстань між свердловинами в ряду

Значення α і в підбирають таким чином, щоб найбільш рівномірно розподілити вибухову речовину в масиві. Вони залежать від підриває мості порід, діаметра свердловин, потрібної кускуватості, висоти уступа, схеми підривання.

α = m·W

α=1 · 6,9= 7,2 м

3.10.2.Відстань між рядами

3.10.3.Необхідна кількість свердловин в ряду для підривання блоку, який забезпечує місячну роботу виймального обладнання.

Необхідна кількість свердловин в ряду для підривання блоку знаходиться за формулою:

де К_р – коефіцієнт розрихлення (1,1 ÷ 1,4)

П_р – число рядів свердловин (3 ÷ 5)

шт.

3.11.Фактичний об’єм гірської маси, що підлягає підриванню

Фактичний об’єм розраховується за формулою:

V_мв=7,2·36[7,2+7,2(3-1)]·15 = 83980,8 м³

3.12.Об’єм взірваної гірської маси в розрихленому стані

V_г.м.р. = V_м.в · К_р

V_г.м.р. = 83980,8 · 1,3 = 109175,04 м³

3.13.Визначення парку бурових верстатів

3.13.1.Змінна продуктивність бурового верстату

До допоміжних операцій при бурінні свердловин відносять опускання, піднімання, нарощування і роз’єднування бурового ставу, очищення свердловин від бурового шламу, заміна породоруйнівних інструментів, переміщення станка на місце буріння нової свердловини і т.д. Для даних умов буріння і прийнятого станка можна вважати, що час буріння скважин є величиною постійною. Тоді змінна продуктивність бурового станка:

де Т_о – час виконання основних операцій

Т_о =

Т_о = м/год.

Т_в – час виконання допоміжних операцій

Т_в = 0,04 м/год.

К_в.б – коефіцієнт використання бурового верстату в часі

де Т_п.з + Т_р = 0,5 ÷ 1 год.

Т_в.п = 0,03 год.

Т_п.з, Т_р – час виконання підготовчо-заключних операцій та регламентована перерва.

м/зм.

3.13.2.Місячна продуктивність бурового верстату

м/міс.

3.13.3.Вихід взірваної гірської маси з одного метру свердловини

Вихід взірваної гірської маси з одного метру свердловини обчислюється за формулою:

м³/м

3.13.4.Робочий парк бурових верстатів

Кількість бурових верстатів знайдемо з виразу:

шт.

3.13.5.Інвентарний парк бурових верстатів з врахуванням 20% резерву

N_б = 1,2· N_б,

N_б = 1,2 · 1 ≈ 1 шт

3.14.Параметри розвалу взірваної породи

3.14.1.Ширина розвалу взірваної породи

де К_в – коефіцієнт, що характеризує взриваємість порід,

для вугілля К_в = 4,5÷ 5,5

К_β – коефіцієнт, що враховує кут нахилу свердловини до горизонту К_β=1

К_з – коефіцієнт, що враховує дальність викиду взірваної породи К_з=0,8

3.14.2.Висота розвалу взірваної породи

Висота розвалу вища від висоти уступу на 5-30%

Н_в = 1,2 · 15 = 18 м

3.15.Основні показники правил безпеки при веденні буровибухових робіт

Взривні роботи повинні проводитись в безпечних умовах. Потрібно врахувати всі можливі джерела небезпеки і своєчасно приймати міри по їх усуненню. Джерела небезпеки при вибуху: ударна хвиля, розлітання породи, сейсмічні хвилі.

3.15.1.Радіус небезпечної хвилі, що діє на людину