РАЗРАБОТКА СПОСОБА ВЗРЫВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД С СОХРАНЕНИЕМ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ РУДНЫХ ТЕЛ

АННОТАЦИЯ

В работе исследовано влияние высоты отрабатываемого уступа на эффективность использования запасов, в результате которого выявлено, что запасы руды растут с увеличением высоты уступа и падают с увеличением бортового содержания, а среднее содержание в руде постепенно падает с увеличением высоты уступа и растет с увеличением бортового содержания. Разработан и промышленно испытан способ взрывания горных пород, согласно которому взрывные скважины бурят и заряжают по проекту, в дополнительных скважинах с укороченным зарядом ВВ на уровне верхней границе основного заряда размешают заряд ВВ массой 20-50% от заряда, размешенного в нижней части скважин, который рассредоточен от него воздушным промежутком или инертной забойкой.

ABSTRACT

In this paper, the influence of the height of the mined bench on the efficiency of using reserves, as a result of which it was revealed that ore reserves increase with increasing bench height and fall with increasing cut-off content, and the average content in ore gradually decreases with increasing bench height and increases with increasing cut-off content. A method for blasting rocks has been developed and industrially tested, according to which blast wells are drilled and charged according to the design; in additional wells with a shortened explosive charge, an explosive charge weighing 20-50% of the charge placed in the lower part of the wells is placed at the level of the upper boundary of the main charge. Dispersed from it by an air gap or an inert stopper.

Ключевые слова: потери и разубоживания, скважинного заряда ВВ, деформация, напряженно-деформированное состояние массива, взрывной волны, мягкие породы, горных пород, буровзрывных работ.

Keywords:  loss and dilution, borehole explosive charge, deformation, stress-strain state of the massif, blast wave, soft rocks, rocks, drilling and blasting operations.

Вовлечение в разработку все более сложных в морфологическом отношении полезных ископаемых и все более повышающиеся требования к их качеству ставит задачи по совершенствованию технологии и методов производства взрывных работ на карьерах в области взрывной подготовки полезного ископаемого.

Важное значение в решении данной проблемы имеет валовый метод взрывания крепких пород с последующей селективной выемкой полезного ископаемого, где повышение его качества достигается за счет сокращения геологической структуры при взрыве. При данном способе разработки месторождений, с одной стороны, уменьшить нарушение геологической структуры полезного ископаемого при взрыве возможно за счет снижения удельного расхода ВВ, а с другой стороны, уменьшение удельного расхода ВВ при многорядном короткозамедленном взрывании крепких пород в зажатой среде приводит к ухудшению дробления пород и завышению подошвы уступа при экскавации. Особенно важно решение данной задачи при взрывании высоких уступов в крепких породах, где добиться удовлетворительной проработки подошвы уступа взрывом без специальных способов взрывания и повышенного удельного расход ВВ практически невозможно.

Анализ выполненных работ [1-5] по исследованию смещений массива при многорядном короткозамедленном взрывании показал, что их смещения в горизонтальной плоскости уступа достигает 4-5 м. Это приводит к увеличению потерь и разубоживанию руды при выемке, особенно при разработке маломощных рудных тел, удельный вес которых на карьере достаточно велик.

При этом следует учитывать, что на карьерах имеется тенденция к увеличению удельного расхода ВВ на рудных блоках, прочностные свойства которых значительно выше, чем у вскрышных.

 Снизить влияние взрывных работ на качественные показатели выемки рудных тел можно несколькими путями:

• за счет учета смешений массива от взрыва при выносе контуров рудных тел на блоке;
• за счет уменьшения удельного расхода ВВ и оптимизации других параметров БВР;
• за счет снижения до минимума нарушения геологической структуры рудных тел путем управления смещением разрушаемого массива при взрыве.

Наиболее предпочтительным является третий вариант, т.к. он позволяет свести к минимуму нарушение геологической структуры рудных тел без ухудшения дробления пород взрывом.

Исходя из этого, рекомендован способ взрывания горных пород с сохранением геологической структуры рудных тел. В его основу положен способ взрывания [3] с управляемым смешением разрушенного массива у подошвы уступа (рис. 1). Предпосылками для разработки предлагаемого способа взрывной отбойки горных пород являлись экспериментальные работы [3-4] проведенные по определению смешений массива при взрыве для различных параметров буровзрывных работ и высот уступов, а также опытно-промышленная проверка предлагаемого способа взрывания.

В предлагаемом способе взрывные скважины бурят и заряжают согласно паспорту буровзрывных работ, где в дополнительных скважинах с укороченным зарядом ВВ на уровне верхней границы основного заряда размешают заряд ВВ массой 20-50% от заряда, размешенного в нижней части скважин, который рассредоточен от него воздушным промежутком или инертной забойкой. Взрывание зарядов в дополнительных скважинах производят с замедлением к взрыву предыдущего ряда основных скважин и с опережением к последующему.

Рисунок 1. Схема расположения и инициирования зарядов взрывных скважин на блоке

В результате взрыва, нижний заряд ВВ дополнительной скважины обеспечивает необходимые смешения массива у подошвы уступа, а верхний заряд ВВ играет роль регулятора смешений разрушенного массива от действия основного заряда посредством препятствий их развитию за счет воздействия смешением разрушенного массива от его взрыва.

 Таким образом, снижение нарушений геологической структуры рудных тел при предлагаемом способе взрывания достигается за счет управления смешением разрушенного при взрыве массива с помощью изменения конструкции скважинного заряда и технологии взрывания. При этом решаются две главные задачи при взрывании крепких пород полезного ископаемого: улучшение дробления горных пород и проработка подошвы уступа взрывом с одной стороны, а с другой – снижение нарушений геологической структуры рудных тел.

Рисунок 2. Схема смещений разрушенного массива при взрывании горных пород с сохранением геологической структуры рудных тел

В предлагаемом способе взрывной отбойки горных пород (рис. 2) при взрывании заряда ‒ 1, от которого зона разрушения обозначена контуром ‒ 2, осуществляется подбой разрушенной горной массы от взрыва основного заряда ‒ 3, которая обозначена контуром ‒ 4. Однако, смешение массива в разрушенном контуре ‒ 4 горных пород за счет опережающего взрыва заряда ‒ 3 препятствует смешению массива от взрыва заряда ‒ 5, которая размешена на уровне верхней границы основного заряда ‒ 3 и рассредоточен от заряда ‒ 1 воздушным промежутком или инертной забойкой. В результате уменьшаются горизонтальные смешения ‒ 6 по высоте уступа, которые можно свести к минимуму, придав им вертикальную направленность.

Таким образом, заряд ‒ 5 является как бы регулятором горизонтальных смешений ‒ 6 разрушенного массива при взрыве. Соотношение и величина масс верхнего ‒ 5 и нижнего ‒ 1 зарядов зависит от массы заряды ‒ 3 и необходимой минимальной величины смешений у подошвы уступа для обеспечения достаточного при экскавации коэффициента разрыхления пород. Минимальный коэффициент разрыхления определяется свойствами разрабатываемых пород и сопротивлением разрушенных пород копанию применяемого экскавационного оборудования.

Рисунок 3. Схема расположения и инициирования зарядов взрывных скважин на блоке

Также разработан способ взрывной отбойки горных пород с сохранением геологической структуры рудных тел, который осуществляется следующим образом. Эксплуатационный блок (рис. 3) обуривают скважинами ‒ 7, а в ячейки этой сетки бурят дополнительные скважины ‒ 8, в нижней части которых размещают заряд ВВ ‒ 9 массой 30-70% от заряда ‒ 10 (рис. 4.) основных скважин. В верхней части дополнительных скважин ‒ 8, на уровне основного заряда ‒ 10, размешают заряд ‒ 11 массой 10-50% от заряда ‒ 9, размешенного в нижней части скважин.

Рисунок 4. Схема размещения скважинных зарядов ВВ

Блок взрывается преимущественно по диагональной схеме, т.к. в этом случае обеспечиваются лучшие показатели дробления горных пород, но можно врывать блок также по поперечной и продольной схемам.

Предлагаемый способ взрывной отбойки горных пород позволяет повысить эффективность разрушения горных пород при многорядном короткозамедленном взрывании в зажатой среде за счет снижения нарушений естественной геологической структуры рудных тел при взрыве и улучшения дробления пород по высоте уступа.

Список литературы:

1. Norov Y., Karimov Y., Latipov Z., Khujakulov A., Boymurodov N. Research of the parameters of contour blasting in the construction of underground mining works in fast rocks // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1030 (1), 012136
2. Мальгин О.Н., Сытенков В.Н., Рубцов С.К. Взрывное рыхление разнопрочных горных пород для поточных технологий пластовых месторождений. – Ташкент: Фан, 2006. – С. 219.
3. Мосинец В.Н., Котенко Е.А., Рубцов С.К., Штейнберг А.Б. Отчет по НИР №А-78426. – Москва: Фонды ВНИПИпромтехнологии, 1973. – 248 с.
4. Мосинец В.Н., Рубцов С.К., Климов Ю.В. Основные направления повышения эффективности действия взрыва в разнопрочных горных породах со скальными включениями // Вопросы атомной науки и техники. ‒ Сер: «Геология и горное дело». – М.: ЦНИИатоминформ, 1978. – Вып. 3 (28). – С. 28-40.
5. Уринов Ш.Р., Каримов Ё.Л., Норов А.Ю., Авезова Ф.А., Турсинбоев Б.У. Проблема управления энергией взрыва при формировании развала взорванной горной массы на карьерах // Journal of Advances in Engineering Technology – Navoi, 2021. – №2(4). P. 65-71.