2.1.Отбойка руды

Способы отбойки,

систематизированные

по роду/виду энергии

Область применения и технологический ресурс

1. Гравитационный

Мощные крутопадающие рудные тела, неустойчивые руды при наличии горизонтальной подсечки. Низкая себестоимость процесса, но разрушение по трещинам, нет дробления. Большой выход негабаритных фракций и повышенные затраты на доставке.

2. Взрывной

Применяется повсеместно при массивах повышенной крепости (f>9). Способы исполнения – шпуровой, скважинный, минными зарядами. Экономичный. Возможно регулирование степени разрушения и дробления, достижение желаемого выхода негабарита.

3. Механический

Применяется повсеместно при массивах пониженной крепости (f<9), конкурирует со взрывным способом. Тенденция на создание и применение комбайнов.

4. Пневматический

Применяются специальные патроны-гидроксы, помещенные в шпурах в шахтах весьма опасны по выделению метана. Дорогостоящий.

5. Гидравлический

Применяется в мягких массивах, дискретных, трещиноватых. Тенденция на применение высоконапорных водяных струй самостоятельно или в сочетании с механическим способов в комбайновом исполнении

6. Тепловой (физический)

Токами высокой и ли низкой частоты в массиве создается тепловое ядро сжимающих усилий. При наличии обнаженной плоскости последние преобразуются в разрушающие напряжения. Пока дорого и нетехнологично.

Способы взрывной отбойки

Область применения и технологический ресурс

1. Шпуровой

Отработка рудных тел любой мощности при любом угле залегания и устойчивости массива, но при обязательном условии создания рабочего очистного пространства. Доля дробления пород больше доли разрушения. Потому показатели качество оконтуривания и рудоподготовки к доставке более высокие, чем у других способов.

2. Скважинный

Предполагает возможность бурения взрывных скважин из специальных выработок, совокупно оформляемых в буровые горизонты. Доля разрушения по трещинам больше доли дробящего действия. Выход крупнокусковатой руды больше, поэтому качесто дробления и оконтуривание хуже.. Однако производительность труда выше из-за больших объемов разрушения и большего выхода рудной массы с 1м скважины.

3. Минными зарядами

Применяются в трещиноватых массивах рудных тел большой мощности. Поскольку минные (сосредоточенные) заряды размещаются в горизонтальных или вертикальных нарезных выработках, то их абсолютный и относительный объем чрезвычайно велик. Способ становится более эффективном при сравнительно малой скорости и большой стоимости бурения скважин. Преобладает доля разрушения мессива по сравнению с долей его дробления, поэтому имеет место большой выход негабаритных фракций.

Ранжируемая

характеристика

Расположение шпуров

в ряду^*

Схема 1

Схема 2

Схема 3

Безопасность

горных работ

4

5

2

Производительность труда

5

4

2

Качество

дробления руды

5

5

5

Качество

оконтуривания

5

5

5

Себестоимость процесса

5

4

3

*) – ранг в пятибалльной системе

Технические решения по исполнению комплекса скважинной отбойки

Технологический ресурс и область применения

1. Характер работы взрыва

а – на отделение,

б – на разрушение

в - сочетание отделения с разрушением

Отделение осуществляется при отбойке на одну обнаженную рабочую поверхность, при наличии двух и нескольких взаимно параллельных поверхностей имеет место разрушение всего обуренного массива. В камерных системах без рабочего очистного пространства отбойка осуществляется на отделение, в системах принудительного обрушения возможны сочетания (б, в). Таким образом, характер работы взрыва определяется системой разработки или исключительно желанием проектировщика.

2. Состояние и параметры очистного пространства перед плоскостью отбойки

а – отбойка на открытое очистное пространство,

б – на компенсационные камеры, в – отбойка «в зажиме»

Вариант а) применяется в камерных системах при сохранении коэф-та разрыхления после взрыва более 1,5. Варианты б) и в) разработаны для систем принудительного обрушения руды и вмещающих пород. Таким образом, эта характеристика комплекса отбойки определяется системой разработки или исключительно желанием проектировщика.

3. Расположение плоскости отбойки в пространстве

а – вертикальное,

б – горизонтальное,

в - наклонное

Вертикальное положение рабочей поверхности (плоскости) наиболее распространено. Оно позволяет формировать буровые горизонты и перемещать оборудование по горизонтали, но массив руды и вмещающие породы должны быть более устойчивы из-за больших и долговременных обнажений. Горизонтальное положение более применимо в неустойчивых массивах, при этом возможны массовые отделения без надлежащего дробления за счет участия гравитации. Наклонное применяется часто по технологическим соображениям выпуска руды и качества оконтуривания.

4. Направление отбойки относительно элементов залегания рудного тела

а – по простиранию,

б – вкрест простиранию

(на лежачий бок, на висячий бок), в – по падению,

г – по восстанию

Выбор направления из варианта а) или б) часто определяется трещиноватостью массива и параметрами очистного пространства. Стараются отбойку вести по длинной стороне блока и нормально к плоскости трещин. Направление вкрест простиранию часто применяют, чтобы использовать эффект взрыводоставки и улучшения качества дробления за счет учета направления плоскости трещиноватости, а верней, сланцеватости. По восстанию направляют взрыв для использования эффекта зажима и дополнительно дробления – отбойка в «кипящем слое».

5. Взаимное расположение отбиваемых слоев

а – параллельное,

б – веерное

Чаще отбиваемые слои имеют постоянную толщину, равную ЛНС, переменную толщину создают при лучевом обуривании массива, т.е. из определенной точки. При параллельном расположении слоев сокращается суммарная длина скважин, но увеличивается объем проведения выработок. И наоборот…

6. Расположение скважинных зарядов в ряду

а – параллельное,

б – веерное:

1 – на 90°,

2 – на 180° (полувеер),

3 – на 360° (круговой веер)

Параллельное расположение зарядов в ряду на 60-70% сокращает суммарную длины скважин, но приводит к увеличению объема выработок. Если скорость бурения скважин мала, а стоимость их создания велика, то часто выгоднее применять параллельное расположение скважин, особенно парно-сближенных и пучков в системах принудительного обрушения руды и пород. При камерных системах и при отбойке в зажиме применяют чаще веерное расположение скважин в слое. При параллельном расположении легче добиться снижения потерь и разубоживания руды на контуре. При веерном расположении скорость бурения выше из-за уменьшения перестановок оборудования.

7. Направление бурения (и заряжания) скважин

а – восходящее,

б – нисходящее,

в – горизонтальное,

наклонное

Восходящее бурение сравнительно дешевое, производительное, но заряжание более трудоемкое, особенно вручную. При горизонтальном бурении максимальное искривление скважин. При нисходящем бурении производительность станка минимальная, скважины подтапливает водой, а при их выходе на подсечку – требуется установка пробок воизбежания просыпей ВВ.

8. Взаимное расположение рядов зарядов и плоскости отбойки

а – согласное,

б – не согласное

(взаимно перпендикулярное)

Наиболее часто применяют согласное положение скважин и плоскости отбойки, поскольку наблюдается более полное использование энергии ВВ. Взаимно перпендикулярное положение применяется при проходке восстающих, оформлении отрезных щелей, редко при отбойке в камерных системах, с нижней подсечкой, без днища с машинной доставкой при дистанционном управлении (мощные крутопадающие рудные тела).

9. Количество буровых горизонтов

а – один буровой горизонт,

б – N буровых горизонтов

При одном буровом горизонте резко сокращается объем нарезных выработок, но ухудшается качество оконтуривания массива. Применяется при малой высоте очистного пространства. Увеличение числа буровых горизонтов улучшает доразведку контура, снижает потери и прихват пород на контуре, но увеличивает расходы на нарезные выработки и перемещение бурового оборудования

10. Порядок взрывания по буровым горизонтам

а – этажная отбойка,

б – подэтажная отбойка -разновременная по подэтажам

Этажная отбойка осуществима при наличии одного бурового горизонта или создании одной плоскости отбойки при нескольких горизонтах. Позволяет увеличить производительность труда, лучшее использование скважин. При подэтажной отбойке – лучше оконтуривание массива и доразведка, меньше длина скважин и поэтому точнее обуривание и легче заряжание

11. Количество слоев (рядов) во взрываемой секции

а – однорядное взрывание,

б – многорядное взрывание

При однорядном взрывании низкое использование энергии взрыва. Многорядное взрывание эффективно при малых (миллисекундных) значениях периода замедления и потому широко применяется в практике.

12. Период замедления при взрывании

а – мгновенное,

б – замедленное,

в – короткозамедленное

Мгновенное взрывание применимо только при однорядной отбойке. При многорядном взрывании эффективно короткозамедленное взрывание, а замедленное при значительной толщине взрываемого слоя или необходимости создать требуемый объем компенсационной пустоты во время взрыва за счет подвижки.

13. Сетка расположения скважинных зарядов в смежных рядах

а – прямоугольная,

б – шахматная

Сетка расположения играет исключительную роль при многорядном взрывании. Прямоугольная сетка - применяется при коэффициенте сближения скважин близким к единице (a/w=1,1 – 1,2), шахматная - при коэффициенте сближения достигающим 4.Учитывается также трещиноватость и направление трещин.

14. Количество скважин в совокупном заряде

а – заряд из одинарных скважин, б – заряд из парно-сближенных скважин,

в – заряд из пучка сближенных N скважин

Заряды из нескольких сближенных скважин стали применять с целью увеличения ЛНС и расширения области параллельного расположения скважин в ряду при снижении объема нарезных выработок. Доля дробящего действия снижается , а доля обрушения увеличивается, поэтому такой подход целесообразен при наличии мелкотрещиноватого массива.