Подготовка горных пород к выемке

Подготовка горных пород к выемке при открытом способе

В зависимости от типа и состояния пород подготовка их к выемке может осуществляется следующими способами:

  • предохранением от промерзания;
  • гидравлическим ослаблением или разупрочнением;
  • механическим или взрывным рыхлением.

Наибольшее распространение на карьерах получил взрывной способ рыхления скальных горных пород.

Сущность взрывного рыхления состоит в отделении пород от массива и дробления их до кусков заданной крупности. Взрывные работы производятся в тех случаях, когда непосредственная выемка пород невозможна или затруднена без предварительного их отделения от массива и рыхления.

К взрывным работам на карьерах предъявляются следующие основные требования:

  • взрывание зарядов ВВ должно обеспечивать трубуемую степень дробления. Максимально допустимый размер кусков взорванной породы (lk) ограничивается либо  вместимостью ковша  экскаватора, либо меньшим размеро (м) приемного отверстия бункера или дробильной установки. Куски взорванной породы не удовлетворяющие указанным требованиям, называют негабаритами. Они требуют вторичного дробления;
  • развал взорванной горной массы должен быть кучным а его размеры и форма соответствовать параметрам применяемого погрузочного и транспортного оборудования;
  • площадки и откосы уступов должны иметь заданные отметки и форму;
  • объем взорванной горной массы должен быть достаточным для бесперебойной работы погрузочных машин в безопасных условиях с высокими технико-экономическими показателями.

Выполнение этих требований достигается правильным выбором методов ведения и параметров взрывных работ а также рациональной их организацией.

Различают следующие методы взрывных работ:

  • скважинныи;
  • котловой;
  • шпуровой;
  • камерных зарядов;
  • накладных зарядов.

Основным методом взрывных работ на угольных разрезах является скважинный. К параметрам взрывных скважин относятся диаметр (dc), глубина (Lc), перебур (lп) и угол наклона (Bс). На карьерах применяются скважины диаметром 100 — 320 мм.

Глубина скважины (м) определяется по формуле:

Lc = hy / sin Bc + lп;

где hy — высота уступа, м; lп = (10 ±15) dc.

Перебур скважин необходим для лучшей проработки подошвы уступа.

Наибольшее применение на угольных разрезах получили вертикальные (Вс = 90°) и реже наклонные (Вс = 60 ± 85°) скважины. Для бурения взрывных скважин на угольных разрезах используют специальное оборудование — буровые станки с механическим воздействием на забой скважин. Преобладают станки вращательного бурения режущими коронками (СБР) и вращательного бурения шарошечными долотами (СБШ). Последние, как правило, применяют при бурении скважин по крепким вмешающим породам.

Краткая техническая характеристика буровых станков, применяемых на угольных разрезах страны, приведена в табл. 1.

Таблица 1.

Показатели СБР-125 СБР-160 2СБШ-220Н СБШ-250МН СБШ-320
Номинальный диаметр скажин, мм 110;125 160;200 214 243 320
Глубина скважин, м 25 25 24 32 40
Угол наклона скважины к горизонту, градус 60-90 60-90 60-90 60-90 90
Максимальное осевое усилие, кН 10 80 173 300 600
Частота вращения бурового става, мин-1 200 80;124;

160;248

 30-300 30-150 30-150

Техническая скорость бурения устанавливается расчетным методом или принимается по справочным данным (табл.2). При взрывных работах используются различные ВВ, разрешенные для применения на открытых горных работах (алюмотол, гранулотол, гранулит С = 6М и др.).

Таблица 2

Коэффициент крепости пород СБР-125 СБР-160 2СБШ-200Н СБШ-250МН СБШ-320
2-2,5 18-22 25-30 — — —
2,5-3 15-18 20-25 — — —
3-4 8-15 14-20 — — —
4-4,5 — 10-14 — — —
4,5-6,5 — 7-10 16-18 — —
6,5-8 — — 13-15 14-15 —
8-9 — — 8-13 11-14 13-15
9-11 — — — 9-11 11-13
11-13 — — — 7-9 8-11
13-15 — — — — 6-8

Удельный расход ВВ (количество ВВ, необходимое для отбойки 1 м3 породы) обычно составляет для угля 200—300 г/м3 и вмещающих пород 400—500 г/м3.

Основными параметрами расположения скважин на уступе являются:

  • число рядов скважин;
  • расстояние первого ряда скважин от верхней (нижней) бровки уступа;
  • расстояние между рядами скважин;
  • расстояние между скважинами в ряду и число взрываемых скважин.

Взрывание скважинных зарядов может быть мгновенным или короткозамедленным.

Максимальный заряд ВВ в скважине (т)

Qв.м = (Lc — lзаб) Sc Δ,

где lзаб — длина забойки, м, lзабс = (20 ÷ 35)dc,  Sc— площадь скважины, м2; Δ — плотность ВВ в скважине, т/м3, Δ = 0,9 ÷ 1,6  т/м3.

Необходимый заряд ВВ в скважине зависит от удельного расхода ВВ и объема взрываемой породы, приходящегося на одну скважину. Объем взрываемой породы определяется исходя из параметров расположения скважин на уступе.

Для заряжания и забойки скважин применяются специальные зарядные (СУЗН-5А и СУЗН-5АМ) и забоечные (СУЗН-1, СУЗН-1В и др.) машины.