книги из ГПНТБ / Дубынин, Н. Г. Совершенствование технологии выемки тонких наклонных жил

установка перемещается на следующую позицию. Для этого сни­ мают распор с выдвижной гидростойки, передвигают ее домкратом на длину одного хода и дают ей распор. Усилием домкрата пере­ движения, после снятия распора со стоек 1, подтягивают основа­ ние к выдвижной гидростойке, после чего гидростойки снова распирают. II установка вновь готова к бурению.

Стендовые и промышленные испытания выявили достаточную работоспособность и простоту управления установками (ПБУ-1 и БУП-1). После окончательной доработки конструкций намечено подготовить эти машины к серийному производству.

Технические данные передвижной буровой установки ПБУ-1 приведены в табл. 10. Установка может быть использована для бурения шпуров ц скважин в очистных забоях с выемочной мощ­ ностью до 2 м и углом падения от 0 до 50°.

Для бурения более крепких пород с коэффициентом крепости более 11, в которых электробурение становится неэффективным, разработана конструкция буровой установки с перфораторами (БУП-1), техническая характеристика которой приведена в табл. 10.

Сравнительные испытания вращательного и пневмоударного бурения, а также испытания конструкций буровых установок позволили разработать методику расчета их производительности.

1. Расчет производительности установки ПБУ-1. В общем виде производительность ПБУ-1 может быть представлена

30

установленных электробуров; То — время бурения в смену, мин.

чительные операции), мин; Тсм — продолжительность смены, мин. Как показано в § 1, скорость бурения зависит от усилия подачи бурового инструмента на забой, крепости пород, числа оборотов бура, интенсивности промывки и выноса шлама. Кроме перечислен­ ных факторов на скорость бурения влияет также диаметр резца

и его геометрия.

Таким образом, скорость бурения' зависит от большого числа факторов, и в целях упрощения расчета определение скорости бурения произведем, исходя из удельной объемной работы раз­ рушения породы.

По результатам исследования О. Д. Алимова [10] удельная

31

где N — мощность, расходуемая на бурение, Вт; ѵ — скорость бурения, об/мин; sm — площадь поперечного сечения шнура, см2.

В зависимости от крепости пород удельная объемная работа разрушения (при оптимальных режимах)

Поскольку буровая установка ПБУ-1 оснащена двумя электро­

По данным хронометражных наблюдений чистое время бурения в условиях Смирновского месторождения составляет в среднем

11БУ-1 (при оптимальных режимах бурения) развивает высокую производительность — до 185 шпурометров в смену, что в 1,5 раза выше при существующей технологии бурения.

2. Расчет производительности установки БУП-1. В общем виде производительность установки может быть определена по

32

Подставляя значение ѵ в выражение (1), при п ~ 2 производи­ тельность установки

„4,2-10~3-3(360 — 360-0,7)

Таким образом, разработанные конструкции установок поз­ воляют повысить производительность бурильщика в 1,3—1,5 раза (за счет механизации вспомогательных операций) и значительно облегчить его труд. Предложенные формулы (5) и (7) позволяют выполнить расчет производительности новых буровых установок.

§ 3. ОТБОЙКА РУДЫ ШПУРОВЫМИ ЗАРЯДАМИ

Как отмечалось ранее, отбойку жил можно осуществить шпу­ ровыми и скважинными зарядами. Ниже излагаются результаты исследований по данным способам отбойки, целью которых яви­ лось определение рациональных параметров мелкошпуровой от­ бойки руды. Опыты проводили в блоке 1-107 жилы Внезапная и блоке 3-114 жилы Сопряженная, где вмещающие породы пред­ ставлены трещиноватыми малообводненными алевролитами, не­ достаточно устойчивыми. На участке опытных работ рудное тело имело невыдержанные элементы залегания как по падению, так и по простиранию. Коэффициент крепости руд и пород составлял 8—10. В качестве ВВ использовали аммонит № 6. Всего было проведено 6 серий опытов, взорвано 520 зарядов шпуров. При про­ ведении опытов наряду с определением рациональных параметров расположения шпуров изучали возможность получения ровной кровли и почвы и кучного развала рудной массы. Ровная почва обеспечивает более удобное перемещение буровых установок вдоль очистного забоя и способствует снижению трудоемкости работ по доставке руды и установке крепи. Кучный развал спо­ собствует более производительной работе доставочных механизмов.

Под термином «ровная кровля и почва» понимаются относи­ тельно ровные поверхности кровли и почвы забоя, при этом откло­ нения от заданной величины выемочной мощности не должны превышать +10% .

Выбор рационального диаметра, глубины и схемы расположения шпуров

Выбор диаметра шпуров. На рудниках цветной металлургии отбойку маломощных рудных тел производят зарядами шпуров

диаметром 34—42 мм.

Вопрос выбора оптимального диаметра шпура изучался мно­ гими исследователями (16, 38, 42, 47, 67]. Так, Д. И. Рафиенко

[47] в своих исследованиях показал, что целесообразен переход на шпуры малого диаметра (30—38 мм), при которых произво­ дительность труда забойных рабочих повышается на 40—50%, снижается разубоживание руды за счет уменьшения зоны разру­ шения боковых пород взрывом каждого шпурового заряда. В за­ висимости от величины выемочной мощности автор рекомендует принимать следующие диаметры шпуров:

Поскольку ширина очистного пространства на руднике При­ морском в среднем составляет 1—1,2 м, рациональный диаметр шпуров принимается равным 38 мм.

Выбор рациональной глубины шпуров. Исследованиями уста­ новлено 167], что с увеличением глубины шпуров выход руды с 1 м шпура возрастает, причем этот прирост наблюдается при увеличении глубины шнуров до 2 м. Установлено также, что с увеличением глубины шпура скорость бурения (производитель­ ность бурильщика) сначала возрастает, а затем начинает сни­ жаться, при этом максимум соответствует глубине шпура 1,6— 2 м.

Практика отбойки тонких жил в условиях недостаточно устой­ чивых пород кровли показала, что нецелесообразно использовать шпуры глубиной более 2 м, так как это приводит к сверхнорма­ тивному разубоживанию руды, происходящему за счет прихвата пород в результате пересечения шпурами проектной плоскости отрыва. С учетом изложенного выше исследование отбойки жилы производили зарядами шпуров, не превышающими 2 м.

Выбор рациональной схемы расположения шнуров. Известно, что при отработке тонких жил шпуры располагают по двухрядной шахматной или попарной схеме.

Исследованиями, проведенными Лабораторией методов извле­ чения рудных ископаемых ИГД СО АН СССР [591, установлено, что при двухрядном расположении шпуров в шахматном порядке количество шпуров, необходимое для обуривания забоя, оказы­ вается наименьшим, а площадь забоя, приходящаяся на 1 шпур, наибольшей. Следовательно, при таком расположении шпуров производительность бурильщика по рудной массе является более высокой, а удельный расход и себестоимость отбойки руды более низкими. Поэтому при проведении опытов была принята рацио­ нальная двухрядная шахматная сетка расположения шпуров.

Таким образом, опыты по исследованию отбойки жил произво­ дили с использованием шпуровых зарядов диаметром 38 мм, глубиной 1,6—1,8 м и располагали их по двухрядной шахматной сетке.З

[Определение рациональной сетки расположения шпуров

Для гарантированной отбойки руды при отработке маломощ­ ных рудных тел необходимо обеспечить достаточный удельный расход ВВ. Это условие может быть соблюдено варьированием

л

34

трех величин: глубины шпуров, расстояния между ними и веса их заряда.

Сувеличением глубины шпуров возможно увеличить заряды

вних и одновременно параметры сетки их расположения. Этим достигается увеличение выхода руды с 1 м шпура, т. е. снижаются удельные расходы по бурению. Однако при отработке жил в недо­ статочно устойчивых вмещающих породах взрывание увеличен­ ных зарядов ВВ в шпурах приводит к увеличению прихвата пустых пород (сверхнормативное разубоживание), что объясняется повышенным сейсмическим воздействием взрывов на породы кровли. Следовательно, снижение удрльных расходов по бурению

впересчете на конечный продукт — концентрат не дает уменьше­ ния себестоимости руды, поскольку увеличение сверхнорматив­ ного разубоживания приводит к ее удорожанию.

При более частом расположении шпуров, сохраняя неизмен­ ным удельный расход ВВ, можно уменьшить их заряды. Взрыва­ ние уменьшенных зарядов, очевидно, вызывает меньшее сейсми­ ческое воздействие на породы кровли, что сократит сверхнор­ мативное разубоживание. Вместе с этим более частое расположе­ ние шпуров влечет за собой увеличение расхода бурения на от­ бойку 1 м3 руды и, следовательно, ведет к увеличению ее себе­

стоимости.

Для установления влияния разряжения или концентрации шпуров на себестоимость отбойки руды с учетом ее разубоживания были проведены опыты в условиях, описанных выше. Суть опы­ тов заключалась в следующем.

При соблюдении постоянства заданной выемочной мощности, равной 1 м, мощности жилы 0,8 м и глубины шпуров, составляю­ щей 1,6 м, изменяли расстояние между шпурами в ряду. При этом, исходя из условия соблюдения одного и того же проектного удельного расхода ВВ, равного 1,8 кг/м3, соответственно изме­ няли величину заряда в них. Результаты опытов приведены

втабл. И .

Наблюдения показали, что различному расстоянию между

шпурами присущи свои достоинства и недостатки. Так, при интер­ вале между шпурами 0,4 м выдержана проектная выемочная мощность, отсутствует сверхнормативное разубоживание руды, обеспечены кучный развал рудной массы и относительно ровные поверхности почвы и кровли. Вместе с этим имеется значительный удельный расход ВВ и малый выход руды с 1 м шпура.

Наиболее высокий выход руды обеспечивается при расстоянии между шпурами 0,8 м, но ему сопутствует высокое сверхнорма­ тивное разубоживание руды, значительный отброс отбитой руды от забоя и большое количество выбитых взрывом стоек.

Из сказанного видно, что простое сопоставление результатов опытов не позволяет определить оптимальное расстояние между шпурами в ряду. Решение поставленной задачи может быть най­ дено по технико-экономическим показателям, которые определя­ лись по следующей методике:

1. Определялись затраты производства на добычу (Сд), тран­ спорт ((7Т), обогащение руды в тяжелых суспензиях (Сс), обога­ щение руды (Со) и общерудничные расходы (Ср):

2.Устанавливалось содержание металла в концентрате (гк), %.

3.Содержание металла в геологических запасах (2Г), %.

4.Определяли величину коэффициента разубоживания руды

в концентрат (fK), который в зависимости от качества добытой руды может быть определен для условий Краснореченской фаб­ рики по выражению

Результаты расчетов себестоимости концентрата по уравнению (11) и других показателей отбойки приведены в табл. 12.

36

рата от величины расстояния между шпурами (рис. 12). Как видно

37 <•

принималась степень устойчивости вмещающих пород) проведены исследования по отбойке руды при различном расстоянии между

чивости вмещающих пород оптимальное расстояние между шпу­

отбойки руды при различных расстояниях между шпурами в ряду определены для условий Приморского рудника. Очевидно, что для других предприятий вследствие изменения себестоимости бурения, ВМ, технологии обогащения руд эти показатели будут несколько иными. Однако тенденция роста себестоимости кон­ центрата с увеличением расстояния между шпурами (вследствие увеличения сверхнормативного разубоживания) для всех рудни­ ков будет носить общий характер.

Расстояние между рядами шпуров определяется в зависимости от заданной выемочной мощности и конструкции буровой ма­ шины. Известно, что расположить шпуры параллельно плоскости

где с — расстояние по нормали от кровли (или почвы) до устья шпура, м.

Для перфораторов и электробура ЭБГ наименьшее расстояние от оси шпинделя машины до кровли или почвы составляет 13— 15 см. Следовательно, рациональное расстояние между рядами шпуров при выемочной мощности 1 м

Ъ = \ —0,3=0,7 м.

Таким образом, для отработки маломощных рудных тел, зале­ гающих в недостаточно устойчивых вмещающих породах и с не­

38

выдержанными элементами залегания, наиболее рациональной является отбойка уменьшенными шпуровыми зарядами с частой сеткой их расположения.

Для обеспечения лучших технико-экономических показателей отбойки применительно к месторождению рекомендуются следую­ щие оптимальные ее параметры:

§ 4. ОТБОЙКА РУДЫ ЗАРЯДАМИ СКВАЖИН

По отбойке руды зарядами скважин было проведено две группы опытов с расположением скважин (рис. 13): а) по простиранию рудного тела; б) по восстанию рудного тела (параллельно груди

забоя).

Опыты проводились в блоке 1-116, в котором жила имела мощность 0,7 м с относительно выдержанным углом падения (35—42°), вмещающие породы — мелкозернистый песчаник с коэф­ фициентом крепости 8—10. В целом породы кровли устойчивые.

Отбойка руды зарядами скважин, располагаемых по простира­ нию рудного тела. Чтобы при отбойке жилы выдержать проектную выемочную мощность (1 м), скважины располагали в плоскости (проектной) кровли и почвы. Для этого буровая выработка была

39