Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

Богуславский Э.И., Волик И.А.

Система разработки с доставкой руды силой взрыва относится к классу систем с открытым очистным пространством. Отличительной особенностью системы является создание условий для максимального использования кинетической энергии взрыва. Сущность системы с взрыводоставкой заключается в подготовке наклонной камеры (от 15 до 45º), длина камеры зависит от длины взрыводоставки. В днище камеры проходят выпускные отверстия, для проветривания проходят два штрека в кровле и почве камеры. Бурение производится из наклонного бурового восстающего, сбитого со штреками, отбойка производится веерами скважин. Высота камеры составляет 5 - 20 м, ширина камеры 15-30 м. Необходимо отметить, что во всех случаях угол падения залежи определяет угол наклона камеры, а мощность - высоту камеры (, ). Впервые идея использования силы взрыва для доставки руды до рудоприемных выработок была предложена И.К. Карнаушенко в 1938 г. для извлечения рудных целиков.

Применение системы разработки с доставкой руды силой взрыва позволяет: повысить безопасность ведения очистных работ, эффективно отрабатывать наклонные рудные тела, сократить объемы подготовительно- нарезных работ, обеспечить широкий фронт очистных работ, широко использовать высокопроизводительное самоходное оборудование и т.д.

Вне зависимости от специфики каждого из вариантов системы с взрыводоставкой все они сводятся к задаче определения одной величины – длины доставки ,м. Полная длина доставки складывается из двух составляющих: - длины полета отбитой рудной массы, м; - длины сползания отбитой рудной массы по почве камеры, м.

В свою очередь каждая из величин зависит от: угла наклона камеры ; высоты камеры ; начальной скорости полета куска , м/с; коэффициента трения сползания f и гранулометрического состава отбиваемой массы [2, 3].

При этом полную длину доставки рекомендуется определять по формуле В.А. Щелканова:

, м (1)

где m - мощность рудного тела (высота камеры), кг; α - угол падения рудного тела (наклона камеры); x- расстояние на которое переместится отбитая масса относительно оси ОХ, м; fкоэффициент трения сползания.

Подобный вид имеет и формула, предложенная Л.И. Бурцевым и А.В. Балдиным, но все они имеют общий недостаток - сложность аналитического решения уравнения в целом и определения отдельных величин.

Рассмотрим факторы, затрудняющие аналитическое решение уравнения (1).

В первой части уравнения, описывающей полет отбитой массы:

, м (2)

длина x - перемещение отбитого материала относительно горизонтальной оси, находится в прямой зависимости от начальной скорости полета куска (x=f())

Вторая часть уравнения, описывает сползание рудной массы:

, м (3)

Во второй части уравнения возникает проблема расчета и точного прогнозирования поведения отбитой массы в момент неупругого взаимодействия, при приземлении, характера взаимодействия отбитого куска и рудной мелочи, покрывающей почву камеры, а так же величины трения сползания.

Для дальнейшего изучения путей совершенствования этой технологии возникает задача более глубокой оценки факторов, влияющих на длину доставки взрывом. Для снижения потерь отбитой руды на днище камеры предлагается принимать в расчет только участок полета взорванной руды. Поэтому уравнение определения длинны доставки следует преобразовать путем сокращения второй части, описывающей процесс сползания, т.е. . С одной стороны предложенный шаг приведет к уменьшению длины доставки, а с другой стороны, упростит задачу расчетов и даст возможность решать уравнение аналитическим способом. Кроме этого, при такой постановке задачи, можно говорить об увеличении доли рудной массы, достигшей выпускных выработок, что обеспечивает сокращение затрат на зачистку днища камеры и ведет к снижению потерь в целом по системе.

Для оценки влияния каждого фактора была создана программа в пакете Excel, для определения длины доставки взрывом, при различных условиях. Изменение каждого из факторов дает возможность судить о разной степени влияния отдельного фактора на определяемую величину. Для определения начальной скорости полета куска существует ряд методик, например методика, разработанная в ИПКОН РАН (Казаков Н.Н., Копылов С.В):

, м/с (4)

где - масса заряда в скважине, кг;1,2 - коэффициент для скальных пород; - линия наименьшего сопротивления.

Недостаток использования этой методики заключается в том, что она предназначены, в основном, для условий открытых работ и параллельного расположения скважин, в то время как рассматриваемая система предусматривает веерное расположение скважин. Расчет скорости полета отбитой руды, в принятых условиях, целесообразно производить с помощью усреднения зарядов и перехода к удельному расходу ВВ на 1 м³. Это позволяет прогнозировать длину взрыводоставки, изменяя плотность заряда в слое (уменьшение линии наименьшего сопротивления), от кровли к почве удельный расход ВВ будет увеличиваться.

Таким образом наибольшее влияние на длину взрыводоставки оказывают три фактора: угол падения камеры, высота камеры и удельный расход ВВ.

Таблица 1. Зависимость длины доставки отбитой массы от расстояния заряда в скважине до почвы камеры при различных углах падения и фиксированном расходе ВВ равным 9 кг/м³.

 

H, м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

при α=30º

L, м

31,7

32,4

33,1

33,7

34,3

34,9

35,4

36

36,5

37

37,5

38

38,4

38,9

39,4

при α=35º

L, м

38,3

38,9

39,5

40,1

40,7

41,3

41,8

42,3

42,9

43,4

43,8

44,3

44,8

45,3

45,7

при α=40º

L, м

45,7

46,3

46,9

47,5

48,1

48,6

49,2

49,7

50,2

50,7

51,2

51,7

52,2

52,6

53,1

при α=45º

L, м

54,3

55

55,6

56,1

56,7

57,3

57,8

58,3

58,9

59,4

59,9

60,4

60,9

61,4

61,4

 
Результаты таблицы 1, полученные при построении зависимости позволяют судить о незначительном влияния высоты камеры на длину доставки силой взрыва. Стоит отметить, что при большой высоте камеры возникают трудности в обеспечении необходимого удельного расхода ВВ из за увеличения ЛНС в кровле камеры. Следовательно высота камеры должна отвечать критериям: 1) ; 2) обеспечивать необходимый расход ВВ на взрыводоставку.

Таблица 2. Зависимость длины доставки отбитой массы от угла падения камеры при фиксированном расходе ВВ равным 9 кг/м³ и высоте камеры 15 м.

α, º

15

20

25

30

35

40

45

L, м

30,3

33,3

36,3

39,4

45,7

53,1

61,8

 

Таким образом угол падения, как видно из таблицы 2, оказывает значительно большее влияние на длину доставки чем высота камеры, причем наибольший эффект получается в условиях наклона камеры 30º и более. Важной задачей, для развития системы с взрыводоставкой становится проектирование такой технологии, которая позволила бы изменять угол падения камеры, в применяемых на практике вариантах системы с взрыводоставкой угол падения камеры равен углу падения залежи и является постоянной величиной.

Таблица 3. Зависимость длины доставки отбитой массы от удельного расхода ВВ при различных углах падения и высоте камеры 15 м.

 

q, кг/м³

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

9,5

10

10,5

11

11,5

12

при α= 30º

L, м

27,9

29,7

31,6

33,5

35,4

37,4

39,4

41,4

43,4

45,4

47,5

49,6

51,8

при α= 35º

L, м

32,1

34,3

36,5

38,8

41,0

43,4

45,7

48,1

50,5

53,0

55,4

58,0

60,5

при α= 40º

L, м

37,0

39,6

42,2

44,9

47,6

50,3

53,1

55,9

58,8

61,7

64,6

67,6

70,6

при α= 45º

L, м

42,9

45,9

49,0

52,1

55,3

58,5

61,8

65,2

68,6

72,0

75,5

79,0

82,6

 

Полученные результаты в таблице 3 имеют, на данный момент, наибольшее практическое значение. В отличие от рассмотренных выше факторов, удельный расход ВВ можно изменять, повышая его по восстанию камеры, что позволит увеличивать длину доставки взрывом. При этом следует учитывать ограничивающие факторы: размер кондиционного куска, объем бурения и расход ВВ, связанные с ростом себестоимости по системе.

Проведенный анализ и исследования параметров влияющих на длину взрыводоставки позволяют говорить об актуальности данного вопроса и необходимости выполнении поиска оптимальных параметров взрыводоставки. Стоит отметить, что не зависимо от физико- механических особенностей руд каждого месторождения, закон изменения длины доставки от какого либо фактора будет аналогичным. В целом следует отметить возможность более широкого применения системы с доставкой руды силой взрыва, на слабонаклонных месторождениях.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Бурцев Л.И. Система разработки с доставкой руды силой взрыва / Л.И. Бурцев, А.В. Балдин. М.: Цветметинформация, 1967. 63 с.

2. Щелканов В.А. Использование сил взрыва и собственного веса для перемещения отбитой руды при разработке наклонных залежей / Щелканов В.А. Тр/ГГИ УФАФ СССР, 1960, вып. 54. с. 149-151.

3. Раскильдинов Б.А. Докторская диссертация на тему «Определение оптимальных параметров системы разработки наклонных залежей со взрыводоставкой руды / Раскильдинов Б.А. Алма-Ата, 1984. 271 с.