Добыча и обработка природного камня

Взрывоклиновой способ

Обычно отделение монолита или блока от массива произ­водится при наличии не менее трех обнаженных плоскостей. Та­кими плоскостями являются верхняя площадка уступа, фрон­тальный и торцовый откосы уступа. Поэтому до начала добыч­ных работ на всю высоту уступа или высоту разрабатываемого слоя проходят фланговые разрезные траншеи, от которых'про­изводится разработка уступа.

При подготовке блоков к выемке с взрывным отделением монолитов от массива и гидроклиновом разделении их на блоки вначале от массива отделяется монолит, а затем он разделяется на блоки. Размеры отделяемого монолита по длине, ширине и высоте выбираются равными расстояниям между естественными трещинами отдельности (при наличии их) или кратными соот­ветствующими размерам добываемых блоков. При отсутствии естественных трещин отдельности в массиве намечаются пло­скости отделения (рис. 5.5). Такими плоскостями являются: пло­скость, параллельная фронтальному откосу уступа; плоскость, параллельная торцовому откосу уступа и плоскость, распола­гаемая у подошвы уступа Или параллельная подошве уступа. Плоскости отделения монолитов и блоков располагаются в на­правлении наилучшего раскола камня, что обеспечивает более ровный откол и требует меньшее число шпуров для отделения камня. В намечаемых плоскостях отделения перфораторами или установками строчечного бурения бурят шпуры, ослабляющие прочность породы в плоскостях отделения и служащие для раз­мещения в них зарядов ВВ.

Для бурения шпуров применяются ручные перфораторы сред­него и тяжелого типа при, бурении шпуров вручную или с пнев­моподдержками, установки строчечного бурения вертикальных

И горизонтальных шпуров конструкции ВНИПИИСтромсырья, ВНИИнеруда, австралийской фирмы «Бёлер», итальянской фирмы «Пеллегрини» и др!

При взрывном отделении монолита преследуется две цели: непосредственное отделение монолита от массива путем образо­вания направленной трещины в плоскости отделения и выдвига­ние его из забоя 3—15 см для создания пространства на развал при разделении монолита на блоки и удобства строповки блоков в процессе выполнения выемочно-погрузочных работ. Поэтому для направленного выдвигания монолита заряды угловых шпу­ров могут несколько увеличиваться.

Взрывание дымного пороха обычно осуществляется огнепро­водным шнуром. Иногда взрывание производится с помощью электродетонаторов, но в этом случае увеличивается скорость детонаций заряда, из-за чего снижается метательное действие черного пороха. Взрывание всех заряженных шпуров, располо­женных в одной плоскости отделения, производится одновре­менно* Разновременное взрывание, как правило, приводит к об­разованию в монолите произвольных трещин, возникающих от взрыва одиночных зарядов, или к выстрелу шпуров вследствие недостаточной мощности каждого заряда.

Следует отметить, что управление взрывом при отделении монолитов от массива в целом представляет сложную задачу. Особенно сложным является процесс отделения монолита от массива взрывным способом по двум и трем плоскостям при отсутствии естественных трещин отдельности или искусственных щелей, проведенных каким-либо другим способом. Несмотря на принимаемые меры предосторожности, применение взрывных работ часто приводит к разрушению монолитов или к образо­ванию микронарушенности в монолите, снижающей прочность породы, обусловленной многократными различными по ампли­туде действиями взрывных импульсных нагрузок. Наиболее зна­чительное число микротрещин проявляется при применении де­тонирующего шнура, обладающего высоким бризантным дейст­вием.

Разрабатываемый массив в пределах отделяемого монолита может иметь одну из следующих структур: пологая в подошве, продольная и поперечная крутые естественные трещины отдель­ности; пологая и продольная крутые трещины отдельности; по­логая и поперечная крутые трещины отдельности; только поло­гая трещина отдельности; отсутствует пологая, но имеются про­дольная и поперечная крутые трещины отдельности; отсутствует пологая, но имеется продольная крутая трещина отдельности: отсутствует пологая, но имеется поперечная крутая трещина отдельности; отсутствуют пологая и крутая трещины отдельно­сти. Кроме того, в массиве. в пределах отделяемого монолита могут быть диагональные естественные трещины отдельности.

В зависимости от структуры массива, размеров отделяемого монолита (по кратности добываемых блоков) и ориентировки его относительно фронта уступа существует несколько десятков схем подготовки блоков к выемке. Наиболее представительные из них показаны на рис. 5,6.

Если в массиве имеются пологая Ь, продольная 5 и попе­речная С} крутые естественные трещины отдельности и размеры монолита приняты равными расстояниям, между трещинами монолит практически является отделенным от массива. В этом случае для удобства разделки монолита на блоки и производ­ства выемочно-погрузочных работ монолит с помощью неболь­ших зарядов дымного пороха, размещаемых в шпурах I (рис. 5.6 а), только отодвигается от откоса уступа. Общая масса за­ряда пороха принимается из расчета 0,05—0,1 кг на 1 м3 отде­ляемого монолита. Щпуры размещаются вблизи продольной трещины отдельности. ,

При наличии пологой трещины Ь и продольной 5 или попе­речной трещин отделение монолита производится соответ­ственно по плоскости перпендикулярной (рис. 5,6, б) или парал­лельной (рис. 5.6, в) фронтальному откосу уступа зарядов по­роха, размещаемого в шпурах I. Удельный расход ВВ принима­ется 0,15—0,20 кг на 1 м3 отделяемого монолита.

При наличии пологой трещины отдельности и отсутствии вер­тикальных, отделение монолита от массива производится по двум плоскостям (рис, 5.6, г) параллельной и перпендикуляр­ной фронтальному откосу уступа. Удельный расход ВВ дости­гает 0,3 кг на 1 м3 отделяемого монолита. Все шпуры взрыва­ются одновременно.

При всех указанных схемах шпуры недобуриваются до поло­гой трещины на 10—15 см.

Если в подошве отделяемого монолита отсутствует пологая трещина отдельности, но имеются продольная и поперечная крутые трещины, то монолит отделяют у подошвы уступа по го­ризонтальной плоскости (рис. 5.6, (3). Шпуры 1 недобуриваются до крутой трещины на 10—15 см. Удельный расход пороха при­нимается до 0,1 кг на 1 м3 отделяемого монолита.

При отсутствии пологой трещины и наличии продольной 5 Отделение монолита от массива производится по двум плоско­стям: перпендикулярной фронтальному откосу уступа и у подошвы монолита (рис. 5.6, е). У подошвы отделяемого монолита бурят оконтуривающий нижнюю кромку монолита шпур 3 до пересе­чения с вертикальной трещиной 5. Этот шпур порохом не заря­жается. Шпуры 1 для отделения по вертикальной и горизонталь­ной плоскостям должны находиться в плоскостях, пересекающих шпур<?, но недобуривать до этого шпура на 10—15 см. Удельный расход ВВ принимается до 0,3 кг/м3 отделяемого монолита. Шпуры каждой группы должны взрываться одновременно с предпочтением замедления взрыва группы горизонтальных шпуров.

При отсутствии пологой трещины и наличии вертикальной <3 монолит от массива отделяют по плоскостям параллельной фронтальному откосу уступа и горизонтальной у подошвы мо­нолита (рис. 5.6, ж). Бурение шпуров и удельный расход ВВ аналогичны предыдущей схеме.

Наиболее сложную задачу представляет отделение монолита по трем плоскостям (рис. 5.6, з) при отсутствии естественных трещин. В практической деятельности карьеров эта схема почти не применяется, так как применение взрывного отделения моно­лита приводит к очень большим разрушениям камня, в 2—3 раза снижающим выход кондиционных блоков из извлекаемого полезного ископаемого.

В качестве одной из плоскостей отделения монолита может использоваться также имеющаяся в массиве диагональная тре­щина.

Наиболее благоприятным условием применения взрывного способа отделения монолита является наличие пологой и одной из крутых естественных трещин отдельности.

Отделенный взрывным способом монолит раскалывается на блоки гидроклиновыми установками. Для этого на монолите на­мечаются плоскости разделения, в которых бурят шпуры для установки гидроклиньев. В зависимости от физико-технических свойств горных пород расстояния между шпурами принимается 0,2—0,4 м. Глубина шпуров для установки гидроклиньев прини­мается 0,3—0,5 м. В ряде случаев для ослабления прочности породы в плоскостях раскола бурят промежуточные шпуры на всю высоту раскалываемого монолита. При раскалывании круп­ных монолитов иногда в плаоскостях раскола при помощи обыч­ных клиньев создают предварительные растягивающие напря­жения, что облегчает работу гидроклиньев.

Взрывоклиновой способ подготовки блоков к выемке приме­няется в основном при добыче блоков изверженных пород (гра - нит, лабрадорит, габбро, сиенит, диорит, базальт, андезит и др.), кварцита, песчаника, реже прочного мрамора, конгломерата, мраморизованного известняка, иногда других пород.

Достоинства взрывоклинового способа подготовки блоков к выемке: возможность применения его при добыче всех видов изверженных* метаморфизированных и осадочных пород; воз­можность применения в сложных горно-геологических условиях; низкие удельные расходы бурения; невысокая энергоемкость и материалоемкость процесса подготовки блоков к выемке. Недо­статки: значительные разрушения камня взрывными работами, снижающие на 15—40 % выход кондиционных блоков из извле­каемого полезного ископаемого.