Добыча и обработка природного камня

Формирование потерь и отходов при механических способах подготовки

Количественные потери камня при подготовке его к вы­емке этим способом незначительные. Они формируются при бурении скважин, шпуров, выбуривании щелей и недостаточ­ным селективным разделением затронутых и свежих пород при их добыче в верхних горизонтах, по причине которого часть делового камня попадает в отвал пустых пород.

Качественные потери камня при этом способе значительно превосходят количественные. Они обусловлены, в основном, завышенными неровностями скола лицевых поверхностей бло­ков И большим объемом ИХхПОВТОрНОЙ колочной пассировки.

Основными причинами разубоживания камня являются раскалывание породы без учета оптимальных направлений раскола и недостаточное изучение его структурных и анизо­тропных свойств; отсутствием обоснований по выбору и при­менению технологических параметров механических способов подготовки к выемке, таких, как межшпуровые расстояния, глубина бурения шпуров, допустимые значения высоты рас­калывания и предельного отклонения направлений раскола от направлений анизотропной делимости породы. Существенное
значение имеет при этом раскрой монолита на блоки по опти­мальным значениям.

. Неровности скола лицевых поверхностей блоков могут су­щественно быть уменьшены на основе создания дополнитель­ного ослабления плоскости раскалывания шпурами перфора­торного бурения, разработкой и внедрением в практику тех­нологических схем бурения ослабляющих шпуров в плоскости раскола, в основу которых закладывается показатель удель­ного ослабления плоскости раскалывания.

При гидроклиновом расколе камня неровности скола гра­ней блока и производительность работ по его выкалыванию зависят от обоснования площади откола на один закладной клин с учетом структурных свойств. породы, шага установки гидроклиньев, динамического предела прочности породы на откол и еС анизотропных свойств, удельной величины ослаб­ления плоскости раскалывания шпурами перфораторного бу­рения и их размещением в плоскости раскола, а также рас­положением плоскости направленного раскалывания относи­тельно направления анизотропной делимости.

Раскалывание отделенных от массивов монолитов на то­варные блоки буроклиновым, гидроклиновым и электроим - пульсными установками рекомендуется производить по ра­циональным направлениям раскола, применяя при этом опти­мальные схемы бурения шпуров, показанные на рис. 12.2.

А

ТТРР

I 1441 I I

Рис. 12.2. Схемы, бурения шпуров при расколе монолита на блоки (Я-г-

Высота монолита; Н — глубина бурения):

А — А—Я; б — А'=2/ЗЯ, А"-Я; в—А'-1/3И, А"-//; г —А' = 1/ЗЯ, А"-2/ЗА/, А"-Я;

Д — А'=1/ЗЯ, А"=Я; в —А'=1 УЗЯ, А"^Я; ж — Л = 2/ЗЯ; з — 1/(2я)Я«$А<1УЗЯ

Для мелкозернистых гранитов оптимальным вариантом схем бурения шпуров следует признать вариант Ь, для круп­нозернистых порфировидных гранитрв, рапакиви, лабрадори­тов— варианты а, б, ж, для среднезернистых гранитов — ва­рианты^, г, д, е (см. рис. 12.2) .

При раскалывании отделенных от массива монолитов на блоки. гидро^линовыми установками направленный откол воз­можен созданием напряжений в необходимых плоскостях при групповой работе нескольких закладных клиньев и при синх­ронном их действии на откол. Площадь откола на один закладной клин (50) зависит от прочности, текстуры и анизо­тропных свойств камня, от значений шага установки гидро­клиньев 1У удельной величины ослабления плоскости раскалы­вания шпурами перфораторного бурения.(Уд. б и схем их размещения относительно плоскости раскола, а также от давле­ния р в системе и может приближенно определена в зависимо­сти (5.7).

Величину удельного ослабления плоскости раскалывания шпурами перфораторного бурения £/п. б рекомендуется опре­делять по зависимости (5.5).

Рекомендуемыми наиболее рациональными параметрами гидроклинового раскола гранитов, габбро и лабрадоритов яв­ляются значения: /—О,5-^0,6 м, С/п. б—0,2-^0,4 м, ^.11=

=42 мм, й=0,9-ь1,0, р=40-н50 МПа. Шаг бурения ослабляю­щих и закладных шпуров а=0,15-^0,25 м для лабрадоритов и крупнозернистых гранитов, а=0,3-М),4 м для среднезерни­стых и мелкозернистых гранитов. Глубина бурения шпуров для лабрадоритов, рапакиви и порфировидных гранитов кш = = Р/з-^Д)#; Для мелкозернистых и среднезернистых гранитов Лш=(1/з^2/з)Я. .

Значительное снижение потерь камня при его добыче, уве­личение выхода блоков из добытого полезного ископаемого обеспечивается применением на карьерах* большегрузных автомобилей и кранов повышенной грузоподъемности, позво­ляющих увеличить добычу крупных блоков I и II групп по ГОСТ 9479—84.

При выбуривании блоков станками, ударноврубовыми ма­шинами типа ченнелеров, агрегатами проходки щелей, канат­ными пилами, баровыми машинами, дисковыми пилами и дру­гими механизмами, работающими на принципе резания, ска­лывания, ударного механического разрушения и бурения породы, количественные потери составляют ту часть камня, ко­торая теряется в процессе выбуривания щели. Качественные потери представляют в данном случае испорченную шпуро­выми отверстиями зону камня, так называемую «гребешковую зону» и неровностями скола лицевых поверхностей. Количест­венные потери от бурения снижаются с уменьшением диа-

Метра шпура (скважины), но объем разубоженного шпурами камня при этом увеличивается из-за отклонения бура от за­данной плоскости бурения ввиду большого аояро^цвлщия по­род бурению и неточности установки бураН в заданцой'! пло­скости. V

В целях обеспечения плоскостности выбуривания станки необходимо устанавливать на спецкально выставленные и предварительно отгорнзонтированные по направлению буре­ния щели два швеллера, обеспечивающие, перемещение по ним станка. Эффективным следует признать, конструирова­ние, изготовление и внедрение в практику специальных агре­гатов проходки щелей, основанных на использовании ударно­врубовых станков. ■

12.1.1. Формирование потерь и отходов, при физико-технических способах подготовки ~

Термический способ прореза опережающих щелей явля­ется весьма эффективным в процессе подготовки камня к; вы­емке на месторождениях с высокий монолитностью породы и слаборазвитой природной трещиноватостью. Он обеспечивает высокое качество блоков.

Между тем, несмотря на прогрессивность этого способа, эксплуатационные количественные потери камня при этом остаются большими (до 10 % и более). Источниками образо­вания потерь при термогазоструйном прорезе опережающих щелей являются:

Несовершенство технологических схем прореза щелей в массиве;

Конструктивные недостатки газоструйного термического инструмента;

Необоснованность применения способа для резания пород с не соответствующими для этих целей физико-техническими свойствами;

Низкая квалификация операторов-термистов.

Размеры потерь формируются площадью прореза, шири­ной щели и размерами вырезаемого блока: Площадь прореза регламентируется, с одной стороны, расстояниями между пер­вично-пластовыми трещинами или в случае их отсутствия — высотой горизонтального сбоя и, с другой стороны, расстоя­ниями между вертикальными трещинами соответствующих систем либо при их отсутствии —линейными размерами вы­резаемого блока в горизонтальной плоскости. Ширина термо­щели зависит от диаметра рабочей части газоструйной го­релки, рабочего зазора между стенкой щели и поверхностью термоинструмента и ширины зоны оплавления породы, зави­сящей от температурного режима терморезака и физико-тех­нических свойств разрезаемой породы.

При проходке щелей термо­газоструйными горелками необ­ходимо максимально использо­вать развитие на участке при­родных трещин отдельностей. На рис. 12.3 показаны рациональные технологические схемы резания щелей в гранитном массиве в за­висимости от наличия и разви­тия трещин отдельностей. Для снижения потерь гранита при его добыче с применением газо­струйных терморезаков рекомен­дуется:

Разметку линий резания ще­лей производить с учетом разви­тия природных трещин отдель­ностей;

Выбирать оптимальный объем вырезаемого из массива блока;

Газоструйные термические ин­струменты изготовлять с воз­можно минимальными диамет­рами горелок.

Для работы на склонах с кру­тизной свыше 20° рекомендуется применять специальные держа­тели термоинструментов с горизонтальным мостиком для опе­ратора.

Эффективным с точки зрения снижения потерь камня при резании щелей следует считать применение газоструйных камнерезных машин типа УГР-2, УГР-3, УГР-4, которые обеспечивают уменьшение ширины щели в 1,5' .раза вслед­ствие:

Жесткой установки в заданном направлении направляю­щей рамы, что позволяет камнерезной машине перемещаться только в плоскости резания;

Размещения и жесткого фиксирования в камнерезной ма­шине в одной плоскости терморезаков, обеспечивающих их работу только в заданной плоскости прореза;

Отсутствия колебаний терморезаков в вертикальной плос­кости, чем достигается минимальный зазор между поверх­ностью горелки терморезака и стенкой термощели.

При одинаковых диаметрах горелок ширина прорезаемой щели резаками прямоточного типа на 10—12 % меньше, чем ширина щели, прорезаемой термобуром пульсирующего типа, что объясняется его повышенной вибрацией.