Добыча и обработка природного камня

Отбойка скальной вскрыши

Эффективность отделения М0Н0ЛИТЭ1 от массива взрывным способом с мак­симальным сохранением монолитно­сти камня обеспечивается при нали­чии не менее трех вертикальных сво­бодных плоскостей и пластовой тре - щины (подошвы).

Главным условием решения задачи взрывного разрушения связей отры­ваемого монолита следует считать' максймальнв возможное предохране­ние камня от поражения взрывом. Эффективность взрывной, отбойки зависит от структур гранитных массивов.

Для монолитных гранитов с минимальным развитием тре­щин отдельностей, как наиболее эффективная, рекомендуется взрывная отбойка с помощью ДШ, взрываемого в воздушной или водной среде. Расчет параметров следует выполнять в соот­ветствии с Методическими указаниями по использованию энер­гии взрыва детонирующего шнура при добыче блоков природ­ного камня. Максимальный эффект достигается при условии,, когда плоскость бурения шпуров совпадает с направлением вер­тикальной плоскости анизотропного раскола камня. Оптималь­ные значения расстояний между шпурами для наиболее распро­страненного диаметра шпуров 42 мм колеблются в пределах 0Л6—0>22 м.

/Ця получения наиболее эффективного раскола отрезкИ ДШ В шпурах целесообразно приближать к образующим стеноК в плоскости желаемого раскола по направлению на. сторонах*. Противоположных от направлёнйЯ~ раСпространёНия детонации' В магистральной линии, а длинА зарядов Дш в шПурАх должна сОставЛять Ц,4—0,7 глубины шпура в зависимости от показателя взрываемости породы. При отделении монолитов вязких пород^ Таких как йорфировидные граниты, лабрадориты, предел проч­ности при растяжении которых достигает 50,0 МПа на 1 см*

Поверхности, допускается применение комбинированного взрыв­ного способа отбойки монолитов от массива детонирующим шнуром и дымным порохом. Рекомендуемое соотношение числа Шпуров, заряженных дымныМ порохом, к их общему ВзРИвае^ Мому числу должно составлять от Т: ЗО до Т : Зб. Тлубина шпу­ров, заряжаемых порохами совместно с ДЩГдолжНа составЛять 0,9 п (И — высота отделяемого монолита). НедобурГ б, Г Л" слУ­Жит барьером, исключающим утечку газов. ЭФфЕктИВныЙ рас - >и комбинИроВанНом взрывном отделенИИ" равен

При контурном взрывании детонирующим шнуром в воздуш­ной среде монолитность камня сохраняется благодаря неболь­шим линейным массам, заряда и наличию во взрываемом шпуре зазоров между стенками шпура и зарядом, а отрыв камня от массива происходит как вследствие давления продуктов дето­нации, так и прямых волн напряжений. При этом из-за малого диаметра заряда и большой мощности откалываемого слоя от­раженные волны существенного влияния на отбойку не оказы­вают!

При взрывании ДШ в воде монолитность камня определя­ется линейной массой заряда и физико-механическими свой­ствами породы. Поэтому применение ДШ в воде рекомендуется для вязких пород после проведения экспериментальных взрывов. При комбинированНых взрывах ДШ и пороха усиливаются бри­Зантные формы действия взрыва, которые сущёственным обра­зом снижают монолитность камняГ Применение пороховых*за - Рядов в комбинаЦии с ДШ должно допускаться при условии полного изучения структурных особенностей массива и полной уверенности в том, что действие в з р ы в а~Кё прйвёдёт к~сущест - Венному нАрушению монолитнос тй_ камня" в~~ОколошпурОвой Зоне Комбинированная взрыВная отбойка ДШ' И пОрохом обе]Ё - Дечивает требуемоЕ Для гоРно^ практики пЕремещенИё отбиваё - МогО монолита^ но нарушает монОлитность камня до"Т0—Т5 диа­Метров в зоне комбинированного зарядА.При комбинированноМ Взрывании ширина отделяемого От мАСсива монолита обЯЗа - Тельно должна быть больше его ВЫСОТЫ.' --лт-г—,

^ целью значйтёльногб "у Мёньшенй й объема подготовитель­ных работ по созданию дополнительных плоскостей обнажения допускается отделение монолитов от массива контурным взры­ванием ДШ, либо комбинированных зарядов ДШ с порохами, одновременно в двух вертикальных и даже в двух вертикальных и одной горизонтальной плоскостях по схеме, показанной на рис. 4.6 и соблюдением последовательности выполнения основ­ных технологических операций,

Вертикальные шпуры диаметром 42 мм бурят в двух взаимно перпендикулярных направлениях *на глубину 0,9 Я при расстоя­ниях между ними 0,4—0,5 м. Расстояние между угловьЫ шпу-

Ром и ближайшими к нему шпурами в соответствующей плоско­сти не должно превышать половины расстояния между шпуро­выми зарядами вдоль линии раскола. Длина горизонтальных Шпуров должна быть не менее 0,91, где I—- ширина отделяемого монолита. Горизонтальные шпуры целесообразно бурить в том направлении, в котором предполагается переместить отбивае­мый монолит от^ассива, А расстояние между горизоНтальными Шпурами допускается устанавливать в 2~раза больШймГ^чем Расстояния между вертикальными шПурами. "В"каждый "шпуР, За исключением вертикального углоёого," следует помещать^ за - Ряд направленного действия длиной 0Д-—(Х7" глубины"шПура.

Направленный заряд может состоять из ДШ и в~комбИнадий ДШ с порохом и выбирается в завиСимОсти от физико-механи - чЕских свойств породЫ. Определение^ массы заряда следует _прО - Нзводить из расчета 40—эО г/м ТЭНА приВзрыва н и и ДПГИ Плюс 0,03—0,04 кг пороха на Г~М^~отДеЛяемОго монолита."Заряд ‘ направленного действия ориентирован в собтветствующей пло­скости раскола. Детонирующие шнуры от каждого заряда после заряжания шпуров соединяют с магистральным ДШ. При пере­ходе от одного направления раскола к другому в вертикальной, плоскости следует выполнять Петлю, длина которой определя­ется по формуле:

/к — 3,3йсдщ/ср> (4-6)

Г^е а —расстояние между шпуровыми зарядами по линии рас­кола, м; СдШ —скорость детонации магистрального ДШ, м/р; ср — скорость распространения волны напряжений в разрабаты­ваемом монолитном массиве, м/с (для гранитов ср 5500 м/с).

При переходе от вертикального ряда шпуров к горизонталь - 4 ному длина переходной петли из магистрального ДШ опреде­ляется из выражения

*л-2к + Я, (4.7)

Где -высота отделяемого монолита, м.

Петли из ДШ необходимы для обеспечения интервала за­медления в передаче детонации от первого направления ко второму и от второго к третьему, что позволяет получить рас-

Пространение трещины вдоль линии расположения зарядов на удаление, по значению равное расстоянию между соседними шпуровыми зарядами. В результате этого трещина раскола по первому направлению замыкается на поверхности углового шпура до начала взрывания зарядов второго ортогонального на­правленного ряда заряДбв, от второго к третьему горизонталь­ному. Магистральный ДШ инициируется капсюль-детонатороМ или электродетонатором.

Найлучший выход блоков и Минимальные Потери камня при добыче Обеспечиваются только в том случае, когда отделяемый монолит Имеет пять свободных поверхностей (тет&ре верти­кальных и оДну горизонтальную поверхность по кровле моно­лита) . В этом случае возникает необходимость отделения моно-’ лита только в одной горизонтальной плоскости, для чего наибо­лее целесообразно для гранитов бурение одного горизонтального шпура, расположение которого определяется направлением его бур-ения относительно направления директивных структур исте­чения магмы.

Наиболее целесообразно бурить шпур по направлению раз­вития продольных трещин отдельности. При этом рациональная длина шпура составляет 0,7^, где йв— ширина отделяемого монолита по направлению продольных трещин. В случае невоз­можности бурения шпура по направлению продольных трещин 5, шпур рекомендуется бурить по направлению поперечных тре­щин 0. При этом его длина должна быть не менее 0,8 йК?, где йО. — ширина отделяемого монолита по направлению попереч­ных трещин ф.

Наиболее рациональной взрывной технологией отделения гранитов с повышенно развитой природной трещиноватостью яв­ляется отбойка одиночными скважинными пороховыми заря­дами, эффективность которой достигается при соблюдении сле­дующих условий:

Соблюдение параллельности скважины и линии пересечения продольной 5 и поперечной ф трещин отдельностей;

Расположение устья скважины на расстоянии 8—10 диамет­ров от вертикальных трещин систем 5 и ф;

Выбор места заложения скважины на блоке, ограниченном наиболее раскрытыми или зияющими трещинами отдельности;

Недобур скважины, исключающий утечку газов при взрыве, должен быть не менее 15—20 % высоты уступа;

Линия наименьшего сопротивления должна быть меньше ил» равна высоте уступа;

Инициирование зарядов ВВ выполняется огнепроводным ^шнуром или электровоспламенителеМ.

Для лабрадоритовых месторождений с повышенно - и средне развитой природной трещиноватостью {расстояния между тре­щинами 0,7—3,0 м) для случаев заполнения трещин цементит

Рующими породами типа гизенгерита наиболее эффективной яв­ляется взрывная отбойка спаренными скважинными пороховыми зарядами. Две скважины (либо два шпура) бурят в месте пере­сечения двух вертикальных трещин отдельности продольной 5 и 0. поперечной на расстоянии 0,6—0,7 м друг от друга в плоскости параллельной или совпадающей с плоскостью тре­щины 5. Если трещины отдельности слабо раскрыты и запол­нены гизенгеритом или другими цементирующими породами, то скважины (шпуры) бурят непосредственно в плоскости тре­щины 5, одна из них по линии пересечения Q и 5, Если тре­щины хорошо раскрыты и не заполнены цементирующим мате­риалом, то бурение производится в непосредственной близости от плоскости 5 на расстоянии 0,1—0,15 м, недобур скважин дол­жен быть не менее 0,1 Я,

При такой технологии задача управления взрывом состоит в том, чтобы обеспечить совпадение или параллельность основ­ной искусственной трещины взрыва с трещиной отдельности массива.

При взрывном отделении монолитов от массива трещины и сколы камня возникают в местах приложения ударного взрыв­ного импульса и в точках, в которых при определенных усло­виях возникают импульсные реакции, сила и интенсивность ко­торых достаточна для скола породы и которая определяется мощностью и конструкцией заряда ВВ и его местоположением в толще отбиваемого блока.

В целях устранения вредного воздействия импульсных ре­акций при взрывании пороховых зарядов рекомендуется вычис­лять эксцентриситет геометрического центра заряда относи­тельно горизонтальной плоскости и оптимальную ширину отде­ляемого монолита по зависимостям, полученным исследова­ниями ВНИПИИстромсырья.

При наличии пластовой трещины отдельности глубина раз­мещения заряда (эксцентриситет)

К— (а2 + 4с2)/(6а), (4.8)

Где а — высота отделяемого монолита; с — ширина сечения от­биваемого блока.

В случае отсутствия пластовой трещины глубина размеще­ния заряда

А* 4с8 Н~ Зас/д 6,(а + ^д)

Где н Гд' — коэффициенты динамического трения соответст­венно в верхней и нижней вершинах отделяемого блока, кото­рые следует ■ определять расчетным путем по приближенным формулам с последующим уточнением их значения по резуль­

Татам промышленных испытаний. Для приближенных расчетов /д-о,25, а /д'-0,50.

Оптимальная ширина отделяемого монолита

ЗЛа — 6т

А

Где кэ — высота заряда; т — недобур.

Технология отбойки скальной вскрыши существенно влияет на выход блоков из добытого полезного ископаемого при отра­ботке вскрытого массива. Выбор рациональных способов и опти­мальных параметров отбойки вскрыши определяется горно-гео­логическими данными структур гранитных массивов и природ­ной трещиноватостью. За основной критерий оценки трещино­ватости'при производстве вскрышных работ следует принимать удельную площадную трещиноватость, характеризующую собой общую длину трещин, приходящуюся на 1 м2 обследованной площади. По технологической сложности разработки скальной вскрыши с учетом ее трещиноватости гранитные массивы целе­сообразно классифицировать согласно табл. 4.4.

Наиболее технологичным способом отделения скальной вскрыши от массива является взрывной способ, выбранный с учетом данных о трещиноватости и обеспечивающий сохране­ние монолитности камня в подготавливаемом массиве. Пара­метры буровзрывных работ при дроблении скальной вскрыши следует принимать в зависимости от мощности вскрыши, сте­пени ее удельной трещиноватости, физико-механических свойств и структурно-текстурных особенностей гранитов. Наиболее эф­фективной следует считать отбойку вскрыши шпуровыми и скважинными малого диаметра (до 100 мм) пороховыми заря­дами, инициируемыми ^лектровоспламенителями или огнепро­водным шнуром. Применение бризантных ВВ допускается в исключительных случаях на основании данных эксперимен­тальных исследовательских работ. Обоснование комбинирован­ных зарядов метательных и бризантных ВВ решается специаль­ным проектом. Рациональные параметры взрывного отделения скальной вскрыши от массива с учетом ее трещинно-структур­ных условий приведены в табл. 4.5.

Проходку разрезных и врубовых траншей взрывным спосо­бом рекомендуется производить на участках с наиболее вы­раженными в структурах массива вертикальными трещинами одной и той же системы, характеризующихся сужением в на­правлении проходки траншеи и подъемом или горизонтально­стью пластовой трещины по подошве забоя, но только не ее па­дением, так как это затрудняет оттяжку блоков, больших глыб некондиционного полезного ископаемого и вывозку окола. Наи­более рациональным при проходке траншеи взрывным способом следует считать отделение камня от массива клинообразными заходками (рис. 4.5) *■

В зависимости от геолого-структурных особенностей гранит-

S О J S § « ^ а о y g 0,4° ^ * * «« § « 0.0.1 Лo g д S' в* h* * д ® ^ S G § S « S В V О. а а к « * s в ЗіїіМії Imm S Ф : V і» R К 5 3|5я&о& MS'S„f s|# O,&,w ко 5 a 2 С я ад« о в
2 g з S Я I tf S |5»S Ј s o,*
W 4
І	I Ся
Ss-ss «CЫ к®
25 Аз 5; Аз Е* СО Со 1Л О О О О 11. Н II II < •С •** •в 105 5 3 ' О •**
<э Ci	0 1
'f V
Л
І 65 в as s UxS 2 42
Я О G-gS. s » >. Л X 'Р *ї ай V А ^ O. S о н cf ч

Ных массивов при взрывной отбойке камня в траншее рекомендуется 'соз­давать в плоскостях направленного раскола дополнительное ослабление породы методом бурения холостых (не подлежащих заряжанию ВВ) шпуров. Применение бризантных В В при проходке разрезных и врубовых траншей и1 других горноподготови­тельных выработок не допускается.