Экспериментальные исследования влияния замедления взрывов смежных зарядов на обогатимость железистых кварцитов

© В.Н. Анисимов, 2007

В.Н. Анисимов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЗАМЕДЛЕНИЯ ВЗРЫВОВ СМЕЖНЫХ ЗАРЯДОВ НА ОБОГАТИМОСТЬ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ

Одним из способов управления энергией взрыва и повышения энергопередачи во взрываемый массив является применение специальных схем коммутации зарядов позволяющих реализовать в разрушаемом массиве предварительное динамическое напряженное состояние.

С целью экспериментального изучения влияния на технологические свойства железистых кварцитов предварительного напряженного состояния разрушаемого массива были проведены взрывы шпуровых зарядов в проходческом забое шахты им. Губкина комбината "КМАруда", и последующее исследование проб на обогатимость, опытно-промышленная проверка предлагаемых схемных решений при массовых взрывов на открытых горных работах.

Задачи исследований

1) исследовать влияние способов взрывного нагружения на энергоемкость механического разрушения (измельчения) железистых кварцитов;

2) исследовать зависимость извлечения железа в концентрат от способов взрывного разрушения.

Методика проведения зкспериментальных взрывов в шахте состояла в следующем. Предлагаемый способ взрывания основан на использовании эффекта предварительного динамического нагружения разрушаемой среды, возникающего при микросекундном замедлении взрывов шпуровых зарядов в результате опережения детонационных волн в последующих зарядах волнами от взрывов предыдущих зарядов.

Конструкция шпуровых зарядов соответствует проектной.

Микросекундное замедление в эксперименте достигается за счет взрывания зарядов отрезками ДШ различной длины (в настоящее время в производственных условиях возможно использование электронных средств инициирования с микро-секундным замедлением). Конструкция шпуровых зарядов и схема коммутации зарядов представлена на рис. 1.

Длина отрезков ДШ определяются следующим образом: Ц - определяется из условия минимальной длины ДШ, необходимой для проведения работ

/1 = / +/ а ,

1 шп са ’

где 1шп - длина ДШ в шпуре; /ы - длина ДШ от забоя до КД; А/ - отрезок ДШ, определяющий интервал замедления. Интервал замедления Аt

А/

Аt =----,

С

дш

где Сдш - скорость детонации ДШ.

Из условия взрывания шпура 2 в момент динамического нагружения среды вытекает, что интервал замедления определяется

Л Л

А = Кж ,

ир

где Л - длина волны сжатия; Ср - скорость распространения упругих волн в среде; 4ж - длительность фазы сжатия.

Длительность фазы сжатия определяется с помощью номограммы, доложенной авторами работы [1].

Для условий шахты им. Губкина - диаметр шпура - 40 мм, тип ВВ - аммонит 6ЖВ, коэффициент крепости f = 19, tcж = 60 мкс.

Так как Аt1 = Аt2, то

А/

= t , А/ = С • t ,

сж ’ дш сж ’

С

*

от

м, /3 = 1,8 м.

^ ДШ

откуда следует, что А/ « 0,4. Таким образом, /1 = 1 м, /2 = 1,4

Инициирование шпуровых зарядов ВВ осуществляется от устья шпура детонирующим шнуром.

Для проведения эксперименталъных взрывов вабирается забой, сложенный однородными в геологическом отношении породами.

Фронт волны напряжения

Фронт детона-ци онной волны

Патроны аммонит 6ЖВ

1 2 3

Рис. 1. Схема коммутации шпуровых зарядов

Краткая геологическая характеристика забоев Камера 19/ХУИ гор. -125 м заложена в магнетитовых кварцитах и плойчатых с редкими межпластовыми подвижками. В кварцитах встречаются прослои сланцев мощностью от нескольких см до 0,6 м. Кварциты повсеместно разбиты умеренной слабобоковой трещиноватостью, f = 15-16

Падение слоистости кварцитов крутое на юго-востоке. Камера пересекается диагонально серией пород мощностью от 1-2 см до 25 см. Залегание их крутонаклонное.

Камера 18/ХУ с гор. -125 м заложена в магнетитовых кварцитах слабоскладчатых и плойчатых с редкими тонкими прослоями биотитовых сланцев мощностью в несколько сантиметров, слабооталькованных. В кварцитах встречаются меж-пластовые

Рис. 2. а) забой дучек камер 18/XVII и 19/ХУИ гор. -125 м

С11 О 5 1 6 ~ 1^ о о Л 10

°15 ! 16 О

о 1 о о 2 4 о О 10

О 17 _ 1 О 13 О Г) 1 8 О 4 о

1 22 V

Рис. 2. б) забой ниши камеры 16/ХУН, гор. -71 м

подвижки с зеркалами скольжения. Общее падение слоистости кварцитов крутое на юго-востоке, f = 15-16. Боковые трещины редкие (рис. 2).

Камера 16/ХУ!! гор. -71 м заложена в магнетитовых, разнослоистых, среднезернистых, плойчатых кварцитах, кварциты разбиты послойно и на отдельных участках блоковой трещиноватостью. Среди кварцитов прослои биотитовых сланцев мощностью от 25 см до 1,5 м. Крепость кварцитов f = 16-18, сланцев - f = 10-12.

Падение кварцитов и сланцев крутое (82-86°). Кварциты в камере представлены жильными породами, дайками дио-рит-порфиритового состава и карбонато-биотитовые гнейсы, мощностью от 10 см до 1,5 м. Падение 84-66°, f = 8-12.

Порядок взрывания и отбора проб

Обуренные забои условно были разделены на 2 симметричных участка рис. 2, а и 2, б.

Врубовые шпуры /19/ХУ! !-№ 1-4, 16/ХУП-№1-8/ взрывались огневым способом, применяемым на предприятии.

С применением коммутации детонирующим шнуром по предложенной методике были взорваны: в забое 19/ХУ!! -шпуры 5,9,7 (отобрана проба 19/ХУ!! №1); в забое 18/ХУ!! -шпуры 5, 9, 7; 11, 17, 19; 13, 15, 23; 16/ХУП шпуры 11, 9, 13; 17, 15, 19, 21 (отобраны пробы соответственно 16/ХУ!! №, рис. 2).

Симметрично расположенные шпуры были взорваны огневым способом: в забое 19/ХУ!! - шпуры 6,10,8 (отобрана проба 19/ХУ!! - № 2); в забое 18/ХУ!! - шпуры 6, 10, 8; 12, 22, 24; 16, 14, 20 (отобраны пробы, 18/ХУ!! №2, №4, №6); в забое 16/ХУ!! - шпуры 12, 10, 14; 16, 16, 20, 22 (отобраны пробы 16/ХУ!! - № 3, № 4) (рис. 2).

Выделенный забой обурен полностью в соответствии с типовым паспортом БВР. Врубовые шпуры заряжаются и взрываются огневым способом в порядке, указанном в типовом паспорте БВР. Отбитая руда убирается или тщательно смачивается водой. Остальные шпуры, за исключением оконтуриващих, предназначенных для проработки подошвы, разделяются на группы по три шпура, таким образом, чтобы линия, соединяющая шпуры была параллельна поверхности образовавшегося вруба. Три шпура с одной стороны вруба

заряжаются и взрываются огневым способом. Из отбитой руды производится отборка пробы массой 20-30 кг. Оставшаяся руда убирается или тщательно смачивается водой. Следующая и все остальные группы шпуров заряжаются и взрываются отдельно. Коммутация шпуровых зарядов осуществляется с помощью отрезков ДШ. Длины отрезков ДШ:

11 = 1,0 м; 12 = 1,4 м; 13 = 1,8 м.

После каждого взрыва из отбитой руда производите отборка пробы массой 20-30 кг. Оставшаяся руда убирается или тщательно смачивается водой. Оконтуривающие шпуры,

195

предназначенные для проработки подошвы, заряжаются и взрываются в соответствии с паспортом БВР. Отобранные пробы направляются в лабораторию обогащения для исследования.

Лабораторные исследования проб отбитой руды Отобранные пробы руда были отквартованы и раздроблены на лабораторной кусковой дробилке до крупности 0-5 мм.

Навески дробленой руда измельчались в лабораторных мельницах типа ШМ-7л.

Масса каждой навески определялась по формуле

т = рп • Уп,

где рп - насыпная плотность навески; Vn - объем навески в мельнице.

При измельчении навесок снимались показания счетчика и регистривался расход электроэнергии. Энергоемкость измельчения определялась по формуле

Е =------^---------

°,°6т

где Ып - полезная мощность, потребляемая мельницей; t -интервал временя измельчения; т - масса пробы, кг; в - рк - содержание расчетного класса крупности соответственно в лабораторной пробе до и после измельчения.

Измельченные до крупности 98 % кл. -0,074 мм навески подвергались обогащению на лабораторном машинном сепараторе 25-СВ-3. Продукты магнитной сепарации подвергались химическому анализу с целью определения показателей обогащения. Результаты лабораторных исследований представлены в таблице.

Выводы

Для проб, отобранных после экспериментальных взрывов, наблюдается: снижение энергоемкости измельчения в первой стадии в среднем по пробам на 30 %, во второй стадии - на 2,7 %; извлечение железа в концентрат в среднем по пробам при экспериментальном взрывании составило 84,99 % при обычном - 84,40 %, что подтверждает перспективность направления исследований в области взрывной ру-доподготовки для открытых и подземных горных работ. ---------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белоконь В.П., Белоконь М.П., Ольховский А.К. Механика и разрушение горных пород. Вып. 2. - Киев: Наукова думка, 1974.

2. Кошелев Э.А. Взаимодействие волн напряжений при взрыве двух скважинных зарядов. ФТПРПИ, 1983, №1, с. 52-59.

3. Крюков Г.М., Глазков Ю.В. Теоретическая оценка степени взрывного дробления горных пород на карьерах при разных способах инициирования зарядов. - М.: Изд-во МГГУ, 2003.

|— Коротко об авторах---------------------------------------

Анисимов В.Н. - Московский государственный горный университет.