Способ взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород

© Ж.В. Бунин, Г.С. Нутфуллосв, 2013

УДК 622.235.5

Ж.В. Бунин, Г.С. Нутфуллоев

СПОСОБ ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА РАЗНОПРОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Рассмотрен метод подготовки разнопрочных горных пород к выемке с использованием техники цикличного и непрерывного действия на примере разработки Джерой-Сардарьинского месторождения фосфоритов Кызылкумского района Узбекистана. Одной из особенностей строения этого месторождения является наличие в мягких слоях породы твердых пропластков, требующих предварительного разрушения. На месторождении применяют способ взрывного разрушения массива пород за счет использования энергии взрыва скважинных зарядов по крепкому пропластку. Но этот метод не полностью обеспечивает разрушение горного массива. Предлагаемый метод заключается в том, что над крепкими пропластками нарезают щели в толше покрывающих пород, располагают в них кумулятивные заряды ВВ и взрывают, что обеспечивает качественное дробление разнопрочных горных пород.

Ключевые слова: твердый пропласток, шелевые заряды, кумулятивная выемка, дробление, металлическая облицовка, забойка, энергия взрыва.

Горнодобывающая промышленность Республики Узбекистан является основой развития экономики страны и одной из ведущих отраслей в народном хозяйстве. Узбекистан является страной, осуществляющей интенсивное потребление фосфоритовых удобрений, поэтому она очень заинтересована в создании собственной сырьевой базы для производства удобрений.

Центрально-Кызылкумский фосфоритоносный район Узбекистана рассматривается как крупная сырьевая база минеральных удобрений Средней Азии, поскольку его ресурсы составляют выше 1,5 млрд. тонн (фосфорита) и соизмеримы с ресурсами крупнейших фосфоритоносных бассейнов стран СНГ. Основные запасы фосфоритов Кызылкумского горнорудного района сосредоточены на Джарой-Сардарьинском месторождении, где и осуществляется его начальное промышленное освоение. Площадь месторождения составляет 2500 км2. В соответствии с программой промышленного освоения Джарой-Сардарьинского месторождения фосфоритов предусмотрено увеличение годовой мощности перерабатывающего комплекса с доведением его производительности до 3,6 млн.т. Одной из основных особенностей строения этого месторождения является наличие в нем разнопрочных слоев пород.

Установлено, что технологическая модель [1] разрабатываемых массивов разнопрочных горных пород на карьерах сложноструктурных месторождений характеризуется неравномерным и в ряде случаев хаотичным распределением крепких включений в толще вмещающих пород. Область эффективного применения выемочно-погрузочного оборудования в таких условиях определяется технической возможностью и экономической целесообразностью получения горной массы заданной степени дробления.

Так же разработаны способы [2, 3] взрывного разрушения массива разно-прочных горных пород за счет эффективного использования энергии взрыва по крепкому пропластку, включающий бурение скважин, определение в процессе бурения количества и мощности крепких пропластков, размещение в скважине заряда промышленного взрывчатого вещества (ПВВ), забойки и взрывание. Заряд в скважине концентрируют в крепком пропластке с оставлением недобура и взрывают встречным инициированием с применением промежуточных детонаторов, установленных на верхней и нижней границах каждого пропластка. Согласно способу, бурят вертикальные скважины но паспорту буровзрывных работ для данного карьера и одновременно определяют количество и мощности крепких пропластков. Для обеспечения качественного дробления разнопрочных горных пород ВВ располагают в скважине на неполную

мощность пропластка, длина которого определяется с учетом формулы (1). ь = рК ^

упл "Го Р-Уск

где, г0 - радиус цилиндрического заряда, р — плотность горной породы; ке -коэффициент в закономерности изменения деформаций с расстоянием; уск -плотность скелета грунта; - влажность грунта; ¡ие - показатель степени затухания волны в деформации с расстоянием от очага взрыва.

Однако в этих работах не установлены обобщающие закономерности для расчета диаметров и длины участков зарядов с конкретным типом ПВВ, обеспечивающих необходимую степень дробления разнопрочных слоев вскрышных, пород.

Авторами работ [4] разработана методика расчета эффективных параметров и способов взрывного рыхления разнопрочных слоев вскрышных пород, обеспечивающих повышение эффективности буровзрывных работ за счет исключения выхода негабаритных кусков породы, образования камуфлетных полостей в слоях пластичной породы, уменьшение среднего размера кусков пород в развале горной массы и повышения эффективности работы выемочно-погрузочного и транспортного комплекса.

Однако разработанные методика расчета параметров и способы взрывного дробления сложноструктурных массивов с применением комбинированных и дополнительных зарядов ПВВ с учетом прочностных свойств разнопрочных пород не полностью обеспечивает разрушение горного массива.

Данная работа выполнялась в соответствии с тематических планом государственной научно-технической программой Государственного комитета по координации и развитию научи и технологии при Кабинете министров Республики Узбекистан на тему: № 5—044 - «Обоснование и разработка взрывной технологии дробления разнопрочных горных пород на пластовых сложнострук-турных месторождениях» и инновационному проекту Центральной научно-исследовательской лаборатории Навоийского горно-металлургического комбината на тему: «Разработка конструкции щелевых кумулятивных зарядов для дробления разнопрочных горных пород Джерой-Сардаринского месторождения на основе применения эмульсионных взрывчатых веществ, выпускаемых в Республике Узбекистан».

Нами разработан способ взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород, суть которого заключается в следующем. Нарезают щели над крепкими пропластками в толще покрывающих вмещающих пород до пропла-стка, располагают в них кумулятивные заряды ВВ и взрывают, что обеспечивает качественное дробление разнопрочных горных пород.

Реализация способа взрывного разрушения разнопрочных горных пород с использованием щелевых зарядов достигается тем, что мощность крепких включений определяют в процессе бурения геологоразведочных скважин. Щели проходят экскаваторами глубиной, равной глубине заложения крепких включений и шириной равной ширине рабочего органа выемочной техники. На дне щели устанавливают металлическую облицовку, выполненную в виде угольника с углом 40-500, толщиной 3-4 мм своими лучами направленный к поверхности твердого пропластка. На поверхности металлической облицовки формируется заряд из ПВВ масса которого на 1 м. щели определяется по формуле (2):

О =

где ц - удельный расход ВВ, кг/м3, принят 0,5^0,6 кг/м3. Ьтв - мощность твердых включений, м.

Тем самым создается камулятивная выемка направленная в сторону пропла-стка твердых пород (рис. 1). Щель заполняют забойкой из вынутого грунта массива горных пород, щелевые заряды взрывают. Такая конструкция щелевых зарядов ПВВ позволяет произвести равномерное дробление разнопрочных горных пород за счет направленного использования энергии взрыва по крепким включениям, находящихся в верхней части уступа в пластовых сложнострук-турных месторождениях и снижает удельный расход ВВ.

Рис. 1. Способ взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород 342

Фокусное расстояние кумулятивного заряда ПВВ определяют по формуле: 1=

где Иш - ширина щелевого заряда ПВВ с кумулятивным эффектом, мм. Высота кумулятивной облицовки определяется по формуле:

А = -*-

2 • % ©

2 ,

где а - угол между стенками облицовки, град.

Таким образом, путем расположения дополнительных щелевых зарядов ВВ над пропластками можно добиться равномерного их дробления за счет направленного использования энергии взрыва по крепким пропласткам, находящихся в верхней части уступа в зоне неуправляемого дробления.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ахмеджанов Ф.Р., Алиев H.A., Заиров Ш.Ш., Асраров Ш.А. Определение взрывного импульса в горнык породах// Современная техника и технология горно-метуллургической отрасли и пути их развития: Материалы Международной научно-технической конференции «Istiqlol». 29-30 сентября 2008г. - Навоий, 2008. - С. 55-59.

2. Патент РУз № IAP 03941. Способ разрушения массива разнопрочных горных пород на пластовых месторождениях/ Норов Ю.Д., Мислибоев И.Т., Зоиров Ш.Ш.// Зарегистрирован в государственном реестре изобретений Республики Узбекистан 23.04.2009.

3. Норов Ю.М,, Заиров Ш.Ш., Норов А.Ю., Норов М.Ш. Технология взрывного разрушения массива разнопрочных горных пород на пластовых месторождениях// Геотехнология: инновационные методы недропользования в XXI веке: Тез. док. Респ. науч. — техн. конф. (с международным участием) «Istiqlol». 25-27 сентября 2007 г. - Москва-Навоий, 2007. - С. 26-27. S2E

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Бунин Жан Викторович — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, Нутфуллоев Гафур Субхонович — аспирант, gafurcom@mail.ru,

Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе.

д