Оборудование и технологии компании Orica для ведения подземных горных работ

М.Н. Оверченко, канд. техн. наук, генеральный директор АО «Орика СиАйЭс» (Москва)

С.П. Мозер, канд. техн. наук, руководитель отдела обучения АО «Орика СиАйЭс» (Москва)

Подземные горные работы с каждым годом занимают все большую долю в общем объеме добычи (в сравнении с открытыми горными работами). Это связано с исчерпанием доступных для открытых горных работ месторождений, а в некоторых случаях – в связи с экологическими ограничениями.

Особенности подземных горных работ, которые были, есть и будут, все сильнее оказывают влияние на эффективность добычи:

- стесненное, постоянно перемещающееся во времени рабочее место;

- постоянно ухудшающиеся горно-геологические и горнотехнические условия ведения горных работ;

- необходимость эффективного проветривания каждого рабочего места;

- требования к постоянному сокращению издержек на ведение горных работ;

- наихудшие условия для эффективного и безопасного использования энергии промышленных взрывчатых веществ;

- другие специфические особенности (например, высокосульфидные руды).

До настоящего времени очень широкое распространение на рудниках России имеет простейшее взрывчатое вещество – АНФО, ключевыми достоинствами которого являются простота изготовления и возможность частичной механизации процесса заряжания скважин. В то же время в сравнении с эмульсионными взрывчатыми веществами (ЭВВ) АНФО обладает целым рядом недостатков. Например, ЭВВ обычно имеет скорость детонации от 4,5 до 5,4 км/с в скважинах диаметром 89 мм, что дает большую фрагментацию, чем у АНФО, при скорости детонации от 2,8 до 3,4 км/с. Плотность ЭВВ может быть адаптирована в достаточно широком диапазоне к работе, требуемой от взрывчатого вещества для имеющихся горно-геологических условий, АНФО же фактически может быть изготовлено в 2 плотностях – 0,8 г/см3 или 0,95 г/см3. ЭВВ может быть заряжено практически в любые типы скважин по глубине и по диаметру. ЭВВ меньше подвержено влиянию подземных вод, так как является водостойким, а при использовании АНФО с обводненными скважинами требуется использование рукавов и удерживающих устройств, что является весьма трудоемким процессом, резко снижающим производительность взрывных работ. Компанией Orica разработана линейка ЭВВ под общей торговой маркой Subtek™ («Сабтэк™»).

Рис. 1 Линейка ЭВВ Subtek™

Рис. 1 Линейка ЭВВ Subtek™

На рис. 1 отображены диапазоны применения разных видов ЭВВ Subtek™ для подземных работ для заряжания круговых вееров скважин. Каждый продукт линейки обладает свойствами в зависимости от поставленных задач – это может быть повышенная вязкость для заряжания восходящих скважин, пониженная плотность для заряжания контурных скважин, а также шпуров на проходке и др.

Базовые характеристики ЭВВ Subtek™ приведены в табл. 1.

Табл. 1 Характеристики ЭВВ Subtek™

Заряжание каждого типа продукта из линейки ЭВВ Subtek™ может быть полностью механизировано за счет возможности перекачки насосами – начиная с момента перекачки эмульсионной матрицы из емкости накопителя завода в машину или контейнер для доставки ЭВВ на подземные горные работы. При этом до момента подачи в скважину класс опасности транспортировки 5.1 ЭВВ получается непосредственно в скважине или шпуре при перемешивании эмульсионной матрицы с раствором газогенерирующей добавки. В зависимости от объемов заряжания или особенностей забоя компанией Orica разработаны разные типы оборудования (рис. 2).Рис. 2 Типы оборудования компании Orica для заряжания ЭВВ на подземных горных работах

Рис. 2 Типы оборудования компании Orica для заряжания ЭВВ на подземных горных работах

Для облегчения условий труда и повышения эффективности труда взрывников компанией Orica разработан контроллер, позволяющий точно учитывать и дозировать массу заряжаемого ЭВВ (рис. 3).

Рис. 3 Внешний вид контроллера для заряжания скважин на подземных горных работах

Рис. 3 Внешний вид контроллера для заряжания скважин на подземных горных работах

Базовый функционал контроллера включает 2 режима – ручной и автоматический (рис. 4).

Рис. 4 Окна интерфейса программы контроллера

Рис. 4 Окна интерфейса программы контроллера

В ручном режиме взрывник устанавливает параметры заряда вручную, автоматический режим предусматривает использование заранее установленных параметров заряда. В автоматическом режиме, например при наличии нескольких промежуточных детонаторов, контроллер заряжает определенную длину заряда, после чего зарядный шланг автоматически извлекается и взрывнику надо периодически устанавливать новые промежуточные детонаторы. За счет использования автоматического режима повышается производительность заряжания и повышается качество выполнения взрывных работ в целом за счет контроля и исключения возможных ошибок операторов – т.н. человеческого фактора.

Также программное обеспечение контроллера позволяет устанавливать параметры заряда в зависимости от типа газифицирующей добавки (а также температуры эмульсионной матрицы), записывать и сохранять все этапы заряжания шпуров или скважин, ошибки системы для накопления статистики для анализа.

Табл. 2 Динамика развития применения подземных смесительно-зарядных машин компании Orica на горных предприятиях России

Табл. 2 Динамика развития применения подземных смесительно>зарядных машин компании Orica на горных предприятиях России

Внедрение решений компании Orica в России началось с 2011 г. и динамично продолжается последние 8 лет. На момент подготовки данной публикации суммарное число эксплуатируемых подземных смесительно-зарядных машин для ПГР достигло 29 (табл. 2).

За последние несколько лет в горной промышленности произошел прорыв в области автоматизации горных работ – появились практически применимые системы дистанционного и полуавтоматического/автоматического управления бурением и отгрузкой горной массы. Поэтому компания Orica не останавливается на достигнутом уровне механизации и частичной автоматизации процесса заряжания шпуров/скважин. Работы по созданию автоматического зарядного оборудования для взрывных работ были начаты еще в 1980-х годах, но опыт эксплуатации показал ряд проблем, решение которых отложило массовое внедрение данных решений.

Одной из ключевых проблем создания устройств для автоматического заряжания скважин является наличие волноводов или проводов, идущих от взрывной машинки до детонатора. Для решения этой задачи компанией Orica был разработан беспроводной промежуточный детонатор WebGen™, позволяющий эффективно эксплуатировать смесительно-зарядное оборудование в режиме автоматического или дистанционного управления.

В настоящее время технология беспроводного взрывания прошла успешную апробацию на многих горнорудных предприятиях мира и получила множество премий в области горного дела. В 2020 г. компания Orica планирует выпустить на международный рынок следующее поколение системы инициирования WebGen™ (рис. 5).

Рис. 5 Эволюция средств инициирования

Рис. 5 Эволюция средств инициирования

Промежуточные детонаторы системы WebGen™ (рис. 6) собираются и кодируются непосредственно возле взрываемого забоя.

Рис. 6 Базовые компоненты системы WebGen™

Рис. 6 Базовые компоненты системы WebGen™

Одноразовый приемник DRXTM – это мозг системы. Он содержит батарею, которая позволяет находиться в режиме ожидания после активации до 3 месяцев, перейти в рабочий режим, обеспечить последующее надежное взрывание.

Детонатор – базовый типа i-kon W™. Шашка – литое взрывчатое вещество, например, пентолит. Сборка может быть оснащена парашютом для фиксации промежуточного детонатора в восходящих скважинах и веревкой для спуска в нисходящие скважины.

Для передачи сигнала на инициирование через массив горных пород необходимо использовать очень низкую частоту. Эта частота не используется другими системами на горном предприятии (обычно). Максимальная удаленность забоя – 300 м для маленькой антенны, и – до 1000 м для большой антенны. Удаленность напрямую зависит от типа горных пород, поэтому перед началом использования системы необходимо провести проверку прохождения сигнала и его качества. Передатчик включает уникальное оборудование для проведения взрывания – для генерации и передачи кода.

Для генерирования низких частот и сильного сигнала необходима большая батарея и огромная антенна, это оборудование некомпактно. Антенна обычно должна находиться в фиксированном месте в центральной точке карьера или подземного рудника. После установки все промежуточные детонаторы системы WebGen™ переходят в спящий режим и «просыпаются» каждые 90 с для поиска сигнала на инициирование. Если сигнал не получен, то все промежуточные детонаторы системы WebGen™ переходят в режим ожидания.

При получении сигнала на активацию проснувшийся промежуточный детонатор слушает «защитный код». Этот код уникален для каждого горного предприятия. Статус ставит промежуточный детонатор на следующий уровень готовности. Затем система синхронизирует все промежуточные детонаторы и ставит их на одно и то же базовое время. Последний код – «взрыв».

За счет использования системы WebGen™ возможна полная автоматизация горных работ, либо удаленная установка промежуточных детонаторов в соответствии с проектом буровзрывных работ.

В заключение выделим ключевые преимущества применения эмульсионных взрывчатых веществ на подземных горных работах:

- безопасность взрывных работ;

- высокий уровень механизации комплекса взрывных работ;

- улучшение фрагментации для прочных массивов;

- увеличение времени ожидания ЭВВ в скважине;

- снижение времени цикла буровзрывных работ за счет сокращения сроков заряжания и взрывания;

- снижение выбросов окислов азота NOX ~;

- минимизация перебуров, зависаний и законтурного разрушения;

- подаваемая насосом эмульсия Subtek™ уменьшает проливы, а отличная водоустойчивость минимизирует вымывание нитратов, снижая загрязнение окружающей среды;

- Subtek™ обеспечивает плотное прилегание заряда к стенкам скважины, что в целом повышает эффективность взрыва;

- за счет отсутствия пыления взрывчатых веществ при производстве работ по заряжанию ЭВВ улучшаются условия труда взрывников;

- радикально повышается уровень безопасности при транспортировке, изготовлении и заряжании по причине низкой чувствительности ЭВВ к механическим и тепловым воздействиям при отсутствии возможности накопления зарядов статического электричества;

- отсутствует необходимость хранения большого количества взрывчатых веществ на расходных складах ВМ, уменьшается необходимое количество хранилищ взрывчатых веществ на базисных и расходных складах ВМ, сокращаются их площади, а соответственно, и затраты на их содержание и ремонт с общим снижением логистических затрат.

Компания Orica является крупнейшим поставщиком промышленных взрывчатых веществ и систем инициирования для горных и строительных работ, мировым лидером в сфере технологий укрепления грунтапри подземных горных работах и проходке тоннелей, а также ведущим производителем цианида натрия для золотодобывающей промышленности.

Компания Orica заботится о своих сотрудниках и об окружающей среде. Для нас, наших клиентов и общественности важно соблюдение нашей компанией экологических, социальных и общественных обязательств. Мы уверены, что наши корпоративные стандарты и правила не только повысят производственные показатели компании, но и улучшат жизнь

АО «Орика СиАйЭс»

125315, Москва, Ленинградский проспект, 72к1 БЦ «Алкон», 8 этаж

тел.: +7 (495) 64-111-64

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. www.orica.com

 

Ключевые слова: Подземные горные работы, Оборудование Orica

Журнал "Горная Промышленность"№5 (147) 2019, стр.76