Основные положения взрыво-навалочной технологии выемочно-погрузочных работ

И.В.Деревяшкин, к.т.н., Российский университет дружбы народов

Традиционная технология выемочно-погрузочных работ предусматривает использование карьерной мехлопаты, а при крепости породы более 2-4 (по шкале М.М.Протодьяконова) необходима буровзрывная подготовка массива к выемке. При взрывной технологии разработки можно отказаться от применения экскаваторной погрузки. В этом случае для погрузки на транспорт отбитой взрывом горной массы вместо экскаватора используется бункерная установка, из которой порода может быть погружена на любой вид транспорта (рис.1). Отбитая взрывом порода скатывается в бункерную установку, параметры и форма которой должны определяться рядом условий: рациональная вместимость, свободный выпуск горной массы из бункера, простота передвижки призабойных транспортных коммуникаций, минимально возможная трудоемкость и энергоемкость процесса, снижение вредного воздействия горных работ на окружающую среду.

При безэкскаваторной технологии погрузки взрывные работы имеют принципиальное отличие от традиционной технологии, заключающееся в том, что отделение породы от массива должно проходить при взрывании наклонной скважины в плоскости откоса уступа. При этом угол откоса уступа должен быть 45°±2°, что обеспечивает скатывание разрушенной взрывом породы по откосу с постоянной скоростью. Скатывание отбитой горной массы по откосу будет иметь место только в случае создания при взрыве нависающего над плоскостью уступа “козырька”, который образует как бы ступень между верхней (надскважинной) и нижней плоскостями уступа. При указанном уклоне создаются минимально возможные динамические нагрузки на конструктивные элементы бункера при взрыве скважины.

Бурение скважин должно осуществляться нетрадиционным способом: наклонная скважина в плоскости откоса и к основанию разрабатываемого уступа может буриться снизу вверх или сверху вниз. Использовать серийно выпускаемые буровые станки для бурения наклонных скважин сверху вниз практически невозможно по условиям безопасности работ, так как буровой станок будет располагаться на площади самого неустойчивого участка — “козырька”. Поэтому для бурения наклонных в плоскости уступа скважин необходимо создание новых или переоборудование старых, серийно выпускаемых буровых станков.

Наиболее приемлемым является вариант бурения наклонных скважин снизу вверх (рис. 1), что обеспечивает целый ряд преимуществ: длина скважины меньше на длину забойки и глубину перебура, на несколько процентов выше скорость бурения, несколько меньше удельный расход ВВ. Для бурения скважины снизу вверх необходимо на нижней площадке уступа создать буровую выработку-полугалерею (рис. 1), в которой располагается буровой станок. Во избежание образования неотбитых от массива объемов, длина недобура от забоя скважины до плоскости верхней площадки уступа должна обеспечивать заданное дробление и исключить прострел скважины. При взрывании скважины отбитая горная масса скатывается на нижнюю рабочую площадку уступа, образуя навал с углом откоса 33-36° к поверхности площадки уступа. Размеры навала будут определяющими для параметров бункерной установки.

Длина бункерной установки должна быть не менее длины навала взрываемой горной массы, а ее ширина в конечном приближении определяется шириной навала. Расчетные величины и математическая модель для определения расчетных параметров взрыво-навалочной технологии приведены в таблице.

Расчеты показывают, что наибольшее влияние на ширину навала, а значит и ширину бункерной установки по верхнему основанию, оказывает высота навала взорванной горной массы. В свою очередь, высота навала зависит от угла наклона скважины в плоскости откоса уступа и сетки бурения скважин (рис. 2). Рациональную же высоту уступа определяют  технические и экономические факторы: обеспечение заданного объема транспортировки горной массы с разрабатываемого уступа (из забоя) при обеспечении необходимой скорости подвигания фронта работ, типоразмер принятого транспортного средства, удельное потребление энергии и труда, влияние на окружающую среду при минимальной себестоимости и минимальном объеме оборотных средств.

Анализ результатов вычислений показал, что параметры сетки бурения скважин и угол наклона скважины в плоскости откоса уступа, определяют ширину бункерной установки, что, в конечном итоге, и определит необходимые параметры бурения скважин и угол наклона скважины в плоскости откоса уступа. Соответственно, для взрыво-навалочной технологии должны существовать рациональные размеры бункерных установок и параметры буровзрывных работ.

Перспективная безэкскаваторная погрузка отбитой взрывом горной массы рациональна при определенных ограничениях, которые должны быть подтверждены практикой. На практике необходимо выявить и установить:

· рациональную высоту разрабатываемого уступа;

· специальные  конструкции буровых станков;

· принципиальное конструкторское решение бункерной установки;

· максимальную скорость годового подвигания фронта работ;

· производительность забоя (часовая, суточная, месячная и т.д.);

· возможную и рациональную область применения различных видов и типоразмеров транспорта.

Предлагаемая технология обеспечит:

· возможность взрывания одиночных скважин;

· снижение уровня измельчения отбиваемой взрывом породы;

· уменьшение удельных затрат на выполнение вспомогательных работ;

· уменьшение уровня удельных энергозатрат на выемочно-погрузочных работах. 

Журнал "Горная Промышленность" №5 1998