Совершенствование буровзрывных работ на Донском ГОКе

В.И.Гуськов, зам. технического директора по БВР, Донской ГОК
В.М.Выходцев, начальник технического отдела, Донской ГОК

Высокая цена на взрывчатые вещества заводского приготовления вынуждает предприятия удешевлять буровзрывные работы, повышать эффективность взрывных работ, снижать долю их затрат в себестоимости продукции. Все это достигается за счет применения новых дешевых взрывчатых веществ, изготавливаемых на местах производства работ, которые просты в изготовлении, безопасны в применении, позволяют использовать существующие зарядно-доставочные машины и механизмы.

Донской ГОК на открытых и подземных работах применяет взрывчатое вещество гранулит Э, разработанный Казахским Государственным Научно-производственным центром взрывных работ (КГЦВР) под руководством д.т.н., проф. И.Е.Ерофеева.

Гранулит Э представляет собой простейшее ВВ с близким к нулю кислородным балансом, которое может использоваться при взрывании шпуров в сухих забоях шахт, а также сухих, осушенных и водонаполненных скважин (с применением полиэтиленовых рукавов) на карьерах и шахтах, пробуренных в породах с коэффициентом крепости 6–18 по шкале проф. М.М.Протодьяконова. По сравнению с ВВ заводского изготовления гранулит Э обладает пониженной чувствительностью к механическим, тепловым воздействиям и поэтому менее опасен в обращении. На подземных работах заряды инициируют патронами аммонита 6 ЖВ или подобными ВВ, на открытых работах – с помощью аммонита 6ЖВ, шашками-детонаторами Т-400Г, ТГФ-850. Рекомендуемая масса инициирующего патрона-боевика от массы основного заряда 0.5–1% для карьеров и до 3% в шпурах и скважинах на подземных работах.


Количественный объем потребления и среднее содержание ВМЭ в гранулите Э

В связи с высоким содержанием воды в водомасляной эмульсии (до 30%), гранулит Э является полупроводящим материалом и специальных мер по защите от статического электричества не требует. Для приготовления гранулита Э должны применяться следующие основные сырье и материалы:

-    селитра аммиачная по ГОСТ 2-85Е марок А и Б;

-    водомасляная эмульсия, изготавливаемая по ТУ и состоящая из аммиачной селитры, нефтепродукта, воды, эмульгатора, смешанных в определенных пропорциях.

Впервые в практике горных предприятий Казахстана гранулит Э внедрен в больших объемах на Донском ГОКе в 1997 году.

Добыча руды и выемка вскрышных пород на Донском ГОКе осуществляется с помощью буровзрывных работ. Основной объем бурения горных пород выполняется станками СБШ-250МН. Взрывные скважины диаметром 245 мм располагаются по прямоугольной сетке в 5–12 рядов. Наиболее распространены схемы взрывания «на зажатую среду» или «на подпорную стенку». При заряжании скважин применяется сплошная колонка заряда с двумя боевиками. Верхний боевик имеет замедление 450 мс, нижний – 500 мс.

Гранулит Э изготавливается путем смешения гранулированной аммиачной селитры (85%) с водомасляной эмульсией (ВМЭ). ВМЭ – холодного смешения, отличительной ее особенностью является высокое содержание воды (28–32%) и низкое содержание аммиачной селитры (25–33%). В связи с высоким содержанием воды, относительно низким содержанием аммиачной селитры и невысокими температурами при приготовлении определено, что ВМЭ не является взрывчатым веществом или взрывоопасным его компонентом. Поэтому пункт приготовления ВМЭ со сменной производительностью 1300–1500 кг водомасляной эмульсии расположен на территории промплощадки рудника «Донской». В таблице представлен количественный объем потребления ВМЭ по годам и процентное ее содержание в гранулите Э.

Рецептурный состав и технология приготовления и применения гранулита Э разработаны так, чтобы использовать имеющиеся зарядно-доставочные машины МЗ-4, МЗ-ЗБ без существенных переделок.

На рис. 1 показана динамика объемов использования гранулита Э и ВВ заводского изготовления на комбинате. Следует отметить, что себестоимость 1 т гранулита Э, более чем в 7–8 раз ниже, чем водоустойчивых ВВ заводского изготовления.

Простота технологии  изготовления гранулита Э позволила осуществить приготовление взрывчатой смеси непосредственно у устья скважины.

Всего с 1997 года по 2004 год взорвано 53 млн. м3 горной массы, использовано 26 618 т гранулита Э, удельный расход за эти годы составил 0.530 кг/м3. Изготовление гранулита Э осуществлялось путем дозированной загрузки аммиачной селитры (АС) и подачи насосом ВМЭ в шнековый смеситель, перемешивания АС и ВМЭ и подачи готового гранулита Э в скважины под собственным весом. АС подается продольным шнеком в количестве 10 кг за один оборот, ВМЭ впрыскивается в поперечный шнек в количестве 1.5кг. В результате смешения получается гранулит Э с 12.7% ВМЭ.

Качество ВМЭ проверяется на пункте приготовления методом «стаканной пробы», суть которого заключается в том, что при вливании ВМЭ в стакан с водой, при хорошем качестве, она не растворяется в воде и не имеет видимых размывов. Образованная обратная эмульсия представляет собой сметанообразную массу от белого до коричневого цветов. При смешивании с гранулированной аммиачной селитрой образуются омасленные гранулы, в которых, благодаря большой вязкости, миграция эмульсии не происходит.

рис 1

Практика зарядки скважин гранулитом Э показала, что при заряжании сухих скважин достаточно 8–10% ВМЭ. В водообводненные скважины, в зависимости от настройки дросселя подачи ВМЭ зарядной машины, подается 11–14%. Совместная эксплуатационная производительность зарядных машин МЗ-4, МЗ-ЗБ, в зависимости от подготовленности блока к заряжанию, времени затаривания их аммиачной селитрой и заправкой баков ВМЭ, составляет 35–45 т гранулита Э в смену. За период работы с гранулитом Э отработана технология зарядки сухих и обводненных скважин.

Одним из возможных путей решения проблемы заряжания обводненных скважин гранулитом Э является гидроизоляция заряда гранулита Э водонепроницаемой оболочкой – полиэтиленовым рукавом, цельнотянутым, изготовленным из полиэтилена высокого давления. Формирование колонки заряда в полиэтиленовом рукаве от устья скважины, с одновременным погружением ее в обводненную скважину, возможно при создании необходимых условий принудительной подачи формируемого заряда в обводненную часть скважины. Это достигается кольцевым зазором между колонкой заряда и стенками скважины, который должен быть не менее 20–25 мм для прохода вытесняемой воды. Для скважин диаметром 245 мм полиэтиленовый рукав должен быть шириной 310–315 мм и насажен на систему «Спрут» при его длине на 1.5–2 м большей, чем глубина заряжаемой скважины.

Блок объемом 300 тыс. м3, где было 15% сухих скважин и 85% обводненных, заряжался гранулитом Э. После взрыва блока отказов обнаружено не было.

В последнее время все шире используется осушение скважин перед заряжанием с помощью специальных установок и последующее заряжание их аммиачно-селитренными ВВ. Заряжание ведется высоко-производительным механизированным способом, причем ВВ заряжаются непосредственно в скважину, если водоприток незначительный, или в полиэтиленовый рукав.

Осушение скважин производится машиной ДУОС (Донская установка осушения скважин). Процесс осушения скважин заключается в следующем: определенный объем сжатого воздуха подается по шлангу на дно скважины с водой, под действием воздуха насадка (поршень) поднимается вверх и выталкивает воду из скважины. Спуск и подъем шланга с насадкой осуществляется барабаном с приводом от воздушной системы. Управление работой компрессора осуществляется из кабины водителя, оператору отдельно выведен пульт управления шланговой лебедкой, стрелой крана, продувным шлангом с поршнем, который находится сзади площадки автомобиля. Машину, кроме водителя, обслуживают два человека – доставщик и оператор.


рис 2

Забойку скважин необходимо производить сразу же после зарядки. Зарядная машина должна работать вслед за осушающей машиной на расстоянии не ближе, чем через одну скважину. Производительность осушающей машины 1200–1300 л/мин. Скважина глубиной 10 м и высотой столба воды в 7–8 м осушается за 10–14 секунд. Полиэтиленовый рукав можно не использовать при отсутствии проточной воды после осушения скважины. Скважины, наполненные водой до 1 м, заряжаются без осушения с добавлением к нижнему детонатору (шашки Т-400Г) 2–4 кг гранулотола, при верхнем детонаторе, также из шашки Т-400Г.

Детонация шашки нижнего боевика и последующего заряда в скважине осуществляется от капсюля-детонатора СИНВ-С-500, верхнего боевика – от капсюля детонатора СИНВ-С-450. Поверхностная схема замедления монтируется замедлительными блоками СИНВ-П-30(45). Инициирование основной магистрали производится от КД с помощью электрозажигательной трубки ЭЗТ-2 или ЭД-8-Ж, подсоединенный к взрывному аппарату, который получает сигнал с безопасного расстояния на взрывание от командного аппарата системы радиовзрывания «Друза М».

Схема взрывания порядная, на подпорную стенку или в «зажатой среде». Скважины, с высотой столба воды более 1 метра заряжаются системой «Спрут» Новосибирского механического завода с применением полиэтиленового рукава, вставленного в специальную кассету на конце поперечного шнека машин МЗ-ЗБ, МЗ-4.

Удельный расход гранулита Э увеличивается по сравнению с заводскими ВВ на сухих скважинах в 1.2–1.3 раза, в обводненных в 1.4–1.5 раза.

На подземных работах гранулит Э используется при зарядке глубоких скважин диаметром 105 мм, пробуренных станками НКР-100, а также при разворонке дучек скважинами диаметром 65 мм, пробуренных установками УБС. Динамику его применения иллюстрирует рис. 2.

Опыт применения гранулита Э на открытых и подземных работах Донского ГОКа показал эффективность использования ВВ собственного приготовления. Экологическая чистота, безопасность в обращении, низкая цена исходных компонентов (АС, ДТ, эмульгатора), возможность осуществления комплексной механизации взрывных работ, повышение производительности труда, отсутствие человека при непосредственном контакте с ВВ создают широкие перспективы для использования гранулита Э при проведении взрывных работ.

Журнал "Горная Промышленность" №4 2004