Отбойка руды

Отбойка — отделение руды от массива с одновременным ее дроблением на куски.

При добыче руд применяют взрывную, механиче-скую отбойку и самообру­шение.

Как уже отмечалось, наиболее распространена на подземных рудниках взрыв­ная отбойка руд любой крепости.

Отбойку производят с использованием только внутренних зарядов, разме­ренных внутри массива: шпуровых, скважинных и в некоторых случаях минных.

Для оценки результатов отбойки применяют следующие технико-эконо­мические показатели: производительность труда бурильщика, выражаемая в тон­нах или кубических метрах обуренного шпурами или скважинами массива в сме­ну (т/смену, м3/смену); удельный расход взрывчатого вещества (ВВ) на отбойку тонны или кубометра руды (кг/т, кг/м3); выход руды при отбойке с одного метра пшура или скважины (т/м, м3/м); выход негабарита в процентах по весу от обще­го количества отбитой руды.

Негабаритом называют куски отбитой руды, имеющие размеры больше допу­стимых по условиям доставки и транспорта.

Кондиционными называют куски руды, размеры которых позволяют беспре­пятственно перемещать их на всем пути от забоя до поверхности или до подземно­го дробильно-перегрузочного узла.

Негабаритные куски необходимо дробить дополнительно, пока они не будут разделены на кондиционные. Чем меньше выход негабарита, тем лучше качество отбойки.

На эффективность взрывной отбойки влияют крепость (прочность на сжатие) и трещиноватость руды, число обнаженных (открытых) поверхностей забоя.

Отбойка скважинными зарядами. Впервые ее начали применять в нашей стра­не в начале 30-х гг. На подземных рудниках отбивают руду скважинами диаметром 56—150 мм и длиной до 40 — 50 м.

Основные параметры скважинной отбойки — линия наименьшего сопротив­ления (л.н.с.) и расстояние между соседними скважинами. Л.н.с. — кратчайшее расстояние между зарядом и поверхностью забоя. Оно зависит от крепости и вяз­кости руды, диаметра скважин и мощности ВВ. Отбойку осуществляют послойно, горизонтальными или вертикальными слоями; при этом скважинные заряды раз­мещают, как правило, в одной плоскости, параллельной открытой поверхности за­боя. Толщина слоя в этом случае будет равна л.н.с. Расположение скважины в слое может быть параллельным, параллельно-сближенным, веерным (рис. 6.46).

При параллельном расположении скважин ВВ в массиве размещается равно­мерно, что способствует качественному дроблению с небольшим выходом негаба­рита. Однако для бурения каждой скважины необходимо переставлять буровой станок, что требует иногда значительных затрат рабочего времени, особенно при использовании переносного бурового оборудования. Кроме того, для его переме­щения вдоль каждого одного-двух рядов скважин необходимо наличие всей вы­работки (буровой заходки). В результате образуется густая сеть буровых вырабо­ток (заходок) большого поперечного сечения, что, естественно, требует соответ­ствующих затрат и удорожает добычу. По этим причинам отбойку параллельны­ми скважинами применяют в устойчивых труднодробимых рудах, когда повышен­ные затраты на отбойку компенсируются уменьшением расходов на вторичное дробление негабарита.

Для сохранения преимущества параллельного расположения скважин и уменьшения его недостатков на многих железорудных шахтах Сибири и при 137

разработке железистых кварцитов в Кривбассе успешно применяют отбойку параллельно-сближенными скважинами. Она отличается от отбойки параллель­ными скважинами тем, что вместо одной скважины в ряду бурят несколько близко расположенных (сближенных) скважин. Расстояние между ними составляет 3 - 4 диаметра одной скважины, число скважин в комплекте 3—10. Несколько сбли­женных скважин при производстве взрыва работают вместе как одна скважина большого диаметра. Это позволяет увеличить расстояние между буровыми заход­ками и уменьшить их число, а следовательно, затраты на проходку.

Рис. 6.46. Схемы параллельного (а) и веерного (б) расположения взрывных скважин при отбойке руды:

1 — скважины; 2 — буровые выработки; W — линии наименьшего сопротивления

Наиболее распространено веерное расположение скважин в слое (скважи­ны расходятся веером из одной точки). В этом случае станок переставляют только для бурения скважин в следующем веере. Поэтому, во-первых, резко сокращают­ся затраты времени на перестановку станка и возрастает выработка бурильщика за смену. Во-вторых, необходимо меньшее число буровых выработок. Недостатки отбойки веерными скважинами связаны с неравномерным размещением ВВ по площади забоя. Так как вблизи буровой выработки скважины расположены гу­сто, некоторые из них заряжают не полностью (повышенный расход скважин на отбойку), а по краям забоя расстояние между концами скважин составляет около полутора л.н.с., и качество дробления здесь невысокое (велик выход негабарита).

Для бурения скважин применяют следующее оборудование: колонковые пер­фораторы (веерные скважины), буровые станки с погружными пневмоударника- ми (параллельные, параллельно-сближенные и веерные скважины), самоходные бурильные установки (в основном веерные скважины), иногда станки шарошеч­ного бурения (веерные скважины).

Заряжание скважин производят почти исключительно установками для пнев- мозаряжания, при этом используют гранулированные ВВ различных типов.

При отбойке взрывают обычно несколько рядов скважин. При большой пло­щади забоя количество отбитой руды может составлять тысячи, десятки и даже сотни тысяч тонн, а количество взрываемого при этом ВВ — до десятков тонн. Такие взрывы называют массовыми. Для уменьшения разрушительного воздей­ствия массовых взрывов на окружающие горные выработки сооружения под зем­лей и на поверхности взрывание скважинных зарядов производят по частям с за­медлением между рядами скважин и между скважинами в слое. Подготовка мас­сового взрыва занимает несколько смен, причем в это время другие работы в бло­ке не ведут. Массовые взрывы приурочивают к общешахтным выходным, т. к. на проветривание после них затрачивается до 20 часов. После производства массо- 5ых взрывов первыми в шахту спускаются горноспасатели, которые берут пробы шахтного воздуха и при необходимости ремонтируют поврежденные выработки.

Технико-экономические показатели отбойки скважинами:

производительность труда бурильщика составляет от 30 — 50 м3/смену в крепких рудах до 250 — 300 м3/смену в рудах средней крепости;

удельный расход ВВ изменяется от 1,5 до 0,5 кг/м3, причем при отбойке ве­ерными скважинами удельный расход ВВ на 10 — 15 % выше, чем при отбойке па­ра.'члельными ;

выход руды составляет 4 — 5 м3/м крепких рудах и 15 — 20 м3/м в рудах сред­ней крепости;

выход негабарита в зависимости от свойств руды изменяется на различных рудниках от 3 до 15 % и выше.

Область применения скважинной отбойки — мощные (более 6 — 8 м) рудные залежи достаточно устойчивых руд обычно средней ценности, т. к. точность от­бойки руды скважинами (особенно веерными) по контакту с пустыми породами невысокая, что связано с повышением разубоживания.

Шпуровая отбойка. Шпуровые заряды обладают меньшей мощностью и по сравнению со скважинными в 1 м шпура диаметром 40 — 50 мм вмещается 0,8 —1,5 кг ВВ, тогда как в 1 м скважины диаметром 105—150 мм — до 15 — 20 кг взрывчат­ки. Это определяет значительную трудоемкость шпуровой отбойки, т. к. для добы­чи одного и того же количества руды нужно пробурить шпуров в несколько раз больше, чем скважин. Поэтому шпуровую отбойку используют, как правило, в тех случаях, где невозможно или невыгодно применять скважинную.

Порядок выемки руды с использованием шпуров — послойный в восходя­щем или в горизонтальном направлении. При восходящей выемке массив руды отрабатывают горизонтальными слоями снизу вверх. Так как при этом люди ра­ботают под рудным массивом, он должен иметь устойчивость не ниже средней. Отбойку руды в каждом слое осуществляют восходящими шпурами, если руда устойчива, или горизонтальными шпурами, если устойчивость массива недоста­точна (рис. 6.47). Последнее объясняется тем, что при отбойке горизонтальными шпурами кровля забоя получается более гладкой и в ней образуется меньше за­колов — кусков, слабо связанных с массивом и способных отделиться от него в любой момент. При отбойке восходящими шпурами можно бурить шпуры одно­временно несколькими бурильными машинами по длине забоя и отбивать руду в больших объемах, чем при отбойке горизонтальными шпурами, длина которых до 3 — 4 м) ограничивает разовый объем отбойки.

Отбойку в горизонтальном направлении осуществ-ляют в длинных забоях (ла­вах) на две обнаженные поверхности (выемка уступом) или в узких забоях с одной обнаженной поверхностью, как при проведении горных выработок (см. рис. 6.47, в).

Параметры шпуровой отбойки — л.н.с. или площадь забоя, приходящаяся на один шпур и изменяющаяся от 0,25 — 0,4 м2 в узких, стесненных забоях до 0,5 —1м2 в забоях большой площади.

При шпуровой отбойке применяют следующее буровое оборудование: руч­ные перфораторы с пневмоподдержкой (горизонтальные и слабонаклонные шпуры), телескопные перфораторы (восходящие шпуры); самоходные буриль­ные установки (шпуры любого направления). Заряжание шпуров патрониро­ванными ВВ обычно производится вручную, а при использовании гранулиро­ванных ВВ применяются пневмозарядные установки эжекторного или нагне­тательного типов. Взрывание шпуровых зарядов производят посредством огне­проводного шнура (при небольшом числе зарядов) или с помощью электроде­тонаторов.

Рис. 6.47. Схемы отбойки руды горизонтальными (айв) и восходящими (б) шпурами (а, б — отбойка на две свободные поверхности, в —на одну):

1 — самоходная бурильная установка; 2 — телескопный перфоратор;

3 — ручной перфоратор на пневмоподдержке

Технико-экономические показатели шпуровой отбойки:

производительность труда бурильщика изменяется от 5 — 50 м3/смену при использовании перфораторов до 400 — 600 м3/смену при применении самоходных бурильных установок с 2 — 3 бурильными машинами (большие величины — в ру­дах средней крепости и забоях достаточной площади);

удельный расход ВВ на отбойку — 0,6 — 3 кг/м3;

выход отбитой руды на 1 м шпура — 0,3 — 1,5 м3/м;

выход негабарита — от 0 до 3 — 5 %.

Область применения шпуровой отбойки — маломощные рудные тела жиль­ных месторождений, проходческие работы при проведении практически всех ви­дов горных выработок.

Минная отбойка. Как основной способ отбойки распространена мало. Ее при­меняют в основном для обрушения целиков, в которых уже есть или могут быть проведены горные выработки. Заряды ВВ, масса которых достигает сотен кило­граммов, размещают на почве выработок или в их ответвлениях (минных карма­нах) насыпью или в мешках. Расстояние между зарядами достигает 8 — 12 м. Перед взрыванием заряды иногда засыпают забойкой из дробленой породы для увеличе­ния эффективности разрушения массива.

Механическая отбойка применяется в основном при выемке руд и пород с применением самоходных шарошечных комбайнов.

Самообрушение руды. Это наиболее дешевый вид отбойки. Под рудным масси­вом проводят сеть пересекающихся выработок, раздельных между собой наиболь­шими целиками. Затем на определенной площади целики разрушают (взрывают), вследствие чего рудный массив снизу лишается опоры (подсекается). Под действи­ем собственного веса и давления налегающих пород рудный массив начинает рас­трескиваться (как говорят, «созревать») и затем обрушаться. Увеличивая площадь подсечки, можно развивать самообрушение массива.

Наиболее благоприятна для самообрушения руда, разбитая частой сетью тре­щин, однако достаточно устойчивая для того, чтобы в ней можно было сохранять горные выработки. Такие условия довольно редки, поэтому разработка руд с ис­пользованием самообрушения распространена мало. В нашей стране ее испыты­вали в середине прошлого века, за рубежом самообрушение руд применяют в еди­ничных случаях на рудниках Чили, США и ФРГ.