Тема: Способы подготовки горных пород к выемке. Технологические требования к качеству взрывного рыхления пород. Виды бурения.

Процесс подготовки горных пород к выемке является основным процессом в технологии разработки их, от которого зависит производительность горнотранспортного оборудования, безопасность ведения горных работ и, в конечном счете, затраты на разработку.

При выборе эффективной технологии подготовки горных пород к выемке необходимо учитывать свойства массива и качество подготовленной горной массы.

С технологических позиций подготовки горных пород к выемке их можно разделить на две группы:

1. Породы, которые можно разрабатывать механическими или гидравлическими способами без предварительного рыхления (глина, суглинки, супеси, мягкие угли, выветренные изверженные и метаморфические породы, мел, глинистые руды).

2. Породы, для выемки которых необходимо предварительное рыхление (глинистые и песчанно-глинистые сланцы, песчаники, железные руды, гипс, каменная соль, каменные и бурые угли, известняки, кварциты, граниты, базальты).

Подготовка горных пород к выемке в зависимости от свойств массива может включать:

- в мягких породах при сильной обводненности – осушение той части массива, которая является непосредственным объектом текущей разработки;

- в полускальных и скальных породах – рыхление механическим или взрывным способом.

В зимнее время возникает необходимость предварительного рыхления мерзлоты рыхлителями, либо бурения и взрывания (сетка бурения и глубина скважин на величину промерзания).

Подготовка скальных и полускальных пород к выемке должна обеспечить:

- необходимую степень дробления горных пород при сохранении сортности и качества полезного ископаемого и полное разрушение массива взрываемого блока;

- соответствие размеров и формы развала параметрам конкретного комплекта оборудования технологического потока;

- объем горной массы в забое достаточный для бесперебойной и производительной работы выемочно-погрузочного оборудования;

- экономичность и безопасность ведения горных работ.

1. Степень дробления для конкретного комплекта оборудования определяется исходя из высокопроизводительной работы всего технологического потока, принимая во внимание, что затраты на БВР составляют до 40% от всех затрат. При этом степень дробления следует принимать минимальной, потому что увеличение степени дробления увеличивает затраты на процесс подготовки горных пород к выемке.

Экспериментальные исследования показывают, что производительность выемочно-погрузочных машин с шириной ковша В от минимума до максимума находится в интервале

.

2. Размеры в плане развала взорванной горной массы должны быть минимальными. Это уменьшает ширину рабочей площадки (сокращает время на перегон вспомогательного оборудования), размер которой существенно влияет на горно-капитальные работы.

3. Объем горной массы в забое определяется из условий бесперебойной работы выемочно-погрузочного оборудования. Однако, с учетом параметров работы бурового и зарядного оборудования, принятого режима взрывных работ, запас взорванной горной массы в забое должен превышать производительность выемочно-погрузочного оборудования за период между взрывными работами.

4. С точки зрения безопасности, развал взорванной горной массы не должен превышать высоты черпания экскаватора.

Современное развитие технологии взрывного рыхления позволяет управлять энергией взрыва для получения необходимого состава горной массы по крупности и степени разрыхления, оптимального для конкретного комплекта оборудования, обеспечивающего его максимальную производительность.

Виды бурения.

Бурение скважин в массиве горных пород производится буровыми станками, различными по принципу действия, диаметру, бурового снаряда и производительности. Условия их применения определяются свойствами массива, объемом буровых работ и параметрами взрывных скважен.

Различают следующие виды бурения:

- Вращательное бурение. Бурение скважин производится коронками в породах крепостью f£2÷8 за счет осевого усилия и вращения. Удаление буровой мелочи осуществляется шнеком.

- Шарошечное бурение. Шарошечные станки по принципу действия относятся тоже к вращательным, но разрушение породы в скважине происходит в результате раздавливания в местах контакта поверхностного слоя зубками головки рабочего органа станка – шарошечного долота. Бурение в породах крепостью f>14.

- Ударно-вращательное бурение. Применяется для бурения пород средней и выше средней крепости f=18. (СБУ-125; СБУ-160; СБУ-200). Рабочим органом станков являются пневмоударники. Сжатый воздух поступает от компрессора по полой штанге к пневмоударнику.

- Термическое (огневое) бурение. Термическое бурение используется в крепких, как правило, кварцесодержащих монолитных породах с f£20. Разрушение породы происходит в результате практически мгновенного нагрева тонкого поверхностного слоя ее в забое скважины от высокотемпературной струи газов (до 3200ºС), выходящей из сопла горелки рабочего инструмента со сверхзвуковой скоростью (около 2000 м/сек.). В результате термических напряжений от расширения порода в этом слое разрушается и, отделяясь от массива, струей газов выносится из скважины. Для создания такой температуры используется горючее – керосин или дизельное топливо; окислители – кислород, азотная кислота или сжатый воздух.

- Ударно-поворотное бурение. Очень мало применялось, а сейчас на горных работа не применяется вообще. Принцип ударно-поворотного бурения: поднимается буровой снаряд (1200 – 2800 кг) на канате и с высоты 1 – 1,5 м свободно опускается. При ударе долото снаряда разрушает породу в забое скважины. В момент подъема канат раскручивается, поворачивая буровой снаряд на некоторый угол, а в момент контакта с породой свободно провисающий канат вновь скручивается, поворачивая концевое крепление в замке буровой штанги, затем в скважину подается вода, которая образует шлам, который и вычерпывается.

Лекция 4