CC BY
49
Фото 2. 1 - взрывание забоя выполнено с применением ЗКВК; 2 - взрывание забоя (2 отпала) выполнено с применением ЗМВ; 3 - грудь забоя
изменениями не только фугасного состава ЗМВ, но и линейной навески в нём.
В целом, мы считаем, что новая разработка НМЗ "Искра" после доведения её до оптимальных параметров будет востребована и получит высокую оценку горняков.
— Коротко об авторах ---------------------------------------
Доильницын В.М., Зерщиков С.Г., Ляшенко В.А. - ОАО "Апатит".
©ГСХТКоломнИков
С.С. Коломников
УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГИЕЙ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ ВВ В УСЛОВИЯХ РАЗРАБОТКИ РАЗНОПРОЧНЫХ ГОРНЫХ МАССИВОВ ПРИ ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Ж""енеральной концепцией развития горных работ в карьере
-Ш- Мурунтау является увеличение глубины его разработки до 700 м и более с расширением области применения цикличнопоточных технологических схем разработки с использованием крутонаклонных конвейеров. При этом ужесточаются требования к крупности транспортируемого материала. С учетом этого основным направлением совершенствования технологии взрывных работ на карьере является интенсификация процессов взрывных работ (ВР), которая базируется, прежде всего, на районировании пород карьера по трудности взрывания и типу применяемых ВВ.
Обработка статистических материалов опытных и промышленных взрывов на месторождениях Мурунтау, Даугызтау и Кок-патас позволила установить зависимость удельного расхода ВВ и затраты энергии на взрывное разрушение массива от среднего размера куска после взрыва для пород с различной прочностью на сжатие и получить следующие корреляционные выражения:
q = 0,01-Каосж \ndcj, , кг/м3
и Fвр = (0,01-КаОСж Шср )кэвв, МДж/м3, (1)
где Fвр - затраты энергии на взрывное разрушение массива в физических величинах; Ка - коэффициент адаптации, зависящий от типа ВВ, условий взрывания блока, организации работ. Для условий карьера Мурунтау при применении ВВ промышленного производства Ка = 0,0033; кэвв - энергетический эквивалент перевода натуральных величин расхода ВВ (кг) в физические (МДж).
Экспериментальными работами и технико-экономическим анализом показана целесообразность применения в условиях карьера Мурунтау эмульсионных взрывчатых составов, пригодных для заряжания как сухих, так и обводненных скважин и обладающих возможностью регулирования объемной концентрации энергии за счет изменения рецептурного соотношения компонентов и плотности заряжания, что особенно важно для условий выполненного районирования пород карьера по взрываемости [1, 2]. По своим энергетическим характеристикам эти ЭВВ не уступают более дорогим промышленным ВВ (табл. 1).
По результатам исследования технологии взрывания различными ВВ предложен их рациональный ассортимент для пород карьеров НГМК (табл. 2), который использован в разработке
проектных решений строительства прикарьерного пункта подготовки и производства эмульсионных взрывчатых составов. Сравнительной технико-экономической оценкой предложений различных фирм по организации собственного производства ЭВВ выбран проект поставки технологии и оборудования, предложенного компанией «ORICA» (Германия).
В рамках приведенной концепции предложена схема оптимизации БВР, основанная на энергетических характеристиках и стоимости используемого ВВ, а также рациональном размещении заряда ВВ в массиве.
Для этого произведено районирование пород карьера по удельной энергии, затраченной при взрывной отбойке, в результате которой выделен ряд зон с интервалом изменения от 1,95 до 6,2 МДж/м3. Для каждой зоны установлено оптимальное значение удельной энергии Аопт
Так как эти величины получены при различных значениях сетки расположения скважин, длины заряда и забойки, целесообразно рассмотреть возможность изменения этих параметров.
Сетка расположения скважин привязана к системе опробования, принятой на карьере, и зависит от ряда показателей (вес пробы, достоверность и т.д.). Таким образом, в рудной и руднопородной зоне этот параметр не подлежит изменению в процессе оптимизации БВР. Вариации сетки скважин возможны в породной зоне в зависимости от энергетических характеристик применяемого ВВ. В этом случае должны выполняться условия:
84
У (С + С ) ^ min
V бур взр '
' , (2) У ^ Л
^ ±1 I ' опт
1
где Сбур, Свзр - стоимость соответственно буровых и ВР, сум/м3; qi -удельный расход .-го типа ВВ, кг/м3; Е. - объемная концентрация энергии .-го типа ВВ, Дж/кг.
Для рудной и рудно-породной зон выражение (1) преобразуется:
У (ч,С,) ^ min
1 , (3)
У (^Д ) ^ Аопт 1
где С. - стоимость ВВ .-го типа, сум/кг.
Большое влияние на результат взрыва оказывает отношение длины заряда 1з в скважине к длине 1с последней. Для карьера Му-рунтау среднее значение 1з/1с составляет 0,58^0,7 в зависимости от высоты взрываемого уступа и применяемого ВВ. Порода, прилегающая к скважине по длине колонки забоечного материала, не подвергается непосредственному воздействию взрыва. Ее дробление в основном происходит в результате падения отбитой горной массы. Именно из верхней части уступа получают наибольшее количество негабаритных кусков. Проведенные на карьерах США экспериментальные исследования показали, что минимальная длина забойки, при которой исключается ее выброс из скважины, составляет 16 диаметров заряда, что подтверждено в условиях карьера Мурунтау и составляет 3,45; 4,0 м в зависимости от применяемого долота.
С целью уменьшения зоны нерегулируемого дробления в верхней части уступа для всех типов пород карьера целесообразно формировать заряды в скважинах с минимальным забоечным пространством (для уступов высотой 10 м - 3,5.. .4 м; для 15 м - 4,5.. .5 м).
В этом случае для всех технологических зон карьера при равных диаметре и сетке взрывных скважин удельный расход ВВ будет одинаковым. Оптимизация взрывной отбойки производится путем регулирования удельной энергии заряда путем сочетания в нем ВВ с различными значениями объемной
Рис. 1. Структурная схема алгоритма оптимизации буровзрывных работ
концентрации энергии при применении промышленных ВВ или изготовлении СЗМ Нобилита или Нобелана с необходимыми энергетическими характеристиками.
Практически алгоритм расчета выглядит следующим образом (рис. 1). После введения в программу исходных данных о принадлежности взрываемого блока к определенной зоне, сетке скважин, диаметре заряда, высоте уступа формируется колонка заряда из наиболее дешевого ВВ. Для карьера Мурунтау это ВВ собственного изготовления - игданит. Далее производится расчет удельной энергии при взрыве этого заряда, который сравнивается с оптимальной удельной энергией для этой зоны. Если результат удовлетворяет условию 3, он принимается для дальнейших расчетов. Если условие нарушено, то в зависимости от характера нарушения программа производит корректировку сетки расположения взрывных скважин (по условию 2) или в состав заряда вводится ВВ промышленного производства с более высокой объемной концентрацией энергии (гранулит АС-4 или граммонит 79/21). После расчета всех блоков, подлежащих взрыву, программа выдает общий расход ВВ по типам.
При использовании на ВР промышленных ВВ алгоритм имеет недостаток, связанный с особенностью их применения на горных предприятиях. Шаг ввода в заряд промышленного ВВ должен быть кратен весу единичной заводской упаковки. Так как вес мешка в зависимости от условий поставки конкретного ВВ колеблется от 40 до 50 кг (для гранулита АС-4 и граммонита 79/21 составляет 42 кг), точность подбора оптимальной удельной энергии заряда значительно снижается. На практике это означает увеличение выхода некондиционной фракции горной массы, либо снижение экономической эффективности БВР.
Этот недостаток исключается в результате перехода на эмульсионные ВВ нового поколения. Технология производства обеспечивает возможность регулирования взрывных характеристик за счет изменения рецептуры и плотности эмульсии; диапазон регулирования объемной концентрации энергии по тротиловому эквиваленту возможен в пределах 0,7-1,1. В результате участок алгоритма оптимизации БВР, отвечающий за формирование комбинированного заряда с заданной удельной концентрацией энергии, трансформируется в подпрограмму определения необходимых энергетических характеристик ЭВВ и составления заказа на изготовление расчетного количества ЭВВ.
Приведенный алгоритм реализован с помощью языка Visual Basic на базе стандартного пакета приложений Microsoft, что является главным достоинством программы, так как обеспечивает ее доступность для широкого круга пользователей.
Оценка гранулометрического состава производилась в рудных и породных экскаваторных забоях, а также на ленте ЦПТ после прохождения горной массы через ДПП известным методом косоугольной фотопланиметрии [3], заключающемся в прямом методе оценки кусковатости по поверхности развала взорванной горной массы в забоях посредством ее фотографирования. Отмеченный метод оценки гранулометрического состава выбран как наиболее простой, оперативный и технологичный.
По результатам обработки снимков получены гистограммы распределения взорванных кусков по фракциям, а также расчетные значения среднего куска Dcp.
2 2 2
лУ(16 -14,75) 0,08 + (14 +14,75) 0,39 + (15,5 -14,75) 0,29 +
Квар - 14,75
(4)
Оценивая качество дробления при взрывании зарядами ЭВВ и граммонита, можно сделать вывод о том, что с переходом ВР на применение эмульсионных ВВ в комплексе с неэлектрической системой инициирования (СИ) «Динашок», не наблюдается ухудшения степени дробления. В связи с этим целесообразно сравнить качество дробления двух массовых взрывов (блок № 72/81 и блок № 49). Оба взрыва выполнены практически в однотипных породах и с равными значениями удельных расходов ВВ. Так, например, блок № 72/81 - в основном легковзрываемые породы, применялись комбинированные скважинные заряды Нобелит 2030 + Нобелан 2080, удельный расход ВВ - 0,93 кг/м3; рудный блок № 49 - легко- и средневзрываемые породы, применялись комбинированные заряды - граммонит 79/21 + игданит, удельный расход ВВ - 0,96 кг/м3.
Как видно из сравнения гистограмм (рис. 2) грансостава двух взрывов, при переходе на взрывание эмульсионными ВВ в комплексе с системой инициирования «Динашок» отмечается тенденция снижения среднего диаметра взорванного куска (14,5 против 16,8 см).
Маркшейдерские замеры не обнаружили завышений по подошве уступа, превышающих установленный на карьере стандарт +0,5 м.
^ 55
-100 +100 +200 +300 +400 +500 +600 +700 +800 +900 +1000
Размеры взорванных кусков, мм
Сравнение гранулометрических составов при взрывании
комбинированными зарядами:
ЭВВ (Нобелит + Нобелан)
Г раммонит 79/21 + игданит
к
я
3
л
■&
«
о
X
Я
т
9
I I,
-100 +100 +200 +300 +400 +500 +600 +700 +800 +900 +1000
Распределение дробленых кусков на ленте ЦПТ, мм Рис 3 Гистограмма распределения дробленых кусков на ленте ЦПТ
При взрывании зарядами ЭВВ наблюдается несколько больший выход мелких и средних фракций, что объясняется большими значениями скорости детонации этих зарядов (Нобелит 2030 + Но-белан 2080) по сравнению с комбинированными зарядами - грам-монит 79/21 + игданит.
Методом фотопланиметрии выполнен анализ грансостава на ленте ЦПТ. Распределение кусков по крупности на ленте ЦПТ представлено гистограммой на рис. 3. Как видно из гистограммы, средний диаметр куска на ленте Dср(цПТ)«82 мм. Оценивая отношения:
Размер среднего куска, см
Выход фракции -10 см, % Выход фракции + 20 см, %
Рис. 4. Экспресс-метод определения гранулометрического состава взорванной горной массы по выходу фракции — 10 см (а) и Л-20 см (б)
О -I-------------1-----------Г------------1-----------т-----------1----------—I-----------Т ----------1
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Год
Рис. 5. Простои комплекса ЦТП из-за попадания негабарита и заштыбовки
рср(1) _ 145 _ 1 77 • ^(2) _ 280 _ 34. ^ср(2) _ _ 168 _ 2 05
^ 82 ’ ’ ^ 82 ’ ’ ^ 82 ’ ’
ср(ЦПТ) ср(ЦПТ) ср(ЦПТ)
видно, что степень дробления и, как следствие, энергозатраты на
этот процесс возрастают с ростом величины среднего куска взорванной горной массы.
По результатам проведенных исследований установлены зависимости размера среднего куска взорванной горной массы от распределения кусков по фракциям, позволившие предложить экспресс-метод оценки грансостава в экскаваторных забоях. Его суть заключается в рассеивании порции взорванной горной массы на грохоте, и по выходу определенной фракции (-10 или +20 см) - определение размера среднего куска по рис. 4.
Анализ потерь производительности комплексом ЦПТ из-за попадания негабарита и заштыбовки (рис. 5) показал резкое снижение простоев по этой причине.
Фактические результаты внедрения на карьерах комбината эмульсионных взрывчатых составов собственного производства показывают следующее.
Общее потребление ЭВВ составило 8285 т. Суммарные затраты на производство и заряжание составили 1365512 тыс. сум.
Средневзвешенная производственная себестоимость 1 т ЭВВ на карьерах комбината составила 169,9 долл/т.
Таким образом, при средневзвешенной цене 1 т промышленных ВВ (граммониты, гранулиты, МАНФО), применявшихся ранее на карьерах комбината, равной -500 долл/т. [4], стоимость ЭВВ собственного производства сокращается в 2,9 раза. При этом исключен объем перевозок на базисные склады ВМ горных предприятий взрывоопасных грузов железнодорожным транспортом, исключен тяжелый физический труд при подготовке ВМ, транспортировке и заряжании их на карьерах, улучшены условия снабжения карьеров ВВ, снижены загазованность карьера от воздействия ВР и их отрицательное воздействие на окружающую среду.
Изложенные результаты исследований подтверждают перспективность и экономическую целесообразность внедрения на карьерах НГМК технологии взрывания эмульсионными ВВ собственного производства на основе компонентов, производимых в республике Узбекистан
------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мальгин О.Н., Сытенков В.Н., Рубцов С.К. Оптимизация типов взрывчатых веществ для карьера Мурунтау. Записки горного института, том 148 (часть 1), Санкт-Петербург, 2001, с. 197-199.
2.. Рубцов С.К., Гончаров В.В., Салихов Р.Р. и др. Применение простейших и эмульсионных ВВ собственного изготовления на карьере «Мурунтау». Горный журнал. Спецвыпуск, 2002, с. 94-98.
3. Барон Л.И. Кусковатость и методы ее измерения. Изд. АН СССР. -М.:
1960.
4. Окончательный отчет по контракту № 327-Н за 2002 г. Арх. № 225-02. Фонды ВНИПИпромтехнологии.
— Коротко об авторах ----------------
Коломников С. С. - рудник Mурунтау HrMK.
