Автореферат Мырзахметова С.С.


УДК 622.272                                                                                                                      На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МЫРЗАХМЕТОВ САЙФИЛМАЛИК СЕРИКБАЕВИЧ

 

 

Повышение эффективности буровзрывных работ при  проходке

подземных горных выработок секционными зарядами

 

 

 

25.00.22 – Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

 

 

 

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

 

 

 

 

                                                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы, 2009

 

 

Работа выполнена в Казахском национальном техническом университете

 имени К.И. Сатпаева

 

 

Научный руководитель:             доктор технических наук,

профессор Юсупов Х.А.

                                                                 

 

Официальные оппоненты:            доктор технических наук,

профессор Алибаев А.О.

 

кандидат технических наук,

доцент Съедин В.Ф.

 

Ведущая организация:                Институт горного дела им. Д.А.Кунаева

 

 

 

Защита состоится ''30'' июня 2009 года в 16.30 часов на заседании диссертационного совета Д 14.61.23 при КазНТУ им. К.И.Сатпаева по адресу: 050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22, НК, конференц. зал. Факс (727)2576437, тел. (727)257-69-01, GMI@KAZNTU.SCI.KZ

     

 

 

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КазНТУ                            им. К.И.Сатпаева, по адресу: 050013, глматы, ул.Сатпаева, 22, ГМК

 

 

 

 

 

 

 

Автореферат разослан ''       ''                     2009  года.

 

 

 

               

 

 

Ученый секретарь диссертационного совета                               И.Н. Столповских

 

 
                                                                                                      

ВВЕДЕНИЕ

 

Общая характеристика работы. Диссертация посвящена повышению эффективности проходки подземных горных выработок с применением секционных способов образования врубовых полостей.

Актуальность работы. Буровзрывные работы являются одним из главных процессов, определяющих эффективность очистных работ и системы разработки в целом.

В данное время на рудниках Республики Казахстан применяется отбойка с шпуровыми зарядами глубиной от 1,2-4,0 м. При этом коэффициент использования шпура составляет 0,65-0,85. Если учесть, что в последние время на многих рудниках Республики Казахстан стали применять современные самоходные буровые установки, способные бурить шпуры глубиной до 4-5 м., то возникает необходимость совершенствования технологий проведения горных выработок. До настоящего времени удлиненные шпуры применяли при отбойке руды на карьерах. При этом для повышения коэффициента использования энергии взрыва при применении сплошного или рассредоточенного заряда используют многоточечное инициирование, что обеспечивает равномерное разрушение массива.

Одним из наиболее эффективных направлении является применение ярусных врубов, работа которых основана на использовании эффекта  искусственной породной запрессовки устья врубовых шпуров. Отличительной особенностью этого вруба является то, что заряды первого и второго ярусов размещаются в разных шпурах и в связи с этим они бурятся различной глубиной (шпуры первого яруса бурятся вдвое короче второго). При этом отсутствие оптимального соотношения между центральным компенсационным шпуром и шпурами первой и второй секции приводит к резкому снижению эффективности вруба этой конструкции при проведении горных выработок.

На основе ярусного (секционного) прямого вруба были разработаны секционно-призматический, комбинированный способ образования врубовой полости. При этих способах рабочему, находящемуся на значительном расстоянии от груди проходческого забоя, с самоходной буровой установкой затруднительно контролировать глубину заложения врубовых шпуров первой секции и осуществлять их бурение на одинаковую глубину по той причине, что они короче основных и врубовых шпуров второй секции.

Однако ряд вопросов связанных с повышением эффективности взрывных работ при использовании удлиненных зарядов осталась нерешенным. В связи с этим разработка технологии удлиненных секционных зарядов ВВ, позволяющей повысить коэффициент использования шпуров и снизить удельный расход ВВ является актуальной задачей.

Цель работы. Повышение эффективности буровзрывных работ при проходке подземных горных выработок за счет обоснования конструкции и параметров секционных зарядов.

Идея работы заключается в использовании удлиненных секционных зарядов для образования врубовых полостей на принципе установления предельного расстояния передачи детонации.

Задачи исследования:

1 Анализ и обобщение опыта шпуровой отбойки горных пород.

2 Определить рациональное расстояние передачи детонации от забойной к устьевой части удлиненного секционного заряда.

3 Установление влияния горно-технических факторов на величину коэффициента использования шпура при применении секционных зарядов.

4 Определение области применения секционных зарядов.

Методы исследования. При выполнении работы использовался комплексный метод исследований, включающий анализ и научное обобщение научно-технической информации и опыта буровзрывных работ горных предприятий, лабораторного и опытно-промышленного исследования по установлению эффективности буровзрывных работ удлиненными секционными зарядами с обработкой результатов экспериментов методами математической статистики.

Научные положение и результаты:

1 Технология отбойки горных пород  удлиненными секционными зарядами при проходке подземных горных выработок, основанная на предельном расстоянии передачи детонации, позволяет повысить коэффициент использования шпура на 10-12 % и снизить удельный расход ВВ на 12-15 %.

2 Коэффициент использования шпура при применении удлиненных секционных зарядов обратно пропорционален  глубине секции  удлиненных шпуров, крепости горных пород и прямо пропорционален сечению выработки.

3 Установленные области применения секционных зарядов во врубовых, во врубово-вспомогательных шпурах позволяют повысить эффективность БВР в зависимости от крепости отбиваемого массива и сечения забоя.

Научная новизна:

1 Предложена технология отбойки горных пород удлиненными секционными зарядами, основанная на предельно допустимом расстоянии передачи детонации, обеспечивающая повышение КИШ на 10-12 %.

2 Установлена зависимость коэффициента использования шпура от  глубины секционных врубовых шпуров, сечения забоя, сетки расположения шпуров, крепости горной породы при применении удлиненных секционных зарядов.

3 Обоснована область применения вариантов удлиненных секционных зарядов для различных сечений выработок и крепости отбиваемого массива.

Достоверность научных положений выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, подтверждается использованием апробированных методик проведения экспериментов и физического моделирования с проверкой их результатов в производственных условиях, оценкой погрешности методами математической статистики и удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

 

Практическая ценность заключается в:

1 Разработке технологии отбойки удлиненными секционными зарядами, позволяющими увеличить коэффициент использования шпура на 10-12 %, снизить удельный расход ВВ на 12-15 %.

2 Разработке паспортов буровзрывных работ с применением удлиненных секционных зарядов для различных горнотехнических условий.

 3 Установлении области применения различных вариантов удлиненных секционных зарядов.

Реализация выводов и рекомендации работы. Опытно-промышленные испытания исследований осуществлялись при отработке рудных залежей рудника «Таскора». Разработаны типовые паспорта буровзрывных работ для отбойки горных пород. Предложенная технология отбойки удлиненными секционными зарядами может быть использованы при проектировании и эксплуатации (проходке) горных выработок на подземных рудниках, отрабатывающих рудные тела с аналогичными горно-геологическими условиями.

Применение предлагаемой технологии позволит получить экономический эффект в сумме 3510000 тенге на 100 тыс. т. руды.    

Апробация работы. Основное содержание работы, научные положения и результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции  "Инновации в образовании,  науке и технике" (гишкек 2006), на  международной конференции "Геотехнология 2007: проблемы и пути устойчивого развития горнодобывающих отраслей промышленности" (г. Хромтау 2007), на международной научно-практической конференции “Научно-технические, духовные ценности в наследии мыслителей востока и А. Машани” (г. Алматы 2007), на заседаниях и на научных семинарах кафедры “Подземная разработка полезных ископаемых” Казахского Национального технического университета им. К.И. Сатпаева (2006-2008).

Диссертационная работа является обобщением научно-исследовательских работ, выполненных при участии автора в КазНТУ им К.И. Сатпаева в 2006-2008 гг. (номер госрегистрации 0106РК01250).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, из них 3 на международных конференциях и 3 статьи, из которых 2 без соавторов в изданиях, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере образования и нуки Министерства образования и науки РК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения с общим объемом 127 страниц. А также содержит 25 рисунков, 12 таблиц, 75 наименований использованной литературы, и приложения. 

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

Во введении показана актуальность проведения теоретических и экспериментальных исследований и дана общая характеристика работы.

В первом разделе приведено состояние горных работ на месторождении и анализ исследований по повышению эффективности буровзрывных работ

Большой вклад в повышение эффективности отбойки внесли видные ученые Баранов Е.И., Барон Л.И., Бронников Д.М., Ерофеев И.Е., Ефремов Э.Н., Замесов Н., Ибраев Ш.И., Кутузов Б.Н., Миндели Э.О., Покровский Г.И., Ракишев Б.Р., Раскильдинов Б.У., Тамбиев Г.И., Ханукаев А.Н., Цой С.В. и другие.

Во втором разделе приведена предлагаемая технология отбойки горного массива удлиненными секционными зарядами и установлена зависимость передачи детонации забойной части заряда от влияющих факторов.

С целью повышения эффективности проходки предлагается отбойка слоев пород с применением удлиненных шпуровых зарядов. Этот способ не только дает возможность увеличить длину ухода забоя за один цикл, но и способствует повышению коэффициента полезного использования энергии взрыва за счет использования инертного материала, увеличивает КПД погрузочно-доставочных машин.

Сущность данного способа отбойки заключается в том, что  удлиненные  шпуры разбивают на устьевую и забойную секции.  В начале заряжают шпуры забойной секции, устанавливают устройство для инициирования и огнепроводный шнур (Рисунок 1). После зарядки забойной секции в  шпуры помещают  полиэтиленовые ампулы с инертным материалом. Длина рассредоточения должна быть больше расстояния передачи детонации между зарядами устьевой и забойной секций. Затем осуществляют зарядку устьевой секции, в которую помещают аналогичное устройство для инициирования с огнепроводным шнуром. Время замедления инициирования определяют:

 

 с,                                                    (1)

 

где l – длина огнепроводного шнура забойной секции,

lдлина огнепроводного шнура устьевой секции,

Vвремя горения огнепроводного шнура.

 

Длина огнепроводного шнура забойной секции должна быть больше длины огнепроводного шнура устьевой секции, но с учетом того, чтобы шнур успевал прогорать до того как взорвется заряд устьевой секции.

Для применения предложенного способа отбойки необходимо определить расстояние передачи детонации через влияние.

Для установления расстояния передачи детонаций между зарядами устьевой и забойной секций проведены эксперименты, в которых взрывы велись при горизонтальном расположении шпуров, длина шпуров изменялась от 2,2-4,0 метра, диаметр шпура составлял 36-40 мм. В качестве инертного материала были использованы полиэтиленовые ампулы, наполненные песком, длина рассредоточения изменяли от 30 см до 120 см. Тип ВВ - аммонит №6ЖВ, способ взрывания - электроогневой.

 

 

 

1-заряд забойной секции; 2-патрон боевик забойной секций; 3-инертный промежуток; 4-заряд устьевой секций; 5-патрон боевик устьевой секции; 6-забойка; 7-огнепроводный шнур;

Рисунок 1 – Шпур заряженный секционным способом

 

Как видно из таблицы 1 при массе заряда ВВ 0,75 кг и диаметре шпура 36 мм минимальная длина инертного промежутка, при которой детонация не передается к забойной секций равна 0,6 м, при массе заряда ВВ 1,0 кг и диаметре шпура 40 мм длина составляет 1,1 м, при весе заряда ВВ 1,2 кг и при диаметре 40 мм, соответственно длина инертного промежутка равна 1,2 м.

 

Таблица 1 – Результаты проведенных экспериментальных взрывов     

Глубина шпура, м

Диаметр шпура, м

Длина инертного промежутка, м

Кол-во ВВ устьевой секции, кг

Переход детонаций

1

2,2

0,036

0,5

0,75

Да

2

2,2

0,036

0,6

0,75

Нет

3

2,2

0,036

0,7

0,75

Нет

4

3,2

0,04

1,0

1,0

Да

5

3,2

0,04

1,1

1,0

Нет

6

4,0

0,04

1,2

1,2

Нет

7

4,0

0,04

1,1

1,2

да

 

По результатам отработки данных экспериментальных взрывов методами математической статистики получена эмпирическая формула зависимости длины инертного промежутка от количества ВВ устьевой секции, глубины и диаметра шпура.

Lи.пр.=1,56 – 20,55·Qвв+ Lш+81,25·dш, м.,                           (2)

 

где Qвв – количество ВВ устьевой секций, кг, 0,75 ≤ Qвв ≤ 1,2 ;

       Lш – глубина шпура, м, 2,2Lш ≤ 4,0;

       dш – диаметр шпура, м, 0,36 ≤ dш ≤ 0,40.

Рисунок 2 – Зависимость длины инертного промежутка между секциями (Lи.пр.) от массы заряда ВВ устьевой секции (QВВ)

 

На рисунке 2 показано изменение длины инертного промежутка в зависимости от заряда устьевой секции. В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что расстояние передачи детонации от активной  к пассивной части заряда зависит от типа применяемого инертного материала, количества ВВ и диаметра шпура.

В третьем разделе исследовано влияния различных факторов на коэффициент использования шпура при применении секционных зарядов.

С целью исследования влияния длины удлиненных шпуровых зарядов на КИШ были проведены экспериментальные работы в лабораторных, затем в производственных условиях.

Сначала экспериментальные работы были проведены с применением удлиненных зарядов только во врубовых шпурах, затем - во врубовых и вспомогательных шпурах, при этом глубина шпура изменялось от 3 до 5 метров. Результаты экспериментальных работ приведены в таблице 2. Из таблиц видно, что при обычной зарядке шпуров, КИШ резко снижается с увеличением длины шпура, а при применений удлиненных зарядов, как во врубовых, так и вспомогательных снижается незначительно.

Например, при увеличении длины обычного заряда с 3 до 5 м КИШ снижается с 0,79 до 0,67, при применении удлиненного заряда во врубовых шпурах длинной с 3  до 5 м, КИШ составляет соответственно 0,88 и 0,8, а когда используются удлиненные заряды во врубовых и вспомогательных шпурах, КИШ соответственно составил 0,95 и 0,91. Если при обычной зарядке КИШ снижается на 15 %, то при применении удлиненного заряда соответственно 9% и 4%.

Математической обработкой данных проведенных исследований получены эмпирические формулы определения КИШ при изменении глубины шпура от 3 м до 5м:

– при заряжании обычным способом:

 

,                                           (3)

 

– при заряжании удлиненными секционными зарядами только врубовых шпуров:

,                                             (4)

 

 – при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых и вспомогательных шпуров:

,                                           (5)

 

где величина достоверности аппроксимации равна 1;

         – коэффициент использования шпура,

       – длина шпуров, 3 ≤  ≤ 5.

На рисунке 3 приведены зависимости КИШ от глубины шпура при различных способах отбойки.

 

,м

 

1-обычный способ отбойки; 2-врубовые шпуры отбиваются секционно; 3-врубовые и вспомогательные шпуры отбиваются секционно

Рисунок 3 – Зависимость КИШ  (η) от глубины шпура (L)

 

Анализ исследований показал, что при использовании  удлиненных шпуровых зарядов повышается КИШ в среднем на 12-18%.

Для сравнения указанного способа отбойки с обычными зарядами были проведены экспериментальные исследования в производственных условиях на руднике "Таскора". Сначала отбойка велась с применением удлиненных зарядов только во врубовых, затем во врубовых и вспомогательных шпурах. При этом изменялась сетка расположения шпуров от 0,3 м2 до 1,68 м2 и глубина шпура от 3 м до 5 м (Таблица 2).

 

Таблица 2 – Результаты проведенных экспериментальных взрывов

Sш

Длина шпура, м

КИШ при обычном заряде

КИШ при удлиненном заряде во врубовых шпурах

КИШ при удл. заряде во врубовых и вспомогательных шпурах

1

2

3

4

5

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

3

3,5

4

4,5

5

0,823

0,793

0,763

0,733

0,703

0,92

0,9

0,87

0,86

0,84

0,99

0,98

0,97

0,96

0,95

0,48

0,48

0,48

0,48

0,48

3

3,5

4

4,5

5

0,8068

0,7768

0,7468

0,7168

06868

0,9

0,88

0,86

0,84

0,82

0,97

0,97

0,95

0,94

0,93

0,71

0,71

0,71

0,71

0,71

3

3,5

4

4,5

5

0,79

0,76

0,73

0,7

0,67

0,88

0,86

0,84

0,82

0,8

0,95

0,94

0,93

0,92

0,91

0,99

0,99

0,99

0,99

0,99

3

3,5

4

4,5

5

0,76

0,73

0,7

0,67

0,64

0,85

0,83

0,8

0,79

0,77

0,91

0,91

0,89

0,89

0,87

1,68

1,68

1,68

1,68

1,68

3

3,5

4

4,5

5

0,6988

0,6688

0,6388

0,6088

0,5788

0,78

0,76

0,73

0,72

0,7

0,84

0,83

0,82

0,81

0,8

 

Как видно из таблицы 2 и рисунка 4 при длине шпура 4 м и увеличении сетки расположения шпуров от 0,3 до 1,68 м2 КИШ при обычной зарядке снижается от 0,76 до 0,64, а при зарядке удлиненными врубовыми и врубовыми с вспомогательными шпурами соответственно от 0,87 до 0,73 м2 и от 0,97 до 0,82 м2. Обработка данных экспериментов позволила получить эмпирические формулы определения зависимости КИШ от сетки расположения шпуров:

 

- при заряжании обычным способом:

 

,                                (6)

 

где  – коэффициент использования шпура,

      – величина сетки расположении шпура, 0,3 ≤ Sш ≤ 1,68.

 

– при заряжании удлиненными секционными зарядами только врубовых шпуров:

,                               (7)

 

– при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых и вспомогательных шпуров:

                                  ,                                    (8)

1-обычный способ отбойки; 2-врубовые шпуры отбиваются секционно; 3-врубовые и вспомогательные шпуры отбиваются секционно

Рисунок 4 – Зависимость КИШ при длине шпура 4 м от сетки расположения шпуров (Sш)

 

В результате анализа данных экспериментальных работ можно сделать вывод, что на коэффициент использования шпура влияет как длина шпура, так и сетка расположение шпуров. Наиболее эффективным способом отбойки с увеличением глубины шпура является применение удлиненных зарядов как во врубовых так и в вспомогательных шпурах.

Анализ влияния сечения выработки на коэффициент использования шпура показал, что при увеличении сечения выработки от 2,7 м2 до 7,0 м2 КИШ соответственно возрастает с 0,80 да 0,87.

   Для определения  зависимости КИШ от способа образования врубовой полости  в сечениях выработки  при предлагаемой технологии были проведены экспериментальные работы в лабораторных условиях. При этом длина шпура оставалась неизменной и равнялась 4 метрам.

Для определения зависимости КИШ от способа образования врубовой полости удлиненными секционными зарядами (рисунок 5) сначала заряжались только врубовые шпуры (I – вариант), затем врубовые вместе с вспомогательными шпурами (II – вариант). Результаты эксперимента приведены в таблице 3.

 

 

I вариант – Секционно заряжены          II вариант – Секционно заряжены

врубовые шпуры (1, 2, 3, 4)                    врубовые и вспомогательные шпуры                            

                                                                   (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8).

Рисунок 5 – Варианты заряжения шпуров

 

Таблица 3 Результаты экспериментальных работ

Сечение выработки (S), м2

КИШ при заряжении удл. секц. зарядами врубовых шпуров ()

КИШ при заряжении удл. секц. зарядами врубовых и вспомогательных шпуров ()

6

0,84

0,94

6,9

0,84

0,94

8

0,85

0,95

10

0,87

0,96

10,5

0,88

0,96

12

0,9

0,97

12,3

0,9

0,97

14

0,92

0,97

 

Как видно из результатов экспериментальных работ при заряжении удлиненными секционными зарядами только врубовых шпуров с увеличением сечения выработки КИШ равномерно возрастает. При заряжении секционными зарядами врубовых и вспомогательных шпуров с увеличением сечения выработки до 12 м2 КИШ возрастает с 0,94 до 0,97. Дальнейшее увеличение сечения выработки не приводит к возрастанию КИШ. Из этого можно сделать вывод о том, что удлиненные секционные заряды во врубовых и вспомогательных шпурах целесообразно применять до сечения забоя 12 м2. Обработкой данных экспериментальных работ получены эмпирические зависимости КИШ от сечения забоя при различных вариантах заряжания шпуров (рисунок 6):

 – при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых шпуров:

                                 (9)

величина достоверности аппроксимации равна 0,9899;

 

– при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых и вспомогательных шпуров:

                               (10)

величина достоверности аппроксимации равна 0,9832;

где – коэффициент использования шпура,

      – сечение выработки, 6 ≤  ≤ 14.

м2

 

I вариант

 

II вариант

 

Рисунок 6 – Зависимость КИШ от сечения выработки (S)

 

Одним из факторов, влияющих на показатель отбойки является крепость горных пород.

Анализ влияния крепости пород на КИШ показал, что в породах с коэффициентом крепости 12-14 обеспечивается КИШ не менее 0,8 при глубине шпуров 2,2-2,7 м. Увеличение глубины шпуров при этой крепости приводит к снижению КИШ.

С целью исследования влияния крепости горных пород на КИШ при применении удлиненных секционных зарядов были проведены производственные экспериментальные работы на руднике “Таскора”, где руды и породы устойчивые, не склонные к вспучиванию, размоканию, самовозгоранию. Коэффициент крепости руд и вмещающих пород f=12-18 по шкале проф. М.М.Протодьяконова.

При проведении экспериментальных работ изменялся способ образования врубовой полости для различной крепости горных пород, а длина шпуров и сечение забоя оставались неизменными и соответственно составляли l=4 м, S=9,8 м2. Результаты экспериментальных работ представлены в таблице 4.

Как видно из таблицы 4 при изменении крепости горных пород от 12 до 17 КИШ при обычном заряжании врубовых шпуров снижается с 0,74 до 0,69, а при заряжании удлиненными секционными зарядами только врубовых шпуров с 0,89 до 0,86 и при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых и вспомогательных шпуров  с 0,95 до 0,94.

 

Таблица 4 – Результаты экспериментальных работ

Крепость горных пород

КИШ при заряжании удл. секц. зарядами врубовых шпуров

КИШ при заряжании удл. секц. зарядами врубовых и вспомогательных шпуров

КИШ при обычном заряжании шпуров

12

12

12

12

15

15

15

15

17

17

17

17

0,89

0,89

0,90

0,88

0,85

0,87

0,88

0,89

0,86

0,86

0,84

0,86

0,95

0,96

0,97

0,97

0,95

0,95

0,95

0,96

0,94

0,93

0,95

0,94

0,74

0,75

0,74

0,74

0,72

0,71

0,71

0,73

0,70

0,68

0,71

0,69

 

Как видно из таблицы 4 при изменении крепости горных пород от 12 до 17 КИШ при обычном заряжании врубовых шпуров снижается с 0,74 до 0,69, а при заряжании удлиненными секционными зарядами только врубовых шпуров с 0,89 до 0,86 и при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых и вспомогательных шпуров  с 0,95 до 0,94.

Обработкой данных экспериментальных работ получены эмпирические зависимости КИШ от крепости горных пород:

– при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых шпуров:

n = 0,0003f2 - 0,0157f + 1,03 ,                                 (11)

– при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых и вспомогательных шпуров:

n = -0,0003f2 + 0,0057f + 0,94 ,                               (12)

где: – коэффициент использования шпура;

       fкрепость горных пород (12≤f≤18).

Зависимость КИШ от крепости горных пород при различных способах заряжания приведены на рисунке 7.

 

 

2

 

1

 

3

 

1-при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых шпуров;        2-при заряжании удлиненными секционными зарядами врубовых и вспомогательных шпуров; 3-при обычном заряжании шпуров

Рисунок 7  – Зависимость КИШ от крепости горных пород

 

Как видно из таблицы КИШ снижается прямо пропорционально крепости. При применении удлиненных секционных зарядов разница между значениями КИШ при f=12 и f=17 не значительная и равняется при заряжании удлиненными секционными зарядами только врубовых шпуров 3%, при заряжании врубовых и вспомогательных шпуров 2%.

В четвертом разделе определена область применения секционных зарядов и приведена экономико-математическая модель отбойки при проходке горных выработок.

Для определения области применения вариантов заряжания удлиненных секционных зарядов после обработки данных экспериментальных работ проведенных как в лабораторных, так и производственных условиях пришли к выводу, что максимальное значение КИШ достигается при заряжании удлиненными зарядами только врубовых шпуров при сечении забоя более 12 м2 и крепости породы менее 12 по шкале профессора М.М. Протодъяконова.

Вариант заряжания удлиненными зарядами врубовых и вспомогательных зарядов целесообразно использовать при сечении забоя менее 12 м2 и крепости породы более 12.

 

 

Заключение

 

В диссертационной работе изложены научно обоснованные технические и технологические решения по совершенствованию буровзрывных работ за счет  применения удлиненных секционных зарядов, использование которых обеспечивает решение важной народно-хозяйственной задачи по повышению эффективности буровзрывных работ при подземной разработке полезных ископаемых.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем.

1 Предложен способ отбойки горного массива удлиненными секционными зарядами,  сущность которого заключается в том, что  удлиненные  шпуры разбивают на устьевую и забойную секций.  В начале заряжают шпуры забойной секции, устанавливают устройство для инициирования и огнепроводный шнур. После зарядки забойной секции в  шпуры помещают  полиэтиленовые ампулы с инертным материалом. Затем осуществляют зарядку устьевой секции, в которую помещают аналогичные устройства для инициирования с огнепроводным шнуром. Данный способ отбойки способствует повышению коэффициента полезного использования энергии взрыва и увеличению коэффициента использования шпура.

2 Определено рациональное расстояние передачи детонации между зарядами устьевой и забойной части шпура при применении инертного материала для разделения зарядов. Например при длине, диаметра шпура и массе заряда устьевой секции 3,2 м, 0,04 м и 1 кг соответственно рациональная длина инертного промежутка должна составлять 1,1 м.

3 Установлены закономерности влияния глубины шпура, сечения забоя, сетки расположения шпуров, крепости горных пород на коэффициент использования шпура при применении удлиненных секционных зарядов.

4 Установлены рациональные варианты заряжания шпуров для различных горно-геологических и горнотехнических условий и их влияние на коэффициент использования шпура.

5 Разработана экономико-математическая модель отбойки горных пород удлиненными зарядами, включающая в себя затраты на бурение, заряжание, первичное и вторичное дробление.

6 Установлены область применения различных вариантов заряжания удлиненных шпуров в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий. При заряжании удлиненными зарядами только врубовых шпуров максимальное значение КИШ достигается при сечении забоя более 12 м2 и крепости породы менее 12 по шкале профессора М.М. Протодъяконова.

Вариант заряжания удлиненными зарядами врубовых и вспомогательных шпуров целесообразно использовать при сечении забоя менее 12 м2 и крепости породы более 12.

7 Для условий рудника «Таскора» разработаны типовые паспорта буровзрывных работ для проходки горных выработок, которые могут быть использованы при проектировании и проходке выработок подземных выработок с аналогичными горно-геологическими условиями.

8 Результаты диссертационной работы были использованы на руднике «Таскора» с ожидаемым экономическим эффектом 351000 тенге на 100000 тонн руды, при котором коэффициент использования шпура увеличился в среднем на 10-12 %, удельный расход в среднем снизился на 12-15%.

 

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

 

1 Юсупов Х.А., Мырзахметов С.С., Определения расстояния передачи детонаций // Труды международной научно-технической конференции  "Инновации в образовании,  науке и технике". – Бишкек. – 2006. –С.458-440.

2 Юсупов Х.А, Мырзахметов С.С. Зависимость передачи детонации от влияющих факторов // Труды международной конференции "Геотехнология 2007: проблемы и пути устойчивого развития горнодобывающих отраслей промышленности". Хромтау. –2007. С. 466-467.

3 Мырзахметов С.С. Исследование влияния глубины секционных шпуров на коэффициент использования шпура //  Новости науки Казахстана. – Алматы: Каз.госНТИ, 2007. Вып. 2. С. 23-25.

4 Мырзахметов С.С., Юсупова Б.Р. Влияние сетки расположения шпуров на параметры отбойки при удлиненных шпурах // Труды международной научно-практической конференции. «Научно-технические, духовные ценности в наследии мыслителей востока и А.Машани». Часть IIАлматы. – 2007. – С. 211-214.

5 Мырзахметов С.С. Исследование влияния сечения выработки на коэффициент использования шпура при применении секционных зарядов // Горный журнал Казахстана, №3. – Алматы. – 2008. – С . 21-22.

6 Юсупова Б.Р., Мырзахметов С.С. Исследование влияния крепости пород на КИШ при секционном взрывании // Сборник научных трудов института геомеханики и освоения недр НАН КР, №8. –Бишкек. 2008. – С . 161-164.   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мырзахметов Сайфилмалик Серикбайұлының «Секциялық оқтамдармен тау-кен қазбаларын өту кезінде бұрғыаттыру жұмыстарының тиімділігін жоғарылату» атты 25.00.22 – «Геотехнология» (жерастылық, ашық және құрылыстық) мамандығы бойынша техника ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін дайындалған диссертациясының

 

Түйіні

 

Зерттеу нысаны.  Жерасты тау-кен қазбаларын үңгілеудің секциялық тәсілі.

Жұмыс мақсаты. Секциялық оқтамдардың құрылымы мен параметрлерін негіздеу арқылы жерасты  тау-кен қазбаларын өту кезінде бұрғыаттыру жұмыстарының тиімділігін жоғарылату.

Зерттеу әдістері. Жұмысты орындау барысында тау-кен кәсіпорындарындағы бұрғыаттыру жұмыстары тәжірибесі мен ғылыми-техникалық ақпараттарды талдау және ғылыми негіздеу, ұзартылған секциялық оқтамдармен бұрғыаттыру жұмыстарының тиімділігін анықтаудағы зертханалық және тәжірибелік-өндірістік зерттеулер нәтижесін математикалық статистика әдістерімен өңдеу кіретін кешенді әдіс қолданылды.

Қорғауға ұсынылатын негізгі ғылыми қағидалар мен нәтижелер:

1 Дүмпу берілісінің шектік қашықтығын анықтау негізінде шпурды пайдалану коэффициентін 10-12 % жоғарылататын және ЖЗ меншікті шығынын 12-15 %  кемітетін тау-кен жыныстарын ұзартылған секциялық оқтамдармен уату технологиясы жасалды.

2 Ұзартылған секциялық оқтамдарды қолдану кезінде шпурды пайдалану коэффициенті ұзартылған шпурлар секциясының тереңдігіне, тау жыныстарының беріктігіне кері пропорционал және қазба қимасына тура пропорционал болады.

3 Уатылатын массивтің және забойдың қимасына байланысты үңгілік, үңгілі және көмекші шпурларда секциялық оқтамдарды қолдану аумағы анықталды.

Сонымен қатар оқтамдарды бөлу үшін инертті материалдарды пайдалану кезінде шпурдың сағасында және оқталатын бөлігіндегі оқтамдар аралығында дүмпу берілісінің оңтайлы қашықтығы анықталды. Мысалы, шпурдың ұзындығы, диаметрі және сағалық секциядағы оқтамның салмағы, тиісінше 3,2 м, 0,04 м және 1 кг болғанда инертті аралықтың оңтайлы ұзындығы 1,1 м құрауы тиіс.

Бұрғылау, оқтау, алғашқы және екіншілік ұсақтауға жұмсалатын шығындарды есепке ала отырып ұзартылған оқтамдармен тау жыныстарын уатудың экономико-математикалық моделі жасалды.

Әр алуан тау-кен геологиялық шарттар үшін жерасты қазбаларын өту үшін бұрғы аттыру жұмыстарының типтік төлқұжаттары ұсынылады.

Негізгі құрылымдық, технологиялық және техникалық пайдалану сипаттамалары. Қазіргі кезде Қазақстан Республикасында тау-кен жыныстарын уату үшін 1,2-4,0 метрлі шпурлық оқтамдарды пайдалнады. Егерде де соңғы уақытта көптеген кеніштер шпурды 4-5 метр тереңдікке дейін бұрғылай алатын қондырғыларды пайдалана бастағанын ескерсек, тау-кен қазбаларын өту технологиясын жаңарту маңызды болып отыр.

Осы қиындықтырды шешу үшін жерасты тау-кен қазбаларын ұзартылған секциалық оқтамдармен өту ұсынылып отыр.

Ұсынылып отырған тәсілдің құрылымы мынандай: бірінші шпурдың забойға жақын секциясы оқталып, қоздыру құрылғысы орнатылады. Соның артынша шпурға инертті материалмен толтырылған полиэтиленді ампулалар орнатылады. Осы инертті материалдың ұзындығы екі секцияның арасындағы дүмпу қашықтығынан үлкен болуы тиіс. Қолданылатын полиэтиленді ампулалар өзінің арзандылығымен, қарапайымдылығымен, төзімділігімен және шпурларды оқтау барысында уақыт үнемдеуге мүмкіншілік беретінімен ерекшелінеді.

 Екінші кезеңде шпурдың сағасына жақын секциясы оқталады. Алдында айтылғандай қоздыру құрылғысы орнатылады.

Шпурдың сағасына жақын секцияның оқтамы жарылғанда отпілте жанып өту керектігін ескере отырып, забойға жақын секцияның отпілтесін, шпурдың сағасындағы оқтамның отпілтесінен ұзындығы үлкен болуы керек.

Зерттеу барысында табылғандар:

-         шпурды пайдалану коэффициентіне әсер ететін факторларға тәулділігі;

-         үңгіні секциялық тәсілмен жасау технологиясы;

-         секциялық оқтамдар варианттарының қолдану аумағы анықтылды;

-         бұрғыаттыру жұмыстарының типтік төлқұжаты жасалды.

Енгізу дәрежесі. Ғылыми-зерттеулер жұмыстарының нәтижелері «Тасқора» алтын кенорнында қолдану үшін ұсынылды.

Енгізу бойынша ұсыныстар немесе ғылыми зерттеу жұмыстарын енгізу нәтижелері. Зертханалық және өндірістік зерттеулерді жүргізу нәтижесінде тау жыныстарын уату үшін бұрғыаттыру жұмыстарының типтік төлқұжаты  жасалды.

Қолдану аймағы. Тау-кен өндірісі.

Жұмыстың экономикалық тиімділігі немесе маңыздылығы.

Ұсынылған ұзартылған секциялық оқтамдармен уату технологиясы кен геологиялық шарттары берілген кенішке ұқсас кен денелерін қазатын жерасты кеніштерінде тау-кен қазбаларын (жүргізу) пайдалану және жобалау кезінде қолданылуы мүмкін.

Ұсынылған технологияны қолдану 100 мың т. кенге  351 000 тенге экономикалық тиімділік алуға мүмкіндік береді.

Зерттеу объектісінің дамуы туралы болжамды ұсыныстар. Ұсынылған технология және нәтижелер пайдалы қазындыларды жерасты әдісімен өндіру барысында қазбаларды жүргізу үшін қолдануға ұсынылады.

 

 

 

 

 

The resume

dissertations Myrzahmetov Saifilmalik Serikbaevich

on a theme «increase of efficiency blast-hole drilling works at tunnelling underground mountain developments by section charges» on

competition of a scientific degree of a candidate of technical sciences in specialisation 25.00.22 – «Geotechnology (underground, open and  construction)»

 

 

 

       Object of research. Section method of tunnelling underground mine working

       The work purpose. Increase of efficiency blast-hole drilling works at tunnelling of mountain roadway due to a substantiation of a design and parameters of section charges.

       Research methods. At performance of work the complex method of researches including the analysis and scientific generalization of the scientific and technical information and experience of blast-hole drilling works of the mountain enterprises, laboratory and trial research on an establishment of efficiency blast-hole drilling  works as the extended section charges with processing results of experiments by methods of mathematical statistics was used.

       Results of work.

1 The technology breaking rocks by the extended section charges on the basis of an establishment of limiting distance of transfer of the detonation is developed, allowing to raise of coefficient employment of blast hole on 10-12 % and to lower the specific charge of explosives on 12-15 %.

2 Сoefficient employment of blast hole at application of the extended section charges inversely proportional to depth of section extended blast hole, to a fortress of rocks also is directly proportional to section of development.

3 Scopes of section charges in coalcutter and easer from a fortress of a beaten off file and section of a face are established.

The rational distance of transfer of a detonation between charges mouth and hard-rock parts blast hole is certain at application of an inert material for division of charges. For example at length, diameter of blast hole  and weight of a charge устьевой section 3,2 of m, accordingly the rational length of an inert interval should make 0,04 m and 1 kg 1,1.       

The economic-mathematical model breaking rocks by the extended charges, including expenses for drilling, loading , primary and secondary crushing is developed.

For various mountain geological conditions typical passports БВ1 for tunnelling underground mountain developments are offered.

       The basic constructive, technological and technique-operational characteristics At present on mines of Republic Kazakhstan it is applied breaking with blast hole charges depth from 1,2-4,0 m. thus coefficient employment blasthole  makes 0,65-0,85. If to consider, that recently on many mines of Republic Kazakhstan began to apply the modern self-propelled chisel installations capable drily blasthole by depth up to 4,5 m there is a necessity of perfection of technologies of carrying out of mountain developments.

       For the decision of the given problem it is offered underground mountain developments extended by section charges.

       The essence of the given way breaking consists that extended blasthole  break on mouth and hard-rock section. In the beginning charge blasthole hard-rock section, establish the device for initiation and, a blasting cord. After charging hard-rock section in blasthole place polyethylene ampoules with an inert material. The length of dispersal should be more distances of transfer of a detonation between charges mouth and hard-rock section. Then carry out charging mouth section in which place the similar device for initiation with a blasting cord.

The length a blasting cord hard-rock section should be more a blasting cord mouth section, but in view of that the cord had time to burn through{smash up} before the charge mouth section will blow up.

       During research have been received:

- dependence of  coefficient employment blasthole  from influencing factors;

- the technology of a section method of formation  coalcutter cavities is developed;

- the scope of variants of a section method of tunnelling  developments is established;

- typical passports blast-hole drilling are developed;

Introduction degree. Results of research works have been resulted for use on gold-mining "Taskora"

Recommendations about introduction or results of introduction of research.

As a result of the lead laboratory and industrial researches typical passports of drilling-and-blasting works for breaking rocks are developed.

Scope a mining industry. It is mountain a mining industry.

Economic efficiency or the importance of work. The offered technology of breaking  can be used by the extended section charges at designing and tunnelling   mountain developments on the underground mines fulfilling ore bodies with similar mountain-geological conditions.

Application of offered technology will allow to receive economic benefit in the sum 351000 tenges on 100 thousand т. ores.

Assumptions of development of object of research. The offered technology and results are offered in application of underground ore opening

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подписано в печать ____

Формат 60×84 1/16. Бумага ______

Объем ____печ. Л. Тираж 100 экз.

__________________________________________________________

 

Типография Алматинского института

энергетики и связи

 

 

 
050013, Алматы, ул. Байтурсынова, 126