Russian Federation
Russian Federation
The growing volumes of mining operations have revealed a number of tasks, one of which is a brief justification for evaluation of the rational volume of the blasted rock mass per one massive explosion when projecting the exploitation activities of solid and common minerals and planning the development of open-pit mining. During the research work, we have identified a correlation between the volume of the explosive block and the average productivity of the excavator per block. The article proposes the use of medium-volume blocks against application of a specific number of machines, which prepare the block for blasting, to increase the average productivity of the excavator per block. The identified dependence can help in projecting the exploitation of minerals and planning the development of open-pit mining, which will increase the profitability of mining production.
rational volume of the dirtied rock mass, large-scale blast, drilling and blasting operations, mass explosion, open pit mining
Введение
Рост мировой экономики, повышение технического прогресса и объема добычи полезных ископаемых требуют новых подходов к процессам разработки месторождений твердых и общераспространенных полезных ископаемых открытым способом, где одним из основных технологических процессов является подготовка горного массива к выемке буровзрывным способом. Основная часть буровзрывных работ (БВР) приходится на дробление крепких и средней крепости горных пород. Совершенствования БВР обуславливают необходимость разработки методик, направленных на повышение уровня безопасности и производительности труда, в том числе и в экологической части, где одним из основных, и в тоже время недостаточно изученных вопросов является обоснование рационального единичного объема взрывного блока (РОВБ), а именно части горного массива, взрываемого за один массовый взрыв (МВ). Под рациональным единичным объемом взрывного блока подразумевается нормативный объем взрывного блока, обеспечивающий нормативную производительность и безопасность труда горнодобывающего предприятия, рассчитанный для конкретного месторождения с учетом местных горно-геологических условий [1, 2].
Следует отметить, что рациональный единичный объем взрывного блока в настоящее время не учитывается при проектировании карьеров и планировании развития горных работ, поэтому соответствующий объем рассчитывается в оперативном порядке – на один-три МВ вперед, в лучшем случае на месяц, что зачастую негативно отражается на качестве взорванной горной массы (ВГМ) [3, 4]. К примеру, объем подготовки горного массива к выемке за один МВ (ОПГМ-МВ) сверх нормы может повлечь за собой низкое качество ВГМ из-за продолжительного нахождения и снижения качества взрывчатого вещества в обводненных скважинах [5] и отрицательный сейсмический эффект из-за увеличения амплитуды колебаний [6], тогда как ОПГМ-МВ ниже нормы очевидно повлияет на увеличение частоты взрывов и общего времени на организацию проведения МВ [7].
Материалы и методы
Вопросы увеличения объема массового взрыва волнуют ученых и горняков с начала зарождения производства МВ. Только один переход с мгновенного на короткозамедленное взрывание в середине 50-х гг. прошлого века позволил увеличить объем массового взрыва и производительность при ведении горных работ в десятки раз [8–12]. Также имеются факторы, ограничивающие единичный объем взрывного блока, по разным критериям, в первую очередь сейсмическому. Однако пока нет общепринятой методики определения рационального единичного объема взрывного блока. В связи с чем на разрезе Буреинский были проведены пять экспериментальных взрывов по выявлению зависимости производительности экскаватора (Пэкс) от единичного объема взрывного блока и времени нахождения ЭВВ в скважине. Для чистоты эксперимента взрывные блоки выбирались с примерно однотипными горно-геологическими условиями.
На разрезе Буреинский были проведены исследования по выявлению зависимостей средней производительности экскаватора, по блоку от объема взрывного блока и времени нахождения ЭВВ в скважине. Для чистоты эксперимента взрывные блоки выбирались примерно с однотипными горно-геологическими условиями.
Параметры БВР исследуемых взрывных блоков приведены в таблице. В результате проведения экспериментальных взрывов выявлено, что при повышении объема взрывного блока в совокупности с увеличением времени его подготовки к выемке буровзрывным способом, зафиксировано уменьшение среднесуточной производительности экскаватора (рисунок). Это связано с увеличением времени нахождения ЭВВ в скважинах, и в связи с этим частичной потерей детонационных свойств ЭВВ [5] и, как следствие, снижения качества взорванной горной массы [13]. На рисунке указаны средние значения со среднесуточной производительностью экскаватора по результатам пяти экспериментальных взрывов.
Заключение
Результаты исследования позволяют сделать следующие выводы:
Среднесуточная Пэкс снижается по мере отработки взрывного блока в направлении взорванной горной массы скважинными зарядами с большим временем пребывания ЭВВ относительно скважинных зарядов, сформированных ранее, считая с начала отработки взорванного горного массива (рисунок).
Снижение качества ЭВВ на местах ведения горных работ начиная от закупки и хранения компонентов для изготовления полуфабрикатов до формирования скважинных зарядов зависит от человеческого фактора, в том числе квалификации персонала на местах.
Обоснование рационального объема массового взрыва зависит от горно-геологических и технологических факторов, в том числе от качества приготовления ЭВВ и формирования скважинных зарядов из них.
Целесообразно проведение дополнительных исследований, направленных на повышение качества ВГМ посредством улучшения качества скважинных зарядов из ЭВВ.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
1. Sobolev, A. A. Analiz izmeneniya tekhniko-ekonomicheskih pokazatelej burovzryvnyh rabot v zavisimosti ot vozrastaniya glubiny razrabotki ugolnyh mestorozhdenij Dalnego Vostoka [Analysis of changes in the technical and economic indicators of drilling and blasting operations depending on the increasing depth of coal deposits in the Far East] / A. A. Sobolev, A. A. Galimyanov // Ugol’ [Coal]. – 2022. – № 2 (1151). – P. 22–25. – DOIhttps://doi.org/10.18796/0041–5790–2022–2–22–25.
2. Galimyanov, A. A. Sovershenstvovanie processa podgotovki gornoj massy k vyemke na Solncevskom ugolnom razreze [Improving the process of rock mass preparation for excavation at the Solntsevsky open-pit coal mine] / A. A. Galimyanov, O. I. Cherskikh, I. Yu. Rasskazov [et al.] // Ugol’ [Coal]. – 2024. – № 3 (1178). – P. 104–109. – DOIhttps://doi.org/10.18796/0041–5790–2024–3–104–109.
3. Marinin, M. A. Issledovanie vliyaniya parametrov vzorvannoj gornoj massy na proizvoditelnost ekskavatorno-avtomobilnogo kompleksa [Study on the influence of the parameters of blasted rock mass on the productivity of the excavator-machine complex] / M. A. Marinin, R. A. Rakhmanov, V. V. Dolzhikov [et al.] // Gornyj informacionno-analiticheskij byulleten (nauchno-tekhnicheskij zhurnal) [Mining Information and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal)]. – 2023. – № 9–1. – P. 35–48. – DOIhttps://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_35.
4. Sysoev, A. A. Issledovanie rezerva vzorvannoj gornoj massy na razrezah s avtomobilnym transportom [Study on the reserve of blasted rock mass in open-pit mines with road transport] / A. A. Sysoev, Ya. O. Litvin, K. A. Golubin // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Gornyj zhurnal [News of Higher Educational Institutions. Mining Journal]. – 2015. – № 1. – P. 4–9.
5. Gorinov, S. A. Ocenka vremeni sohraneniya vospriimchivosti k iniciiruyushchemu impulsu emulsionnym vzryvchatym veshchestvom, sensibilizirovannym gazovymi puzyrkami [Estimation of the time of maintaining susceptibility to the initiating pulse by an emulsion explosive sensitised with gas bubbles] / S. A. Gorinov, A. S. Koretsky, I. Yu. Maslov // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Gornyj zhurnal [News of Higher Educational Institutions. Mining Journal]. – 2022. – № 5. – P. 53–65. – DOIhttps://doi.org/10.21440/0536–1028–2022–5–53–65.
6. Sokolov, S. T. Ocenka vliyaniya vzryva protyazhennogo bloka na ohranyaemyj obyekt [Assessing the impact of an explosion of extended block on the protected object] / S. T. Sokolov, S. V. Khokhlov, A. V. Bazhenova // Gornyj informacionno-analiticheskij byulleten (nauchno-tekhnicheskij zhurnal) [Mining Information and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal)]. – 2023. – № 9–1. – P. 122–134. – DOIhttps://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_122.
7. Tashkinov, A. S. Kompleksnaya ocenka effektivnosti burovzryvnyh i ekskavatornyh rabot pri vyemke vzorvannyh porod ekskavatorami tipa EKG [Comprehensive assessment of the efficiency of drilling and blasting and excavation operations when removing blasted rocks using EKG type excavators] / A. S. Tashkinov, A. A. Sysoev, I. A. Tashkinov [et al.] // Bulletin of the Kuzbass State Technical University. – 2010. – № 2 (78). – P. 59–65.
8. Kokin, S. V. Opyt OOO «Kuzbassrazrezugol-Vzryvprom» po snizheniyu vozdejstviya massovyh vzryvov v Kuzbasse na ohranyaemye obyekty i okruzhayushchuyu sredu [Experience of OOO ‘Kuzbassrazrezugol-Vzryvprom’ in reducing the impact of massive explosions in Kuzbass on protected objects and the environment] / S. V. Kokin, D. M. Parkhomenko, A. V. Bervin // Gornaya promyshlennost [Mining Industry]. – 2019. – № 5 (147). – P. 72–75.
9. Fetodenko, V. S. Optimizaciya intervalov zamedlenij pri korotkozamedlennom vzryvanii vskryshnyh porod na razrezah Kuzbassa [Optimization of deceleration intervals during short-delay blasting of overburden rocks in Kuzbass open-pit mines] / V. S. Fetodenko, S. V. Matva // Ustojchivoe razvitie gornyh territorij [Sustainable Development of Mountain Territories]. – 2022. – Vol. 14. – № 4. – P. 623–631.
10. Basarnov, A. I. Ispytaniya ustrojstv neelektricheskoj sistemy iniciirovaniya na vremya srabatyvaniya v poligonnyh usloviyah [Testing of devices of a non-electric initiation system for response time in field conditions] / A. I. Basarnov, D. N. Batrakov // Bulletin of the Scientific Centre of the Eastern Research Institute for Industrial and Environmental Safety. – 2023. – № 1. – P. 27–37. – DOIhttps://doi.org/10.25558/VOSTNII. 2023.34.31.003.
11. Kondratiev, S. A. Analiz rezultatov zavodskih ispytanij ustrojstv «Iskra» dlya iniciirovaniya skvazhinnyh zaryadov [Analysis of the results of factory tests of Iskra devices for initiating borehole charges] / S. A. Kondratiev, A. A. Sysoev, I. B. Katanov // Bulletin of the Kuzbass State Technical University. – 2019. – № 6 (136). – P. 72–78. – DOIhttps://doi.org/10.26730/1999-4125-2019-6-72-78.
12. Ilyenko, S. M. Tekhnologiya, mekhanizaciya i organizaciya otkrytyh gornyh rabot [Technology, mechanization and organization of open-pit mining] / S. M. Ilyenko, P. A. Atamas. – Kiev. – Donetsk : Vishcha shkola, Head Publishing House, 1979. – 224 p.
13. Galimyanov, A. A. Metodika obespecheniya kachestva zaryada nalivnogo emulsionnogo vzryvchatogo veshchestva v obvodnennyh skvazhinah [Methodology of quality assurance of the charge of the bulk emulsion explosive in watered wells] / A. A. Galimyanov, O. I. Cherskikh, A. V. Rasskazova [et al.] // Ugol [Coal]. – 2024. – № 1 (1176). – P. 100–108. – DOIhttps://doi.org/10.18796/0041–5790–2024–1–100–108.
