Россия
Россия
Нарастающие объемы горных работ выявили ряд задач, одной из которых является краткое обоснование рационального объема взорванной горной массы за один массовый взрыв при проектировании разработки твердых и общераспространенных полезных ископаемых и планировании развития открытых горных работ. В процессе научно-исследовательской работы выявлена связь между единичным объемом взрывного блока и среднесуточной производительностью экскаватора по блоку. А именно, с ростом объема массового взрыва при увеличении времени подготовки горного массива к выемке взрывным способом снижается производительность экскаватора из-за частичной потери детонационных свойств эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ) и соответственно снижения качества взорванной горной массы.
рациональный единичный объем взорванной горной массы, массовый взрыв, буровзрывные работы, открытые горные работы
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. Соболев, А. А. Анализ изменения технико-экономических показателей буровзрывных работ в зависимости от возрастания глубины разработки угольных месторождений Дальнего Востока / А. А. Соболев, А. А. Галимьянов // Уголь. – 2022. – № 2 (1151). – С. 22–25. – DOIhttps://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-2-22-25.
2. Совершенствование процесса подготовки горной массы к выемке на Солнцевском угольном разрезе / А. А. Галимьянов, О. И. Черских, И. Ю. Рассказов [и д?.] // ?????.?? 2024. ? ? 3 (1178). ? ?. 104?109. ? DOIhttps://doi.org/10.18796/0041-5790-2024-3-104-109.р.] // Уголь. – 2024. – № 3 (1178). – С. 104–109. – DOIhttps://doi.org/10.18796/0041-5790-2024-3-104-109.
3. Исследование влияния параметров взорванной горной массы на производительность экскаваторноавтомобильного комплекса / М. А. Маринин, Р. А. Рахманов, В. В. Должиков [и др.] // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2023. – № 9-1. – С. 35–48. – DOIhttps://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_35.
4. Сысоев, А. А. Исследование резерва взорванной горной массы на разрезах с автомобильным транспортом / А. А. Сысоев, Я. О. Литвин, К. А. Голубин // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. – 2015. – № 1. – С. 4-9.
5. Горинов, С. А. Оценка времени сохранения восприимчивости к инициирующему импульсу эмульсионным взрывчатым веществом, сенсибилизированным газовыми пузырьками / С. А. Горинов, А. С. Корецкий, И. Ю. Маслов // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. – 2022. – № 5. – С. 53-65. – DOIhttps://doi.org/10.21440/0536-1028-2022-5-53-65.
6. Соколов, С. Т. Оценка влияния взрыва протяженного блока на охраняемый объект / С. Т. Соколов, С. В. Хохлов, А. В. Баженова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2023. – № 9-1. – С. 122-134. – DOIhttps://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_122.
7. Комплексная оценка эффективности буровзрывных и экскаваторных работ при выемке взорванных пород экскаваторами типа ЭКГ / А. С. Ташкинов, А. А. Сысоев, И. А. Ташкинов [и др.] // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2010. – № 2 (78). – С. 59-65.
8. Кокин, С. В. Опыт ООО «Кузбассразрезуголь-Взрывпром» по снижению воздействия массовых взрывов в Кузбассе на охраняемые объекты и окружающую среду / С. В. Кокин, Д. М. Пархоменко, А. В. Бервин // Горная промышленность. – 2019. - №5 (147). – С. 72-75.
9. Фетоденко, В. С. Оптимизация интервалов замедлений при короткозамедленном взрывании вскрышных пород на разрезах Кузбасса / В. С. Фетоденко, С. В. Матва // Устойчивое развитие горных территорий. – 2022. – Т. 14, №4. – С. 623-631.
10. Басарнов, А. И. Испытания устройств неэлектрической системы инициирования на время срабатывания в полигонных условиях / А. И. Басарнов, Д. Н. Батраков // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. – 2023. – № 1. – С. 27-37. – DOIhttps://doi.org/10.25558/VOSTNII.2023.34.31.003.
11. Кондратьев, С. А. Анализ результатов заводских испытаний устройств «Искра» для инициирования скважинных зарядов / С. А. Кондратьев, А. А. Сысоев, И. Б. Катанов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2019. – № 6 (136). – С. 72-78. – DOIhttps://doi.org/10.26730/1999-4125-2019-6-72-78.
12. Ильенко, С. М. Технология, механизация и организация открытых горных работ / С. М. Ильенко, П. А. Атамась. – Киев–Донецк: Вища школа, Головное изд-во, 1979. – 224 с.
13. Методика обеспечения качества заряда наливного эмульсионного взрывчатого вещества в обводненных скважинах / А. А. Галимьянов, О. И. Черских, А. В. Рассказова [и др.] // Уголь. – 2024. – № 1 (1176). – С. 100-108. – DOIhttps://doi.org/10.18796/0041-5790-2024-1-100-108.
