Обоснование параметров взрывного разрушения обеспечивающих снижение переизмельчения горной массы (на примере Баженовского месторождения)

Разработка месторождений и добыча полезных ископаемых подземным способом неразрывно связаны с риском неконтролируемого разрушения подготовительных и очистных выработок, что приводит к значительным экономическим и социальным потерям. С учётом существенного повышения производительности горных работ и как следствие возрастания рисков развития геодинамических явлений, необходимо искать более эффективные технологии дистанционной оценки структуры и параметров напряженного состояния горного массива. Объект исследований – структура и параметры напряженного состояния горного массива в ближней зоне влияния объектов подземной инфраструктуры. Цель работы – разработка уточнённой методики обоснования параметров взрывного разрушения пород для достижения рациональной степени дробления руд и скальных пород при комплексном использовании недр. Методы исследований: использован комплексный подход, включающий экспериментальные исследования свойств горных пород в естественном залегании, изучение фактических параметров сетки и глубины скважин и размещения зарядов ВВ, теоретическое и и экспериментальное изучение свойств и взрывчатых характеристик эмульсионных ВВ местного изготовления, регрессионный и корреляционный анализ, методы теории вероятностей и математической статистики, метод натурных наблюдений, методы технико-экономическоого анализа. Основные научные и практические результаты заключаются в следующем: Показано, что для сокращения потерь полезного материала как, при обогащении руд, так при производстве щебня различных марок из перидотитов, габбро и диоритов необходимо снижать переизмельчение взрываемой горной массы, что обуславливает изменение подхода к проектированию и производству буровзрывных работ. Получены зависимости, характеризующие расчетную взаимосвязь предела прочности пород при одноосном сжатии и размеров ЛНС от величины отскока бойка молотка Шмидта (Hr), применение которых обеспечивает при разработке проекта БВР учет изменчивости пород в блоке. Апробированы предложенные способы управления энергией взрывного разрушения скальных массивов горных пород зарядами ЭВВ с добавлением ингибиторов хризотилового волокна и хлорида натрия (NaCl). Результаты исследований свидетельствуют об эффективности применения отходов хризотила с предварительным их смачиванием, то есть снижением их адгезионных свойств. Установлено, что при добавлении 11% хлорида натрия в раствор окислителя матрицы порэмита взамен части аммиачной селитры, скорость детонации снижается с 4519 до 4115 м/с, то есть на 10%. При проведении опытно-промышленных взрывов установлено, что применительно к специфическим условиям разработки горной массы асбестовых месторождений, предназначенной для производства щебня, сокращение доли пород некондиционной фракции (0-100 мм) с 55,9% до 38% достигается комплексным управлением энергией взрывного разрушения с одновременным уменьшением диаметра скважин с 244,5 мм до 215,9 мм и применением рассредоточенных скважинных зарядов с использованием заглушек рекомендованной конструкции. Дальнейшее сокращение доли мелких фракций до уровня 23,3-31,3% обеспечивается введением в раствор ЭВВ 11% поваренной соли. Установлено, наличие разных партий ЭВВ, разная плотность заряжания (в пределах допуска ТУ), разные марки смесительно-зарядного оборудования, отклонения по глубине и взаимному расположению скважин по сравнению с проектными значениями, а также разброс высоты колонки скважинных зарядов при подготовке технологических взрывов провоцируют непрогнозируемое качество взрыва. Апробирована технология разрушения обводнённых массивов рассредоточенными скважинными зарядами с использованием предложенных и запатентованных специальных пневматических затворов и заглушек для технологических перебуров. Показано, что при использовании рассредоточенных зарядов достигнутый фактический расход ЭВВ при их применении (от 15 до 70% от общего числа взорванных скважин) в сравнении с расчётным в 1,15 – 1,4 раза меньше, чем при сплошных зарядах. Экономия взрывчатых веществ в период опытно-промышленных испытаний составила 160 тонн (в денежном выражении 2,5 млн руб.) при выдерживании необходимой степени дробления пород. Предложенный экспресс-метод определения плотности ЭВВ на базе созданной передвижной лаборатории позволяет экспериментально определить реальную величину исходной плотности Порэмита 1А в скважинных зарядах и пределы её варьирования в процессе заряжания скважин на локальном блоке. Проведенный в промышленных условиях уникальный для РФ комплекс испытаний матрицы эмульсии Порэмита 1А, включающий определение: теплоустойчивости; чувствительности к сильному удару (передача детонации через зазор); воздействия нагревания в ограниченном объёме (испытание по Коенену); пригодности к перевозке в цистерне, дал основания для получения свидетельства Ростехнадзора РФ о соответствии эмульсии, производимой в ПАО «Ураласбест», требованиям ООН. Накопленный при указанных испытаниях опыт дает основания рекомендовать для оценки качества изготавливаемых ЭВВ методику оперативного определения плотности ЭВВ и высоты колонки скважинных зарядов в период подготовки технологических взрывов, а также методику периодических полигонных испытаний их детонационных характеристик с использованием комплекта измерительно-регистрирующей аппаратуры. Методики не являются замещающими друг для друга, а служат взаимодополнением для полного контроля за производством и применением ЭВВ. Для обеспечения качества дробления горных пород и снижения переизмельчения горной массы сформирована уточненная методика расчёта параметров БВР, позволяющая проектировать рациональные параметры БВР и учитывающая совокупность технологических требований к процессу бурения и заряжания скважин. Для сокращения затрат на подготовку горной массы к выемке на основании установленного изменения скорости детонации от исходной плотности заряжания скважин рекомендуется устранение колебаний плотности ЭВВ при изготовлении взрывчатой смеси СЗМ в процессе заряжания скважин для обеспечения стабильной высоты колонки заряда и равномерного дробления верхней части уступа. Степень и эффективность внедрения: Годовой экономический эффект от реализации предложенных решений составил от 110-560 млн.руб. Область применения: открытые горные работы, буровзрывные организации.