Технологические основы взрывных работ

 

Взрываемость горных пород

Использование энергии взрыва на горных разработках направлено на разрыхление и дробление массива. Рассматривая взрыв заряда ВВ в горном массиве, например при откосном природном массиве, вокруг него можно выделить три зоны:

1. Зона сжатия: в ней взрывом преодолевается сопротивление породы сжатию и сдвигу, как правило в этой зоне породы переизмельчаются;

2. Зона трещинообразования: в ней энергия взрыва затрачивается на преодоление сопротивления породы сдвигу, растяжению и частично сжатию, в ней образуется большое количество трещин и отдельных кусков породы различной крупности;

3. Зона сотрясения: в ней происходят частичное разрушение пород по естественным трещинам, эту зону называют зоной нерегулируемого дробления, в то время как первые две зоны являются зонами регулируемого дробления, поэтому управление действия взрыва как раз направлено на увеличение первых двух зон;

 

СХЕМА

 

Степень дробления породы взрывом зависит, прежде всего, от её сопротивления и регулируется расходом ВВ (в г/м³) необходимым для достижения заданной степени дробления. Расход ВВ основывается на его удельном расходе и определяется с учётом ряда факторов. Для относительной оценки сопротивления пород взрыву должны соблюдаться следующие условия:

- энергия ВВ затрачивается на создание новых поверхностей с преодолением пределов прочности породы на сжатие, сдвиг и растяжение. Эти пределы устанавливают механическими испытаниями путём сжатия, разрыва и сдвига образцов породы;

- расход энергии ВВ на дробление породы пропорционален площади вновь создаваемых поверхностей;

- энергия ВВ затрачивается так же на преодоление силы тяжести и придание кускам взорванной породы кинетической энергии;

- для сопоставимости результатов взрыва и исключения влияния дополнительных факторов на показатель трудности взрывания данной породы необходимо проводить эталонные условия взрывания.

В качестве эталонного принят взрыв на дробление одного метра кубического монолитной породы при наличии шести свободных поверхностей с расположением заряда в центре куба и степенью дробления породы n=2. В качестве эталонного заряда принят аммонит №6ЖВ.

 

ЛЕКЦИЯ

 

03.10.08

 

Число рядов скважин ограничивается шириной взрываемого блока. Его объёмом и допустимой высотой развала. Перебур скважин второго и последующих рядов при КЗВ увеличивают на 0,5-1,5 метра или оставляют равным перебуру скважин первого ряда. При этом взрыве (КЗВ) важно правильно определить интервал замедления, который при однорядном взрывании составит: (миллисекунда), k – коэффициент зависящий от взрываемости породы (для трудно взрываемых k=1,5-2,5м.с./м; для средне взрываемых k=3-4; для легко взрываемых k=5-6), W – сопротивление по подошве уступа, она является основой дальнейших расчетов сетки скважин. Расстояние между скважинами a=mW (м), где m – коэффициент сближения скважин (для трудно взрываемых пород m=0,85-1; для средне взрываемых m=1-1,1; для легко взрываемых m=1,1-1,2). При квадратной сетке скважин , а для шахматной , где b – расстояние между рядами скважин.

 

Характеристика развала взорванной породы

Развал взорванной породы характеризуется его шириной В и высотой Н. Эти показатели зависят от свойств пород величины зарядов, их расположения и порядка взрывания. При однорядном взрывании ширина развала определяется по формуле: ,

,

.

Высота развала при однорядном взрывании вертикальными скважинами определяется: ; для наклонных скважин: , где Р – длина верхнего основания профиля развала: . Регулировать высоту развала можно изменением числа рядов скважин, очерёдностью взрывания и интервалом замедления.

 

Взрывание разнородных, сильно трещиноватых и крупноблочных пород

Взрывание разнородных уступов может быть валом и раздельным. При валовом взрывании производят одновременное разрушение горной породы независимо от её разнообразия. Этот способ является наиболее простым, однако при этом происходят значительные потери ПИ и вызывает необходимость его раздельной выемке. Раздельное взрывание пород осуществляется путём разновременного взрывания горизонтальных или наклонных слоёв. При взрывании горизонтальных слоёв бурение скважин производят отдельно по разнотипным породам. Взрывание наклонных слоёв производят наклонными скважинами и этим обеспечивают взрывание различных слоёв. Наклон скважин составляет 65-80 градусов.

В сильно трещиноватых скальных породах возможно взрывание высоких уступов более 20 метров. Это ведёт к сокращению объёма бурения, расхода ВВ и ширины рабочей площадки уступа, однако такое взрывание требует устройства рабочих площадок для выемочного и транспортного оборудования после каждого взрыва. Иногда рядом однолинейных скважин расположенных на расстоянии 30-40 метров от уступа производят отделение от массива крупных блоков. В результате взрыва в массиве по линии скважин образуется узкая траншея шириной несколько десятков миллиметров, которая экранирует взрываемый блок от вредного воздействия последующих массовых взрывов.

 

Метод котловых зарядов

Он используется в полускальных легко взрываемых породах, когда стремятся сократить объём бурения. При этом методе скважины располагают на высоких уступах по достаточно редкой сетке. На уровне подошвы уступа взрывом 1-2 зарядов создают «котёл». Массу котлового заряда определяют по формуле:

 

Метод шпуровых зарядов

При этом методе все параметры взрывания определяют так же, как и при скважинных зарядах. При отбойке шпуровыми зарядами штучных блоков взрывание производится порохом или аммиачно-селитренными ВВ, при тщательной забойке шпура. Шпур – скважина малого диаметра, для бурения которого применяются специальные свёрла расстояние между ними 1-0,8 м, глубина: 0,8-0,9 м от толщины блока. При этом составляет 0,05-0,3 кг/м³ породы.

 

Вторичное взрывание

Применяется оно в основном при взрывании негабаритных кусков, накладными или шпуровыми зарядами, а так же при планировке подошвы и заоткоске уступов (выравнивание уступов). Метод накладных зарядов при взрывании хрупких горных пород, при этом ВВ располагают в виде плоского слоя толщиной 3,5-5 см и прикрывают слоем глины или песка, иногда используют кумулятивные заряды, имеющие форму усечённого конуса. При взрывании негабаритных кусков шпуровыми зарядами глубина шпура должна составлять 0,25-0,5 от толщины куска. Удельный расход ВВ составляет при этом 0,1-0,3 кг/м³. Хорошее дробление происходит при использовании нескольких шпуровых зарядов, расстояние между которыми составляет 0,5-0,9 глубины шпура.

Взрывание при планировке подошвы и заоткоске уступов обычно производится зарядами размещаемыми в наклонных шпурах диаметром 100 мм. Масса заряда и другие параметры устанавливают при этом опытным путём.

 

 

13.11.08

 

Профиль забоя в мягких и плотных породах при работе мехлапат всегда соответствует траектории движения ковша с углом откоса 70-80 градусов. Толщина срезаемой стружки составляет при этом 0,2-1 метр. Высота забоя уступа не должна превышать максимальной высоты черпания. При верхней погрузке мехлапатой в средства транспорта минимальная высота должна быть: ФОРМУЛА.

В устойчивых породах величину h_{min уступа} ограничивает высота разгрузки экскаватора, а менее мягких породах при пологих углах откоса ограничивает радиус разгрузки. В мягких и плотных породах ширина заходки мехлапаты соответствует ширине забоя и зависит от рабочих параметров и положения оси хода экскаватора относительно заходки. Если ось хода экскаватора расположена в три заходки, то её величина рассчитывается по формуле: ФОРМУЛА, где

Альфа - поворота экскаватора в сторону откоса уступа равный 90 градусов;

Бета – угол поворота эксковатора в сторону выработанного пространства, равный 30 - 45 градусов.

Формула – такую заходку называют нормальной и она наиболее соответствует условиям погрузки в средства транспорта.

Основным забоем работы драглайна является торцевой, ширина заходки его определяется как и для мехлапаты, при этом угол альфа равен нулю, а угол бета берётся 30-45 градусов. Высота отрабатываемого уступа зависит от расположения экскаватора, его рабочих параметров и принятой схемы черпания. Во всех случаях высота уступа должна быть меньше или равна высоты черпания или разгрузки. Паспортная производительность одноковшовых экскаваторов определяется по формуле: формула. (эта производительность указывается в сопроводительных документах). Техническая производительность: формула.

 

Численные значения k_н и k_р при разработке различных грунтов:

Порода	Мехлопаты	Драглайн	Цепные экскаваторы	Роторные экскаваторы
верхнее	нижнее
	Коэффициент наполнения kн
Пески и супеси	1,1 – 1	1,05 – 0,9	1,05	1,1 – 2,0	0,94 – 1,06
Неуплотнённые мягкие породы	1,0 – 0,9	0,9 – 0,7		1,0 – 1,5	0,91 – 1,2
Уплотненнее мягкие породы (гравий)	1,0 – 0,8	0,9 – 0,6	0,9	1 – 0,3	0,9 – 0,97
Плотные породы	0,85 – 0,75	0,8 – 0,5	0,85	0,9 – 1,1	0,86 – 0,97
	Коэффициент разгрузки породы kр
Пески и супеси	1,08 – 1,17	1,08 – 1,17	1,15	1,15	1,08 – 1,22
Неуплотнённые мягкие породы	1,15 – 1,3	1,15 – 1,3	1,2	1,2	1,1 – 1,25
Уплотненнее мягкие породы (гравий)	1,25 – 1,35	1,25 – 1,35	1,25	1,25	1,25 – 1,34
Плотные породы	1,3 – 1,4	1,3 – 1,4	1,3	1,3	1,28 – 1,35

 

Эксплутационную производительность рассчитывают по формуле: формула(2 шт).

 

Выемка горных пород машинами непрерывного действия

Цепные экскаваторы и их характеристики

По конструкции рабочего органа земляные машины делятся на цепные и роторные. В горной промышленности чаще применяются роторные экскаваторы, цепные же используют в основном при разработки мягких вскрышных пород. Изготавливаются эти машины в основном в Чехии и Германии. Основные узлы цепного экскаватора:

- рама с ковшовой цепью и механизмом подъёма;

- ходовая часть;

- платформа;

- погрузочная консоль;

- электрическая часть;

Ковшовая цепь передвигается по направляющим жёсткой или шарнирно сочленённой рамы, с канатной подвеской. Экскаваторы жёсткой рамы используют для валовой выемки породы, а с шарнирной для раздельной выемки. При движении цепи с ковшами по направляющим рамы и передвижении машины происходит экскавация горной породы. При достижении ковша верхней точки происходит его опрокидывание и горная порода разгружается или в бункер или на ленточный конвейер, а затем она попадает в кузов автосамосвала или вагон. По конструкции ходового устройства цепные экскаваторы различают на рельсовом, гусеничном, шагающем и пневматическом ходу.

 

 

15.11.08

 

Железнодорожные пути на передвижении экскаваторов укладывают на общих шпалах с путями для передвижения железнодорожных составов и их перемещение вслед за отработкой забоев осуществляют встроенными путепередвигателями непрерывного действия. Основные технологические параметры цепных экскаваторов: вместимость ковшей (1); длина ковшовой рамы (2); и шаг её перемещения (3); длина и угол поворота разгрузочной консоли (4); преодолеваемый машиной уклон; ковшовая цепь (5); базовая машина (гусеничный ход, двигатель, кабина управления рабочими органами).

рисунок

Длина ковшовой рамы предопределяет глубину и высоту черпания. Ковшовая цепь состоит из шарнирносоединённых звеньев. Ковши закрепляют через 4, 6, 8 или 11 звеньев, расстояние между ними называется шаг цепи. Меньший шаг цепи используют при разработки мягких и рыхлых пород. В плотных породах переходит на одиннадцатизвенный шаг.

 

Забои в цепных экскаваторах

Цепные экскаваторы на рельсовом ходу работают только во фронтальных забоях и ведут выемку породы параллельными или веерными стружками. Отработка одиночными параллельными стружками характерна для экскаваторов с жёсткой ковшовой рамой. Выемку веерными стружками ведут при разработке глинистых пород экскаваторами в основном на гусеничном ходу при нижнем черпании. Торцевой забой характерен для цепных поворотных экскаваторов на гусеничном и шагающем ходу. Максимальная ширина заходки при нижнем черпании составляет 3-3,5 высоты уступа. При верхнем 3,5-4 высоты уступа. Эксплутационная производительность цепных экскаваторов определяют по формуле: , где – коэффициент потерь экскавируемой породы, равный 0,099 – 1; коэффициент управления = 0,93 – 0,98; - коэффициент использования экскаватора = 0,8-0,9 при погрузке на конвейер и 0,6-0,65 при погрузке в железнодорожные вагоны. Техническую производительность определяют по формуле . Паспортная производительность рассчитывается: , где n – колличество разгрузок и определяется: , где Ш – шаг ковшовой цепи.

 

Роторные экскаваторы

На роторных экскаваторах малой и средней производительности устанавливают 8-9 ковшей ёмкостью 0,14-0,6 каждый. На экскаваторах большой производительности устанавливают 10-22 ковша ёмкостью 0,6-3,2 м³.

Рисунок Схема устройства роторного экскаватора

1 – роторное колесо с ковшами;

2 – стрела;

3 – ленточный конвейер;

4 – выгружной конвейер;

5 – базовая машина;

Удельное давление на грунт роторных экскаваторов составляет 0,1-0,14 мПа. Преодолеваемый уклон 3-5 градусов, скорость движения 110-300 метров в час. Рабочие параметры зависят от длины стрелы и разгрузочной консоли, углов их подъёма и диаметра роторного колеса. Эти параметры включают: радиус черпания и разгрузки высоту и глубину черпания; высоту разгрузки. Маркировка роторных экскаваторов даёт информацию о типе ходового устройства, производительности, высоте и глубине черпания и телескопичности стрелы, например: ЭРП-1250 16/1 – экскаватор роторный с не выдвижной стрелой производительность 1250 кубов в час высотой черпания 16 м и глубиной черпания 1м. Или ЭРШР – экскаватор роторный шагающе-рельсовый ход.

 

Забои и заходки роторных экскаваторов

Выемку породы в забоях роторных экскаваторов осуществляют послойно сверху вниз вертикальными однорядными (1), многорядными (2) стружками, горизонтальными стружками (3) и комбинированным способом (4).

Рисунок схемок.

Вертикальные однорядные и горизонтальные стружки целесообразно применять на плотных породах. Многорядные на рыхлых и сыпучих породах. Комбинированные способы применяют в забоях сложенных породами различной прочности а так же при раздельной выемке или в малоустойчивых породах когда необходимо создать пологий откос уступа. Высота слоя составляет 0,4-0,7 диаметра роторного колеса, а толщина стружки 0,3-0,8 его диаметра.

 

21.11.08

Дописать

Производительность роторных экскаваторов рассчитывают по тем же формулам что и цепных, но коэффициент потерь породы следует принимать 0,9-0,97; коэффициент управления 0,92-0,96 (при раздельной выемке коэффициент управления составит 0,5-0,65). Число разгрузок ковшей ротора рассчитывают по формуле: , где k_p – частота вращения ротора (1/мин).

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: