ПРОЦЕССЫ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ. Процессы открытых горных работ
 Скачать 1.74 Mb.
|
ПРОЦЕССЫ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТСОДЕРЖАНИЕ ОЦЕНКА ВЗРЫВАЕМОСТИ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 5 Общие положения 5 Прогнозирование структурных и прочностных свойств вскрышных пород 6 Строение вскрышных уступов 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ И ВЫБОР СРЕДСТВ И СХЕМ ИХ МЕХАНИЗАЦИИ 14 Выбор типа бурового станка 14 Выбор взрывчатых материалов 14 Обоснование проектной величины удельного расхода ВВ 18 Расчет параметров расположения скважинных зарядов ВВ 19 Особенности расчета удельного расхода ВВ и параметров сет- ки скважин для уступов сложного строения 21 Выбор схемы короткозамедленного взрывания и интервалов замедления 27 Качество подготовки пород взрывом 29 Взрывное дробление негабаритных кусков породы 33 Взрывное рыхление мерзлых грунтов 35 Взрывная подготовка угля 36 Определение размеров опасных зон 37 Расчет радиуса сейсмически опасной зоны 37 Расчет радиуса опасной зоны по действию УВВ 39 Расчет радиуса опасной зоны по разлету отдельных кусков по- роды 39 Механизация взрывных работ 39 Составление проекта на массовый взрыв 45 Организация проведения массового взрыва 48 Расчет производительности буровых станков 50 ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ВЫЕМОЧНО- ПОГРУЗОЧНЫХ РАБОТ ОДНОКОВШОВЫМИ ЭКСКАВА- ТОРАМИ 52 Общие сведения 52 Технологические параметры экскаваторов 52 Типы забоев 56 Типы заходок 57 Виды выемочно-погрузочных работ 58 Технологические схемы выемки пород мехлопатами в торце- вом забое 59 Схема работы мехлопаты с нижней погрузкой горной массы в средства транспорта при разработке мягких пород 61 Схема работы механической лопаты с нижней погрузкой гор- ной массы в средства транспорта при разработке взорванных пород 61 Схема работы мехлопаты с верхней погрузкой горной массы в средства транспорта при разработке мягких пород 62 Схема работы мехлопаты с нижней разгрузкой горной массы в отвал 63 Параметры рабочей площадки 63 Технологические схемы выемки пород мехлопатами в тран- шейном забое 64 Схема работы мехлопаты в траншейном забое с нижней по- грузкой горной массы в средства транспорта 66 Схема работы мехлопаты в траншейном забое с верхней по- грузкой горной массы в средства транспорта 66 Схема работы мехлопаты в траншейном забое с верхней разгрузкой горной массы на борт траншеи 67 Технологические схемы выемки пород драглайнами 67 Схема работы драглайна в торцевом забое при установке его на кровле уступа 68 Схема работы драглайна в торцевом забое с расположением его на промежуточной площадке 68 Схема работы драглайна в торцевом забое при установке его на почве уступа 70 Схема работы драглайна в траншейном забое при установке его на кровле уступа 70 Производительность экскаваторов 70 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЦИКЛИЧНОГО ТРАНС- ПОРТА 73 Общие сведения 73 Расчет подвижного состава железнодорожного транспорта 74 Расчет автомобильного транспорта 85 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПАРАМЕТРОВ ОТВА- ЛООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ И АВТО- МОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ 93 Общие сведения 93 Отвалообразование при железнодорожном транспорте 93 Отвалообразование при автомобильном транспорте 98 ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ 102 Общие положения 102 Расчет необходимого количества горного оборудования 105 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 109 1. ОЦЕНКА ВЗРЫВАЕМОСТИ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Общие положения Под взрываемостью горных пород понимают их способность сопротив- ляться взрывному разрушению. Она характеризуется расходом ВВ на 1 м3 раздробленного массива до кусков определенной крупности или на образо- вание воронки выброса зарядом определенной формы. Взрываемость вскрышного уступа определяют, главным образом, двумя характеристиками слагающих его пород: размером естественных блоков и сопротивляемостью этих блоков взрывному разрушению. Кроме этого, на взрываемость оказывают влияние диапазон изменения этих характеристик пород в уступе, координаты пространственного расположения слоев пород с неоднородными характеристиками и обводненность пород уступа. Блочность массива вскрышных пород на угольных месторождениях оценивается средним диаметром естественной отдельности dе, м. Непо- средственной характеристикой сопротивляемости естественных блоков взрывному разрушению является величина энергии, затрачиваемой на обра- зование единицы площади новой поверхности. Однако в настоящее время нет простых и надежных способов определения этой характеристики. На разрезах Кузбасса в качестве такой характеристики наибольшее распростра- нение получило временное сопротивление пород сжатию cж, МПа. Диапазон изменения dе и cж оценивается коэффициентом неодно- родности структурных и прочностных свойств пород уступа Кн, простран- ственное расположение неоднородных по структурным и прочностным свойствам слоев пород - типом строения уступа Т, обводненность пород уступа - высотой столба воды во взрывных скважинах hв, м. Прогнозируют взрываемость вскрышных пород на двух стадиях: при проектировании месторождения к разработке и в период его эксплуатации. Цель прогноза взрываемости вскрышных пород на стадии проектирова- ния месторождения к разработке - обоснование решений по выбору техно- логии и горнодобывающей техники. Результаты прогноза взрываемости на этой стадии также могут быть использованы для решения задач, возникаю- щих при текущем и перспективном планировании горных работ в период эксплуатации месторождения. Цель определения взрываемости пород вскрышных уступов на стадии эксплуатации месторождения - обоснование параметров при составлении типового проекта буровзрывных работ и выполнении корректировочных расчетов к нему. Наиболее полную и достоверную информацию о взрываемости пород на этой стадии можно получить непосредственными измерениями: dе опреде- ляют по замерам трещиноватости на откосе уступа; cж - по данным лабо- раторных испытаний образцов горных пород; тип и строение уступа - по его откосу и данным процесса бурения скважин; обводненность - по замерам уровня воды во взрывных скважинах. Прогнозирование структурных и прочностных свойств вскрышных пород Процесс формирования состава и свойств пород угольных месторожде- ний охватывает несколько стадий: образование осадков, их диагенез, после- дующие изменения при эпигенезе вплоть до настоящего метаморфизма и выветривания. В процессе образования осадков формируются первичные признаки по- род, определяющие их литологический тип: структурно - текстурные осо- бенности, состав обломочного материала, характер переслаивания и др. При диагенезе осадки уплотняются, происходит перераспределение вещества и образуется цемент. Эту стадию считают началом формирования инженерно - геологических свойств пород. При эпигенезе происходят дальнейшее уплот- нение пород, их литификация и вторичные изменения минералогического состава. Следовательно, свойства пород, которыми они обладают к моменту разработки месторождения, являются в большей степени эпигенетическими. Последующие геотектонические процессы изменили достигнутые при эпи- генезе параметры естественной блочности и прочности пород, не оказав су- щественного влияния на другие свойства. В результате этих же процессов часть пород оказалась в зоне гипергенеза и была подвержена выветриванию, вследствие чего их свойства резко изменились. Указанные предпосылки, а также статистический анализ эксперимен- тальных данных позволили установить, что структурные и прочностные свойства пород определяются, прежде всего, следующими факторами: гео- лого-генетическим комплексом пород, определяющим их возраст; геотекто- ническими условиями формирования пород; эпигенезом; литологическим типом и глубиной залегания пород. Из выделенных в Кузбассе семи геолого-генетических комплексов объ- ектом буровзрывных работ на угольных месторождениях являются, в основ- ном, вмещающие породы кольчугинской и балахонской серий. По геотектоническим условиям угленосные районы бассейна разделены на четыре зоны: Приколывань-Томскую - на севере; Пригорношорскую - на юге; Центральную - в центре; Присалаирскую - на юго-западе (табл. 1.1). Таблица 1.1 Принадлежность угольных месторождений и разрезов к геотектоническим зонам
Изучено шесть стадий эпигенеза, которым соответствуют определен- ные марки угля - от длиннопламенных до тощих (табл. 1.2). Таблица 1.2 Марки угля и стадии эпигенеза осадочных пород
В соответствии с рекомендациями геологической службы бассейна и ре- зультатами проведенных исследований вскрышные породы угольных место- рождений по размеру обломочного материала и составу цемента разделены на литологические типы: конгломераты (К) и гравелиты (Г); песчаники (П - на карбонатном и ПГ - глинистом цементах; ПК, ПС, ПМ - соответственно, крупно-, средне, - мелкозернистые); переслаивание песчаника с алевролитом (ПА); алевролиты (А- на карбонатном цементе, АК,АМ- соответственно, крупно-, мелкозернистые); аргиллиты (АР); породы с большим содержанием углистых материалов (АРУ,АМУ). Указанные факторы являются входными параметрами в прогнозную модель естественной блочности и прочности пород, глубина залегания кото- рых составляет 60 - 100м (табл. 1.3). Таблица 1.3 Структурные и прочностные свойства пород
Примечание. В числителе приведено временное сопротивление пород сжатию (МПа), в знаменателе - средний диаметр естественной отдельности в массиве (м). Структурные и прочностные свойства вне этого интервала залегания пород определяют с помощью поправочных коэффициентов (табл. 1.4). Таблица 1.4 Значения поправочных коэффициентов
Примечание. В числителе приведены поправочные коэффициенты к опре- делению cж, в знаменателе - для dе. Прогнозировать структурные и прочностные свойства пород по данным табл. 1.3 и 1.4 можно как на стадии проектирования месторождения к разра- ботке, так и в процессе его эксплуатации. Исходной информацией для прогноза этих свойств на действующих разрезах являются геологический отчет о результатах разведки месторожде- ния и инженерно-геологический разрез по подготавливаемому к взрыву бло- ку. Инженерно-геологический разрез строят по результатам геолого- маркшейдерской съемки блока. На нем должно быть указано наименование всех литотипов пород, слагающих этот блок, их нормальная мощность и глубина залегания. По геологическому отчету устанавливают геотектониче- ские особенности месторождения (зону), принадлежность пород к геолого- генетическому комплексу (серию) и стадию их эпигенеза. Остальные факто- ры: литотип, координаты его расположения во взрывном блоке и глубину залегания от земной поверхности - определяют по инженерно - геологиче- скому разрезу. При прогнозе структурных и прочностных свойств вскрышных пород для перспективных месторождений, а также не вскрытых горными выработ- ками полей действующих разрезов вместо инженерно-геологических разре- зов используют геологические разрезы и журналы, которые ведут по каждой разведочной скважине, пробуренной на поле месторождения. В них поин- тервально описывают однородный по составу каждый слой породы с указа- нием его названия, нормальной мощности, глубины залегания и др. Строение вскрышных уступов Вскрышные породы угольных месторождений сложены в большинстве случаев несколькими слоями различных литотипов пород, сопротивляемость взрывному разрушению которых неодинакова. Поэтому при определении параметров взрывной подготовки важно знать неоднородность структурных и прочностных свойств пород, слагающих взрываемый уступ, а также зако- номерности смены литотипов пород по высоте этого уступа. Неоднородность структурных и прочностных свойств пород уступа оп- ределяют по формуле K demax cжmax demin cжmin ,  н0,4( cжmax cжmin ) (1.1) где Kн– коэффициент неоднородности структурно-прочностных свойств пород уступа; demax , demin соответственно максимальный и минимальный cжmax , cжmin соответственно максимальный и минимальный предел прочности пород уступа на сжатие, МПа. При Кн 1 уступ принимают за однородный и рассчитывают для него параметры взрывной подготовки по средневзвешенным значениям de и cж. В неоднородных уступах, когда Кнf 1, удельный расход ВВ и пара- метры расположения скважинных зарядов необходимо определять с учетом конкретного расположения неоднородных по de тупе (см. 2.5). и cж слоев пород в ус- В зависимости от строения угленосной толщи месторождения и приня- той высоты уступа они могут быть представлены следующими типами (рис. 1.1). Тип А. Строение уступа простое. Параметры de и cж изменяются в пределах интервала, величиной в одну категорию по блочности. Размещение зарядов ВВ в таких уступах не вызывает трудностей. Тип Б. Уступы типа Б сложены породами, de и cж которых изменя- ются в пределах интервала величиной от первой до второй категорий по блочности. По характеру изменения сопротивляемости пород взрывному разрушению в зависимости от высоты уступа выделено 10 вариантов строе- ний уступов этого типа. Тип Б1. Породы нескольких литотипов расположены во взрывном блоке так, что наиболее прочные и крупноблочные из них находятся в нижней час- ти уступа. Для обеспечения качественного дробления таких пород необхо- димо бурить дополнительные скважины. Заряды в этих скважинах целесо- образно размещать лишь в той их части, где находятся породы повышенной сопротивляемости взрыву. Возможна концентрация энергии взрыва в ниж- ней части уступа за счет применения более мощных ВВ или увеличения их плотности, а также сочетание этих способов. Тип Б2. Взрываемый уступ сложен породами нескольких литотипов та- ким образом, что наиболее трудновзрываемые породы расположены в верх- ней части уступа. Это один из самых неблагоприятных вариантов строения вскрышных уступов, так как наиболее прочные и крупноблочные породы располагаются в зоне нерегулируемого дробления (в зоне забойки). Такие уступы следует выявлять на стадии проектирования месторождения к разра- ботке и по возможности исключать их за счет изменения параметров систе- мы разработки. Типы Б3, Б5, Б7, Б9. Общим для уступов этих типов является то, что в верхней их части располагаются породы, имеющие меньшую сопротивляе- мость взрывному разрушению, чем в средней или нижней частях уступа. Поэтому способы регулирования энергии ВВ в уступах в принципе не будут отличаться от рекомендованных ранее, а параметры расположения сква- жинных зарядов ВВ будут в большей степени определяться параметрами пространственного расположения наиболее прочных и крупноблочных сло- ев пород во взрывном блоке. Типы Б4, Б6, Б8, Б10. Характерная особенность строения этих типов со- стоит в том, что наиболее трудновзрываемые породы или часть их распола- гаются в верхней части уступа, т.е. в зоне нерегулируемого дробления. По- этому в этом случае справедливы рекомендации указанные для уступов типа Б2 с учетом конкретного расположения слоев пород во взрывном блоке. Тип В. Уступ сложен породами с резко отличающимися параметрами структурных и прочностных свойств, диапазон изменения которых охваты- вает интервал, величиной более двух категорий по блочности (Кн>2). Ос- новная трудность при разрушении таких уступов заключается в своевремен-  Рис. 1.1. Типы строения уступов ном обнаружении таких слоев пород и определении параметров их про- странственного положения. Схемы размещения скважинных зарядов ВВ не отличаются от уступов типа Б. Тип Г. Характерен для уступов высотой 15 - 50 м. Строение сложное. Возможно как последовательное повторение структур типа А, Б и В, так и различное их сочетание (Кн f 2). Схемы размещения скважинных зарядов ВВ в таких уступах необходимо рассматривать в каждом конкретном случае от- дельно. Вопросы для самоконтроля Дайте определение взрываемости пород. Назовите характеристики, определяющие взрываемость пород. Назовите цели прогноза взрываемости пород на стадии проектирования месторождения к разработке и на стадии его эксплуатации. Назовите основные факторы, определяющие параметры структурных и прочностных свойств пород угольных месторождений. Как определяют неоднородность вскрышных уступов? Назовите типы вскрышных уступов на угольных месторождениях Куз- басса и дайте им характеристику. Литература: [ 4, с. 5 -16; 5, с. 5 - 42]. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||