Рациональный объем массового взрыва при разработке карьеров

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 горнодобы- вающего 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:

• 1.    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).

• 2.    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.

• 3.    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.

• 4.    Целесообразно проведение дополнительных исследований, направленных на повышение качества ВГМ посредством улучшения качества скважинных зарядов из ЭВВ.

Параметры БВР экспериментальных взрывов

Parameters of drilling and blasting operations in explosion experiments

Прмечание. *производитель ЭВВ не конкретизируется в целях исключения конфликта интересов.

Note. *producer of the emulsion explosive is not given to avoid the conflict of interests.

Рисунок. Зависимости среднесуточной Пэкс от единичного объема взрывного блока и времени пребывания ЭВВ в скважинах.

Figure. Average excavator productivity in dependence of the unit volume of blast block and residence time of emulsion explosive in blast holes.