Практико-ориентированное задание №3 «Расчет параметров БВР при открытой разработке месторождений полезных ископаемых» Исходные данные Высота уступа, м : Угол откоса уступа, град : Ширина предохранительной бермы, м : Коэффициент крепости горных пород : Категория пород по степени трещиноватости : Плотность горных пород, т/м3 : Тип ВВ : Работа взрыва, кДж/кг : Плотность ВВ в заряде, кг/м3 : Диаметр скважин, мм : Допустимый размер куска, мм : Краткая теория 18 65 2 9 II 2,47 «Гранулит С-6М» 3205 1100 200 750 При разработке месторождений открытым способом (на карьерах и разрезах) используют в основном метод скважинных зарядов. В слабых породах используют вращательное (шнековое) бурение. В более прочных породах преобладает шарошечное бурение. В крепчайших породах с коэффициентом крепости f > 14-16 наиболее эффективно термическое бурение скважин. Скважины на уступе карьера располагают в один или несколько рядов по различным схемам в зависимости от свойств разрушаемых пород и требуемой конфигурации забоя. Расположение скважин на уступе характеризуют следующими показателями (рис. 1): b Z a Wп 26 Рис. 3.1 Схема расположения скважин на уступе Ну – высота уступа, м; Wп – линия сопротивления по подошве (ЛСПП); а – расстояние между скважинами, м; b – расстояние между рядами скважин, м; Z – безопасное расстояние от оси скважины до верхней бровки уступа, м; lзар – длина заряда, м; lпер – длина перебура, м; lзаб – длина забойки, м; lскв – длина (глубина) скважины, м; α - угол откоса уступа. Характеристики и расположение скважин в первую очередь зависят от удельного расхода ВВ. Оптимальная величина удельного расхода ВВ определяется множеством факторов. При этом определяющую роль играют свойства разрушаемого массива, размеры его блоков (расстояние между трещинами), степень и качество заполнения трещин, их расположение относительно вектора смещения породы и т. п. Учесть все эти факторы в единой теоретической модели не представляется возможным. Поэтому во многом оптимальные параметры процесса определяются путем опытного взрывания и интерпретации его результатов на основе общефизических представлений. Удельный расход «эталонного» ВВ (qэ) может быть определен по данным таблицы 1. Таблица 3.1 Эталонный удельный расход ВВ, кг/м3 Категория пород по степени трещиноватости I II III IV V Коэффициент крепости горных пород f по шкале проф. М. М. Протодьяконова 2-6 6 - 10 10 – 14 более 14 0,2 0,25 0,3 0,35 0,35 0,3 0,4 0,45 0,5 0,45 0,6 0,67 0,75 0,67 0,8 0,9 1,0 0,9 1,1 1,2 Реальный удельный расход ВВ рекомендуется определять путем введения серии поправочных коэффициентов, учитывающих тип ВВ, конструкцию заряда, наличие свободных поверхностей, заданную степень дробления и др: ρ 𝑞𝑝 = 𝑞э ⋅ ⅇ ⋅ 𝑘𝑑 ⋅ 𝛤𝛱, 2,6 (3.1) где qэ – эталонный расход Граммонита 79/21, кг/м3; е – коэффициент относительной работоспособности ВВ, определяемый по формуле: е=Aэт / AВВ, 27 (3.2) е=3560/3205=1,11 Aэт = 3560 кДж/кг - идеальная работа взрыва эталонного ВВ (Граммонит 79/21); AВВ – идеальная работа взрыва принятого ВВ, кДж/кг; kd - поправочный коэффициент на кондиционный размер куска; ρгп – плотность горных пород, т/м3. Таблица 3.2 Значения поправочного коэффициента на кондиционный размер куска kd Допустимый размер крупных кусков, мм 250 500 750 1000 1250 1500 1,3 1,0 0,85 0,75 0,7 0,65 kd 𝑞𝑝 = 0,35 ⋅ 1,11 ⋅ 0,85 ⋅ 2,47 2,6 = 0,31 кг/м3 Диаметр заряда определяется диаметром рабочего органа буровой машины (долота, коронки или резца) dскв с учетом характеристик разрабатываемых пород: dзар = kp⋅dскв, (3.3) где kp = 1,06 – (f – 2) 0,003 – коэффициент расширения скважин. kp = 1,06 – (9 – 2) 0,003 = 1,039 dзар = 1,039⋅0,2 = 0,208 м Удельная вместимость 1 м скважины: P = 0,785 ⋅ d2зар ⋅ Δ, где Δ, кг/м3 - плотность заряда в скважине. (3.4) P = 0,785 ⋅ 0,043 ⋅ 1100 = 37,13 кг/м Линия сопротивления по подошве (ЛСПП) для одиночной скважины: 𝑊𝛱 = 0,9 ⋅ √ 28 𝑃 𝑞𝑝 (3.5) 𝑊𝛱 = 0,9 ⋅ √ 37,13 0,31 = 9,85 В соответствии с правилами безопасности при бурении первого ряда скважин станок располагается перпендикулярно верхней бровке уступа, за призмой обрушения, но не ближе 2 м от верхней бровки уступа, поэтому минимально допустимая по условиям безопасного расположения бурового станка линия сопротивления по подошве (Wmin) для вертикальных скважин рассчитывается из соотношения Wmin =Hyctgα+Z , Wmin =18 ∙ ctg65̊ +2 = 6,39 м (3.6) где α – угол откоса рабочего уступа, град; Z – ширина призмы обрушения, Z ≥ 2 м. Величина принимаемой при расчетах линии сопротивления по подошве (Wп) должна удовлетворять соотношению: Wmin< Wп . (3.7) 6,39< 9,85 Если значения Wmin > Wп, это означает, что принятые параметры скважин и характеристики ВВ не обеспечивают проработку подошвы уступа. В этом случае следует изменить диаметр скважины, тип применяемого ВВ или перейти к наклонным скважинам. Глубина перебура: 𝑙пер = 0,6 ∙ 𝑑скв ∙ 𝑓 + 0,75. (3.8) 𝑙пер = 0,6 ∙ 0,2 ∙ 9 + 0,75 =1,83 Глубина скважины: 𝑙скв = 𝐻у + 𝑙пер =18 + 1,83 = 19,83 (3.9) Масса заряда в скважине: 𝑄 = 𝑙скв ∙ 𝑃 ∙ 𝑘зап = 19,83 ∙ 37,13 ∙ 0,57 = 419,68 кг (3.10) где kзап – коэффициент заполнения скважины, принимаемый по таблице 3.3. Таблица 3.3 Коэффициент заполнения скважин 29 Высота уступа Категория блочности 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,51 0,51 0,52 0,53 0,53 2 0,51 0,52 0,53 0,53 0,54 0,55 0,56 0,56 0,57 0,58 0,58 3 0,56 0,57 0,58 0,58 0,59 0,60 0,61 0,61 0,62 0,63 0,63 4 0,62 0,62 0,63 0,64 0,64 0,65 0,66 0,66 0,67 0,67 0,68 5 0,67 0,68 0,68 0,69 0,69 0,70 0,71 0,71 0,71 0,72 0,72 Длина заряда: 𝑙зар = 𝑙скв ∙ 𝑘зап = 19,83 ∙ 0,57 = 11,30 (3.11) 𝑙заб = 𝑙скв − 𝑙зар = 19,83 – 11,30 = 8,53 (3.12) Длина забойки: Расстояние между скважинами: При квадратной сетке расположения, расстояния между рядами скважин (b) равно расстоянию между скважинами в ряду (a), тогда: 𝑆𝑎⋅𝑏 = 𝑄 𝐻𝑦 ⋅𝑞𝑝 419,68 =18⋅0,31 = 75,21 𝑆𝑎⋅𝑏 = 𝑎 ⋅ 𝑏 𝑎=𝑏 𝑎 = √𝑆𝑎⋅𝑏 = 8,67 = 8,5 м (3.13) Окончательные расстояния между рядами скважин и между скважинами в ряду округляются с шагом 0,5 м. Задание: рассчитать параметры буровзрывных работ при скважинной отбойке в условиях открытой разработки месторождений полезных ископаемых. 30
