Обоснование параметров взрывной подготовки двухуступной выемки в карьерах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, кандидат технических наук Козуб, Александр Васильевич

• Козуб, Александр Васильевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Козуб, Александр Васильевич

Введение.

1 Теория и практика разрушения горных пород в карьерах.

1.1 Разрушение горных пород взрывом.

1.2 Разрушения горных пород высокими уступами.

1.3 Отбойка руды высокими уступами при постановке бортов карьера в предельное положение.

1.4 Цель работы и задачи исследования.

2 Крупномасштабная двухуступная технология отбойки горных пород взрывом в карьерах.

2.1 Современное состояние ведения буровзрывных работ в карьере «Михайловский ГОК».

2.2 Конструктивные параметры параллелограммных двухуступных блоков.

2.3 Конструктивные параметры трапецевидных двухуступных блоков

2.4 Схемы обуривания двухуступных блоков.

2.5 Схемы взрывания зарядов на двухуступных блоках.

3 Рациональные параметры конструктивных элементов двухуступных блоков, процессов обуривания, заряжания и взрывания.

3.1 Расчет технологических параметров двухуступных блоков.

3.2 Компьютерные программы для расчета технологических параметров двухуступных блоков.

3.3 Требования к эмульсионным ВВ при заряжании глубоких скважин.

3.4 Особенности бурения и заряжания скважин на двухуступных блоках.

4 Промышленные опыты в карьере «Михайловский ГОК».

4.1 Условия проведения промышленных экспериментов.

4.2 Проект экспериментального блока.

4.3 Оценка качества дробления горных пород взрывом компьютерно-фотопланиметрическим методом.

4.4 Анализ экспериментальных результатов по отбойке горных пород двухуступными блоками на ОАО «Михайловский ГОК».

4.5. Эффективность применения крупномасштабной двухуступной технологии разрушения горных пород на ОАО «Михайловский ГОК».

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров взрывной подготовки двухуступной выемки в карьерах»

Актуальность проблемы. В современных условиях рыночной экономики одним из главных направлений снижения текущих затрат на разработку рудных месторождений стало уменьшение объемов дорогостоящих вскрышных работ. Объемы текущих вскрышных работ снижаются до минимума. Недостаточный объем вскрышных работ приводит к уменьшению ширины площадок на рабочих уступах карьеров, к более интенсивному понижению горных работ в карьере. Эта тенденция существенно усугубляется при увеличении интенсивности отработки месторождений.

В практику горнодобывающих предприятий прочно вошло обуривание и взрывание узких, вытянутых на сотни метров площадок, на которых обуривается до четырех рядов скважин.

Это сопровождается ухудшением качества дробления горной массы.

Отбитая горная масса не размещается вся на нижнем узком уступе и сбрасывается взрывом на один-два уступа ниже, перекрывая проезды по нижележащим уступам. Сброшенную отбитую горную массу приходится транспортировать с большей глубины карьера.

При проведении массовых взрывов в карьере взрывы производятся на большом числе блоков, находящихся в разных местах карьерного поля, что обусловливает большой объем подготовительно-заключительных операций. Поэтому тема диссертации Козуба A.B. является актуальной.

В диссертации дано решение научной задачи влияния кучного, многорядного взрывания скважинных зарядов на качество дробления горных пород и эффективность крупномасштабной двухуступной технологии их взрывной отбойки.

Цель работы - разработка метода проектирования, обоснование параметров, схем обуривания и взрывания двухуступных блоков на карьерах для повышения эффективности ведения взрывных работ.

Научная идея - повышение эффективности и масштабов ведения взрывных работ на карьерах за счет применения двухуступного взрывания.

Методы исследований. В работе использован подход комплексного исследования, включающий анализ существующих методов ведения взрывных работ на крупных карьерах, теоретические исследования, численные расчеты параметров взрывной подготовки двухуступной выемки в карьерах, крупномасштабный эксперимент.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Рациональные параметры элементов буровых площадок на двухуступных блоках должны выбираться с учетом конфигурации бровок уступа, параметров горных машин, сохранения транспортных проездов и сохранения принятой на карьере высоты уступов.

2. Методика выбора параллелограммных и трапециевидных схем обуривания зависит от конфигурации бровок уступов. Схема обуривания и взрывания на двухуступных блоках зависит от положения, размеров и конфигурации элементов обуриваемых площадок на смежных по высоте уступах. Количество и расположение скважин разной глубины на блоке, рациональные схемы их взрывания обеспечивают качественное дробление отбитой горной массы, формирование транспортных проездов при неизменной высоте уступов.

3. Безотказное взрывание зарядов эмульсионных гранэмитов в глубоких скважинах карьера «Михайловский ГОК» обеспечивается при увеличении концентрации газогенерирующей добавки с 8% до 12%.

4. Технология отбойки горных пород двухуступными блоками позволяет при проведении массового взрыва сосредоточить буровые, зарядные и погрузочные работы на меньшем числе блоков.

Научная новизна заключается в:

- обосновании методики определения рациональных параметров элементов буровых площадок двухуступных блоков на основе предложенных аналитических зависимостей;

- разработке рациональных схем и параметров обуривания разных элементов двухуступных блоков, обеспечивающих отбойку части горного 5 массива глубокими скважинами и при сохранении высоты уступов неизменными;

- разработке рациональных врубовых и безврубовых схем взрывания для двухуступных блоков, обеспечивающих совместное безотказное взрывание зарядов в скважинах разной глубины и качественное дробление отбитой горной массы.

Личный вклад автора. Разработан расчетный метод и компьютерная программа проектирования рациональных конструктивных параметров двухуступных блоков при разной конфигурации бровки уступа; разработаны схемы обуривания двухуступных блоков трапециевидной и параллелограммной формы; разработаны схемы короткозамедленного взрывания зарядов на двухуступных блоках трапециевидной и параллелограммной формы.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена комплексной методикой работ, предусматривающей использование современных теоретических и экспериментальных методов исследований, и результатами промышленных экспериментов.

Практическое значение работы состоит в: разработке расчетного метода и компьютерной программы проектирования рациональных конструктивных параметров двухуступных блоков при разной конфигурации бровки уступа;

- определении 12% концентрации газогенерирующей добавки в эмульсионные гранэмиты при заряжании глубоких скважин в карьере «Михайловский ГОК»;

- обосновании эффективности внедрения технологии отбойки горных пород двухуступными блоками в условиях карьера «Михайловский ГОК».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ,

2010 г.), 9-ой международной научно-технической конференции «Современные технологии ведения буровзрывных работ, их экономическая эффективность и 6 техногенная безопасность» (Крым, 2010), ХХ-ой Международной школе им. Академика С.А.Христиановича «Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках» (Крым, 2010), Техническом совете ОАО «Михайловский ГОК».

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы: в рекомендованных ВАК РФ изданиях - 4, в прочих печатных изданиях — 2, всего - 6 научных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 102 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков, 4 таблицы, список литературы, состоящий из 92 наименований и 3 приложения. Общий объем работы 115 страниц.

Заключение диссертации по теме «Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика», Козуб, Александр Васильевич

ВЫВОДЫ

Диссертационная работа является законченной научно-исследовательской работой, в которой дано решение научной задачи обоснования параметров взрывной подготовки двухуступных блоков на карьерах для повышения эффективности ведения взрывных работ.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Выполнено обоснование и опытная проверка эффективности технологии отбойки руд и пород двухуступными блоками в условиях карьера «Михайловский ГОК».

2. Разработан расчетный метод и компьютерная программа проектирования рациональных конструктивных параметров двухуступных блоков при разной конфигурации бровки уступа.

3. Разработана схема обуривания двухуступных блоков трапециевидной и параллелограммной формы.

4. Разработана схема короткозамедленного взрывания зарядов на двухуступных блоках трапециевидной и параллелограммной формы.

5. С целью исключения возможности возникновения отказов при взрыве зарядов в глубоких скважинах в условиях карьера «Михайловский ГОК», концентрацию нитрита натрия в растворе газогенерирующей добавки в эмульсионных гранэмитах увеличили с 8% до 12% без изменения ее массы в заряде.

6. Повышение качества дробления горных пород взрывом при крупномасштабной двухуступной отбойке обеспечивается за счет уменьшения относительного объема зон, прилежащих к забойке скважин, кучного расположения скважин на блоке и относительного уменьшения объема породы, отбиваемой крайними зарядами в одновременно взрываемых рядах скважин.

7. Применение крупномасштабной двухуступной технологии позволило повысить качество дробления горных пород взрывом, снизить затраты на бурение, экскавацию и транспортировку отбитой горной массы.

8. Расчетный экономический эффект от внедрения крупномасштабной двухуступной технологии отбойки горных пород взрывом составил 5 млн. руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Козуб, Александр Васильевич, 2011 год

1. Авдеев Ф.А., Барон В.Л., Блейман И.Л. Производство массовых взрывов. М.: Недра, 1977. - 312 с.

2. Адушкин В.В., Спивак A.A. Геомеханика крупномасштабных взрывов М.: Недра, 1993. - 319 с.

3. Адушкин В.В. Модельные исследования разрушения горных пород взрывом // Физические проблемы взрывного разрушения горных пород. М.: ИПКОН РАН, 1999. - С. 18-29.

4. Алексеев Ф. К. Опыт работы ИнГОКа по взрыванию в зажатой среде высоких уступов. В кн.: Взрывное дело, № 62/19. - М.: Недра, 1967. - С. 244-248.

5. Баранов Е. Р., Еайков Б. И., Березин А. И. Взрывание высоких уступов в зажатой среде на Кальмакырском карьере. — В кн.: Взрывное дело, № 62/19. М.: Недра, 1967. - С. 184-193.

6. Барон Л.И., Докучаев М.М., Васильев Г.А., Дороничева Л.А.

7. Взрывные работы в горнорудной промышленности. М.: Госгортехиздат, 1960. - 182 с.

8. Барон Л. И. Проблема дробления горных пород при взрывной отбойке // Проблема дробления горных пород взрывом. М.: Углетехиздат,1959.

9. Барон Л.И. Кусковатость и методы ее измерения. М.: АН СССР,1960. 122 с.

10. Баум Ф.А. Процесс разрушения горных пород взрывом. -М.:Взрывное дело, 1974. 223 с.

11. Баум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.И. Физика взрыва. М.: Физматгиз, 1959. - 792 с.

12. Баум Ф.А. О научных исследованиях в области действия взрыва и влияния физико-механических свойств горных пород на эффективность взрыва

13. Вопросы теории действия взрыва в горной породе. — М.: ИГД им. Скочинского, 1962.

14. Белин В.А., Белина Е.П. Влияние трещиноватости массива на распространение взрывных волн // Исследование физических свойств горных пород и процессов горного производства. М.: 1984. - С. 28-36.

15. Быховер H.A. Минеральные ресурсы мира. М., 1997.

16. Быховец А.Н., Тарасов Г.Е., Козырев A.A., Решетняк С.П., Серый С.С., Черевко Н.В. Геомеханическое и техническое обоснование оптимальных конструкций уступов и бортов основного карьера. // Горный журнал, Специальный выпуск, 2002, С. 13-17.

17. Варичев A.B., Кретов С.И., Козуб A.B., Викторов С.Д., Казаков H.H., Шляпин A.B. Взрывные работы на двухуступных блоках. Взрывное дело. Выпуск № 103/60. М.: ЗАО «МВК по взрывному делу при АГН», 2010. - С.79-90.

18. Веревочкин И.Е. Новые технические решения по разработке Стойленского месторождения и совершенствованию взрывных работ. Сборник материало конференции Торное дело-2000". М., МГГИ, 2001. - С.291-300.

19. Веревочкин И.Е. Стойленкому ГОКу 40 лет // Горный журнал, 2001,№6. - С.15-19.

20. Викторов С.Д., Иофис М.А., Гончаров С.А. Сдвижение и разрушение горных пород М.: Наука, 2005. - 277 с.

21. Викторов С.Д., Галченко Ю.П., Закалинский В.М., Рубцов С.К. Разрушение горных пород сближенными зарядами. М.: Научтехлитиздат, 2006.-268 с.

22. Викторов С.Д., Казаков H.H., Закалинский В.М. Анализ методов управления процессом разрушения горных пород взрывом. // Горный журнал, 1995, №7.-С. 46-47.

23. Викторов С.Д., Еременко A.A., Закалинский В.М., Машуков

24. И.В. Технология крупномасштабной взрывной отбойки на удароопасных рудных месторождениях Сибири. Новосибирск: Наука РАН, 2005. - 201 с.

25. Виноградов С.А., Веревочкин И.Е. Строительство и освоение мощностей Стойленского ГОКа результат творческого сотрудничества горняков и проектировщиков.// Горный журнал, 2001,№6. - С.23-25.

26. Голик В.И. Разработка месторождений полезных ископаемых. -Владикавказ: МАВР, 2006. 976 с.

27. Гончаров С.А. Перемещение и складирование горной массы. М.: МГГУ, 2006 .-274 с.

28. Траур И.Ф. Проблемы обеспечения эффективной работы крупных железорудных карьеров с высокими темпами углубления // Интенсификация105открытых разработок полезных ископаемых: Тр. Конференции. М., 1988. -С.12-16.

29. Демидюк Г.П., Бугайский А.Н. Средства механизации и технология взрывных работ с применением гранулированных взрывчатых веществ. М.:Недра, 1975. - С. 312.

30. Демидюк Г.П. Современные теоретические представления о действии взрыва в среде. В кн.: Буровзрывные работы в горной промышленности. - М.: Госгортехиздат, 1962. - С. 223-240.

31. Друкованный М.Ф. и др. Механизация взрывных работ. М.: Недра, 1984. - 248 с.

32. Друкованый М. Ф. Методы управления взрывом на карьерах. -М.: Недра, 1973.-415 с.

33. Друкованый М.Ф., Ефремов Э.И. Область применения метода взрывания высоких уступов и механизм разрушения пород. // Горный журнал, 1970, № 11. С.39-41.

34. Жученко Е.И., Иоффе В.Б., Кукиб Б.Н., Сундуков И.Ю., Овчаренко М.И. Заряжание глубоких скважин эмульсионными ВВ сибиритами на разрезах Кузбасса. // Физические проблемы разрушения горных пород. Новосибирск, Наука, 2003. С. 154-162.

35. Казаков H.H. Взрывная отбойка руд скважинными зарядами. М.: Недра, 1975.- 185 с.

36. Калашников А.Т. Эффективная технология буровзрывных работ в карьере Лебединского ГОКа // Горный журнал, 1987,№3. С.30-34.

37. Китач Г.М. Анализ результатов взрывания высоких уступов на Криворожских карьерах. // Горный журнал, 1969, № 3. С.32-36.

38. Колганов У.В., Соснин В.А. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества. Дзержинск: ГосНИИ «Кристал», 2009. - 585 с.

39. Козуб A.B. Определение параметров параллелограммных двухуступных блоков // Взрывное дело. Выпуск № 105/62. М.: ЗАО «МВК по взрывному делу при АГН», 2011. - С.113-120.

40. Крюков Г.М. Физика разрушения горных пород при бурении и взрывании. М.: Издательство «Горная книга», 2006. - Т.1. - 330 с.

41. Крюков Г.М. Модель взрывного рыхления горных пород на карьерах. Выход негабарита. Средний размер кусков породы в развале. — М.: МГГУ, 2005.-30с.

42. Крысин P.C., Новинский В.В. Модели взрывного дробления горных пород. Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2006. - 144 с.

43. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. Том 1. — М.: МГИ.- 1992.-516 с.

44. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. Том 2. — М.: МГИ, 1994. -445 с.

45. Кутузов Б.Н. Система автоматизированного проектирования буровзрывных работ // Разрушение горных пород взрывом. М.: 1994. - С. 406-445.

46. Кутузов Б.Н., Андриевский А.П. Новые теории и новые технологии разрушения горных пород удлиненными зарядами взрывчатых веществ. Новосибирск: Наука, 2002. - 96 с.

47. Лаврентьев М.А. Проблемы математики и механики. -Новосибирск: Наука, 1983. -256 с.

48. Мангуш С.К., Крюков Г.М., Фисун А.П. Взрывные работы при подземной разработке полезных ископаемых. Учебник для вузов. М.: АГН, 2000. - 280 с.

49. Мельников Н.В., Ржевский В.В., Протодьяконов М.М.

50. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. М.: Недра, 1975. -279 с.

51. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1982 - 414 с.

52. Мельников Н.В. (ред). Теория и практика открытых разработок. М., Недра, 1973.-С. 636.

53. Молотилов С.Г., Васильев Е.И., Кортелев О.Б. Интенсификация погрузочно-транспортных работ на карьерах. Новосибирск: СО РАН, 2000. -208с.

54. Мосин А.Е. Высокие уступы на карьерах строительных материалов. // Горный журнал, 1970, № 1. С.42-44.

55. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра,1976. - 271с.

56. Новожилов М.Г., Куценко В.И., Друженко А.Ю. Оптимизация параметров высоких уступов при разработке глубоких горизонтов карьеров. // Горный журнал, 1983, № 3. С. 14-19.

57. Опанасенко П.И. Особенности бурозвзрывной подготовки горного массива при высокоуступной технологии вскрышных работ с использованием выемочно-погрузочных драглайнов. Взрывное дело. Выпуск № 99/56. М.: ЗАО «МВК по взрывному делу при АГН»,2008. - С.80-83.

58. Орленко Л.П. Физика взрыва. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 704 с.

59. Парамонов Г.П., Менжулин М.Г., Хохлов C.B. Модели формирования гранулометрического состава разрушенной горной массы в различных зонах взрывного разрушения // Взрывное дело, № 93/50. М.: МВК по взрывному делу АГН, 2001. - С. 99-106.

60. Потапов А.И., Усик И.Н. Взрывание в зажатой среде уступов различной высоты на карьере ЮГОКа. — В кн.: Взрывное дело, № 62/19. — М.: Недра, 1967. С.248-256.

61. Покровский Г.И. Взрыв. М.: Недра, 1980.

62. Покровский Г.И. Предпосылки теории дробления пород взрывом // Вопросы теории разрушения горных пород действием взрыва. М.: АН СССР, 1958.-С. 140-149.

63. Покровский Г.И., Федоров Н.С. Действие удара и взрыва в деформируемых средах. М.: Стройиздат, 1957. - 275 с.

64. Ракишев Б.Р. Прогнозирование технологических параметров взорванных пород на карьерах. Алма-Ата: Наука.-1983. - 240с.

65. Репин Н.Я. Подготовка и экскавация вскрышных пород угольных разрезов. -М.: Недра, 1978. 256с.

66. Ржевский В.В. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1984.

67. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Костюченко В.Н. Механический эффект подземного взрыва.-М.: Недра, 1971.

68. Рубцов С.К., Шлыков А.Г, Шелепов П.А. повышение эффективности буровзрывных работ на карьерах комбината. // Горный журнал, 1998,№8. С.41-44.

69. Рудской Ю.М., Олименко В.М. Совершенствование буровзрывных работ // Горный журнал, 2006, № 7. С. 57-58.

70. Садовский М.А. Избранные труды: Геофизика и физика взрыва; Отв. ред. В.В. Адушкин. М.: Наука, 2004. - 440 с.

71. Суханов А.Ф., Назаров П.П., Кутузов Б.Н., Ханукаев JI.H. и др. Буровзрывные работы. М.: Госгортехиздат, 1962. - 242 с.

72. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Современный уровень техники взрывных работ и разрушение горных пород. М.: МГИ, 1963. — 80 с.

73. Суханов А.Ф. Разрушение горных пород взрывом // Вопросы теории разрушения горных пород действием взрыва. М.: АН СССР, 1958. - С. 61-77.

74. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е., Мельников H.H.и др. Справочник открытые горные работы. М.: Горное бюро- 1994 .- 590 с.

75. Трубецкой К.Н., Сеинов Н.П., Шендеров А.И. Снижение текущего коэффециента вскрыши в процессе технического переоснащения карьеров. // Открытые горные работы М., 2000, №2. - С.7-13.

76. Трубецкой К.Н., Краснянский Г.Л., Хорин В.В., Коваленко B.C. Проектирование карьеров. М.:Высшая шк., 2009. - 694 с.

77. Трубецкой К.Н., Чантурия В.А., Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. Комплексное освоение месторождений и глубокая переработка минерального сырья; Ин-т проблем комплексного освоения недр РАН. М.: Наука, 2010.-437с.

78. Фокин В.А. Проектирование и производство буровзрывных работ при постановке уступов в конечное положение на предельном контуре глубоких карьеров. Апатиты, изд. Кольского научного центра РАН, 2004 -232 с.

79. Ханукаев А.Н. О физической сущности процесса разрушения горных пород взрывом // Вопросы теории разрушения горных пород действием взрыва. М.: АН СССР, 1958. - С. 7-43.

80. Ханукаев А.Н. Энергия волн напряжений при разрушении пород взрывом. М.: Госгортехиздат, 1962. - 200 с.

81. Цирель C.B. Гранулометрический состав разрушенных горных пород: экспериментальные данные и методы расчета // Взрывное дело, № 92/94. -М.: Недра, 1999.-С. 100-116.

82. Шемякин Е.И., Качанов А.Н. Волны напряжений при взрыве скважинного заряда // Взрывное дело, № 91/48. M.: МВК по ВД при АГН, 1998.-С. 12-21.

83. Штейнцайг В.М. Высокие уступы в карьерах. // Горный журнал, 1984, № 7. — С.22-23.

84. Щепаков И.И., Козуб A.B., Афонин С.А., Коробков А.Н. Развитие транспортной системы комбината // Горный журнал, 2006, № 7. С. 59-62.