8.1 Отбойка руды

Под отбойкой понимается отделение части руды от массива с одновременным дроблением ее на куски.

Применяют следующие способы от­бойки руды:

Взрывная отбойка руды:

- шпуровая отбойка;

- скважинная отбойка;

- минная отбойка;

Механическая отбойка руды;

Самообрушение руды;

Другие способы отбойки руды:

- гидравлическая отбойка;

- электрофизические способы отбойка.

Взрывная отбойка руды.

Взрывная отбойка руды - отделение руды от массива энергией взрыва. Основные производственные процессы взрывной отбойки руды: бурение, заряжание, взрывание.

Удельные значения элементов затрат на взрывную отбойку составляют: при средней крепости руд: бурение 20-30%, стоимость ВВ - 40-60%, заряжание и взрывание 20-40%; при крепких рудах - бурение 60-70%, стоимость ВВ 20-30%, заряжание и взрывание 10-20%.

Показатели отбойки:

- производительность труда бурильщика, выраженная количеством отбитой руды, т/смену или м³/смену;

- удельный расход ВВ, кг/м³или кг/т отбиваемой руды (обычно обозначается буквойq);

- выход руды с 1 м шпура или скважины, м³/м (м³- в пере­счете на массив) или т/м; либо обратная величина - удельный расход бурения, м/м³, м/т;

- выход негабарита в процентах по весу.

Шпуровая отбойка.

Удельный объем шпуровой отбойки составляет око­ло 50%по отношению ко всем способам отбойки и 45-55%во взрывной отбойке. Шпуровую отбойку применяют при мощности залежей до5-8м, а также в тех случаях, когда в очистном пространстве должны работать люди.

При шпуровой отбойке выемку руды производят горизонтальными или слабона­клонными слоями. Порядок погашения слоев - восходящий или нисходящий (рис.8.1).

Послойную выемку в восходящем порядке применяют преиму­щественно при устойчивой руде, а в нисходящем порядке -как при неустойчивой руде с выемкой заходками под защитой твердеющей закладки или крепи с закладкой, так и при устойчивой руде в случае естественного поддержания очистного пространства и применения самоходного оборудования.

Диаметр шпуров - от 30до 70мм, обычно 40-45мм; менее 40мм- в основном в маломощных залежах; более 45мм- при большой площади забоя в залежах мощных и средней мощности.

а - нисходящая слоевая выемка с отбойкой горизонтальными шпурами; б - то же, вертикальными шпурами; в - восходящая слоевая выемка с отбойкой горизонтальными шпурами; г - то же, вертикальными шпурами; д - потолкоуступная выемка; е - подэтажная отбойка.

Рис. 8.1. Схемы отбойки руды шпурами

Бурят шпуры перфораторами. При невысокой крепости руды (калийные соли и т.п.) приме­няют ручные и колонковые электросверла, устанавливаемые на распорных колонках или на специальных каретках. В крепких породах применяют телескопные (ПТ-29, ПТ-38, ПТ-29М, ПТ-36М) и колонковые (КС-50, ПК-60 и ПК-75).

Производительность пневматического перфоратора за 7-ми часовую смену по породам с коэффициентом крепости 4-6, 10-14и 19- 20:- легкого - соответственно 60, 30и 20м/смену, тяжелого - 95, 50и 35м/смену.

Самоходные буровые установки отечественного производства СБКН-2П, СБУ-2К, БКГ-2 и импортные - «Кавдрил- 555», «Бумер- Н121», «Миниматик», «Универсал-Джумбо» оснаще­ны двумя-тремя манипуляторами с колонковыми перфораторами, имеют пневмоколесный, реже гусеничный ход, дизельный или пневматический двигатель.

Заряжание и взрывание шпуров. Для взрывания шпуров применяют аммиачно-селитренные (аммониты, детониты, победиты) и гранулирован­ные ВВ -игданиты, гранулиты различных марок, зерногранулит-79/21 и др.

Заряжание гранулированными ВВ производят пневматическими зарядчиками: эжекторного типа - «Курама-7М» (для наклонных шпуров) и «Курама-8» (для вертикальных шпуров) и камерно-порционного типа - ЗП.

Для инициирования шпуровых зарядов применяют патроны-боевики с размещенными в них капсюлями-детонаторами при огневом взрывании или электродетонаторами при электрическом.

Преимущества шпурового способа: универсальность, возможность применения при любой мощности залежи, наиболее полная выемка руды у контактов залежи и относи­тельно меньшее разубоживание пустой породой; равномерной дробление руды.

Недостатки: высокие материально-трудовые затраты; не всегда безопасен; практическая невозможность одновременного обрушения больших объемов руды; повышенная запыленность рудничной атмосферы.

Скважинная отбойка. Скважины имеют глубину от 5до 60м и более, диаметр от30-40до 150-200мм. Диаметр скважин принято подразделять на малый (уменьшенный) -менее 90мм и большой (увеличен­ный) -более 90мм.

Схемы отбойки.Скважинами обычно отбивают руду послойно, располагая их рядами (или веерами), параллельными поверхности массива, на которую производится отбойка. Эта поверхность может граничить как со значительным свободным про­странством, достаточным для увеличения объема взорванной руды в 1,3-1,5раза (отбойка на свободное пространство), так и с раздробленной на куски горной массой (отбойка в зажиме).

Рис.8.2. Схемы параллельного (а) и веерного расположения скважин (б)

Расположение скважин. Различают парал­лельное и веерное расположение скважин (рис. 8.2).

При параллельном полнее используется длина всех скважин, так как отсутствуют сближенные участки; заряды ВВ равномернее распределяются в массиве; меньше расход сква­жин. Достоинства веерного расположения: меньший объем нарез­ных 'работ по проходке буровых выработок; с каждого места бурят несколько скважин.

Бурение скважин. Применяют следующие способы бурения:

- штанговое (перфораторами с составными бурами);

- погружными пневмоударниками (вращатель работает около устья скважины), шарошечное, вращательное (твердосплавными и алмазными коронками).

Заряжание и взрывание скважин. Для скважинной отбойки используют гранулирован­ные ВВ, а при малом диаметре скважин - водонаполненные. Для заряжания скважин используют пневмозарядчики.

Преимущества скважинной от­бойки руды по сравнению со шпуровой:

- увеличивается в два-три раза производительность труда на отбойке;

- обеспечивается независимость во времени работ по бурению, отбойке и доставке руды;

- повышается безопасность работ; уменьшается за­пыленность воздуха и повышается общая культура труда.

Недостатки скважинной отбойки:

- худшее дробление руды за счет расширения сетки расположения зарядов (по сравнению со шпурами);

- меньшая точность контуров отбойки и, как следствие, дополнительные потери и разубоживание руды у контактов зале­жи, что особенно ощутимо при малой мощности залежи;

- невоз­можность применения при системах разработки, которые требуют вынимать руду небольшими участками (меньшими, чем глубина скважины);

- увеличивается законтурное разрушение массива пород.

Скважинная отбойка руды в зажиме. Отбойка руды в зажиме производится на отбитую руду или обрушенные пустые породы. Поэтому взорванная руда увеличивается в объеме в основном за счет уплотнения зажимаю­щего материала.

Отбойка в зажиме может применяться в мощных и сред­ней мощности залежах с любым углом падения при крепких и средней крепости рудах, а иногда и в мягких рудах.

Преимущества отбойки в зажиме:

- снижение выхода крупных кусков при отбойке, что интен­сифицирует выпуск и доставку руды в 1,5-2раза.

- не надо предварительно образовывать открытое пространст­во, что повышает устойчивость массива и позволяет вести выемку в одну стадию с однотипной технологией.

- появляется возможность: магазинировать руду при отбойке вертикальными слоями; выпус­кать руду непосредственно в буровую выработку (торцовый выпуск), что исключает необходимость проведения спе­циальных выпускных выработок.

Недостатки отбойки в зажиме: затруднения при выпуске пер­вых доз уплотненной взрывом руды (зависания руды над выпуск­ными отверстиями); выброс руды в буровые выработки.

Минная отбойка -это отбойка больших объёмов руды сосредоточенными зарядами большой массы, размещаемыми в специально проходи­мых для этой цели выработках.

Минная отбойка дешевле и производительнее шпуровой отбойки, а иногда и скважинной при очень крепкой руде.

Недостатки: неровные контуры выемки; увеличенные (пример­но в 1,5раза по сравнению со скважинной отбойкой) потери и разубоживание руды; нарушение окружающего массива и частичное разруше­ние ближних выработок.

Механическая отбойка -отделение полезного ископаемого от массива при помощи различных инструментов. Разновидности механической отбойки:

- отбойка горными комбайнами и комплексами;

- отбойка врубовыми машинами;

- пиление;

- разрушение бурением.

Самообрушениеруды как способ отбойки применяют в основном при неустойчивых породах, склонных к самообрушению и только при одной одноименной системе разработки.