Скважинная отбойка руды

Скважинную отбойку применяют при разработке мощных и средней мощности залежей крепких и средней крепости руд, залегающих под любым углом падения.

Схема расположения скважин зависит от принятой системы разработки, трещиноватости руды, принятого бурового оборудования и диаметра скважин. Диаметр скважины изменяется от 75 до 150 мм, длина скважин – от 5 до 50 и более метров. Отбойку руды производят на свободное пространство блока, на ранее отбитую руду или на обрушенные породы (в зажиме).

При разработке рудных месторождений чаще всего применяет веерное и параллельное расположение скважин. Для обрушения междукамерных и междуэтажных целиков применяют пучковое расположение скважин.

При отбойке руды на свободное очистное пространство имеются две обнажённые поверхности (очистной забой и верхняя или нижняя подсечка).

При скважинной отбойке образуется крупнокусковая горная масса, характеризующаяся выходом негабарита в том или ином количестве. Размер кондиционного куска изменяется от 400 до 1200 мм, а выход негабарита достигает 12%. Удельный расход ВВ, размер кондиционного куска и допустимый выход негабарита необходимо учитывать при расчёте паспорта БВР и принимать по [3] в зависимости от крепости руды (табл. П.6.).

1.2.1. Расчёт скважинной отбойки

Последовательность расчёта

Определяют способ бурения скважин и тип применяемых буровых коронок, исходя из крепости руды и других свойств руды (табл. П.1, П.3).

Исходя из горно-геологических условий залегания рудного тела и принятой системы разработки, принимают схему расположения скважин в очистном забое (параллельное, веерное или пучковое), тип бурового станка или буровой установки. Расположение и размер буровых выработок принимают исходя из габаритов принятого оборудования. В тексте курсового проекта необходимо привести техническую характеристику принятого оборудования и указать источник информации.

Принимают диаметр скважины, исходя из технических характеристик принятой буровой машины (станка).

Исходя из крепости руды и её трещиноватости принимают тип ВВ (в тексте проекта приводят характеристику принятого ВВ: плотность, работоспособность).

Определяют линию наименьшего сопротивления между скважинами W по формуле Л.И. Барона:

м,

где: d_скв - диаметр скважины, м;

Δ_ВВ - средняя плотность ВВ в зависимости от принятого типа пневмозарядчика, кг/м³;

τ - относительная длина заряда в скважине (при веерном расположении скважин τ = 0,6 - 0,7; при параллельном принимается по табл. 6; q - удельный расход ВВ, кг/м³;

m - коэффициент сближения зарядов (ориентировочно 1-1,5).

Таблица 6

, кг/м³,

где: q₀ - теоретический удельный базовый расход ВВ «Гранулита АС-8» в зависимости от крепости руды, размера кондиционного куска и выхода негабарита, кг/м³ (табл. П6);

k₁ - коэффициент относительной работоспособности принятого ВВ, отличного от базового («Гранулит АС-8») (табл. П7);

k₂ - коэффициент, учитывающий условия отбойки: при отбойке на одну обнажённую поверхность k₂ = 1; при отбойке на две обнажённые поверхности k₂ = 0,7-0,9;

k₃ - коэффициент, учитывающий диаметр заряда:

k₃= (d_скв/0,105) ⁿ,

где: n = 0,5-1,0 (большие значения – в монолитных рудах); k₄ - коэффициент, учитывающий схему расположения скважин:

- при параллельном расположении k₄=1;

- при веерном расположении k₄=1,1-1,2;

- при пучковом расположении k₄=1,3-1,5;

Определяют параметры расположения скважин.

1.1.

1.2.

1.2.1.

1.2.1.1. Параллельное расположение скважин

Расстояние между скважинами в ряду:

a = m · W, м,

Число скважин в отбиваемом слое (округляется до большего целого):

,шт.,

где: m_рт - горизонтальная мощность рудного тела или длина отбиваемого слоя руды b, м;

Для найденного N_c уточняется расстояние между скважинами в ряду а.

Общая длина скважин в слое L_скв :

м,

где: l_c – длина скважины, м:

- при наличии нижней или верхней подсечки:

l_c =(H/sin α) – h^’ , м,

где: H – вертикальная высота отбиваемого слоя, м; h^’ – величина недобура, принимаемая равной0,5W, м;

- при отбойке уступа без наличия нижней подсечки:

l_c =(H /sin α) + h_пер , м,

где: h_пер – величина перебура, принимаемая равной 0,5W, м.

Объём отбиваемой руды в слое:

V = (H · m_рт · W )-(l_б·S_б), м³,

где: l_б - длина буровой выработки, м; S_б - площадь буровой выработки, м².

Определяют массу ВВ в 1 погонном метре скважины:

, кг/п.м.

Вычерчивают расположение скважин в очистном забое в трёх проекциях с указанием необходимых размеров.

Необходимое общее количество ВВ на отбойку слоя руды:

, кг

Проектное количество ВВ для отбойки слоя руды:

Q_ВВ = L_СКВ · q_СКВ·τ, кг,

где: q_скв - масса заряда ВВ в 1 погоном метре скважины, кг.

Рис.3. Схема расположения параллельных скважин:1 – буровой орт; 2 – штрек; 3 – скважины, заполненные ВВ

Масса проектного количества ВВ для отбойки одного слоя (уступа) не должна отличаться от массы ВВ, полученной путем графического построения паспорта БВР более чем на 10-15%. В случае превышения или недостатка массы ВВ необходимо произвести перерасчёт количества ВВ, находящегося в скважинах до удовлетворения данному условию.

Проектный удельный расход ВВ на 1 т отбиваемой руды:

q_Т = Q_ВВ/ V·r_Р, кг/т.

Исходя из проектного общего количества ВВ, подлежащего заряжанию и схемы расположения скважин принимают зарядную машину или установку, указывают её техническую характеристику и источник информации.

Заполняют итоговую таблицу 7 скважинной отбойки руды в очистном забое.

Таблица 7

1.

1.1.

1.2.

1.2.1.

1.2.1.1.

1.2.1.2. Веерное расположение скважин

Расположение скважин в веере определяют графически, для чего необходимо знать расстояние между концами скважин а_max, которое определяют по формуле:

а_max = 1,5÷1,7·W, м

Определяют ориентировочное количество скважин в веере:

N_С = (1,75·S/a _max)+1, шт.,

где: S – площадь полувеера, м².

Для построения графического расположения скважин в веере вычерчивают в масштабеслой, подлежащий отбойке. Исходя из параметров принятой буровой машины и зазоров, предусмотренных правилами безопасности, определяют размеры буровой выработки. В буровой выработке отмечают место установки станка (станков) и центр (центры) бурения. С места расположениястанка (станков) проводят оконтуривающие скважины параллельно границам слоя или под небольшим углом. Проводят диагональную (-ые) скважины из центра (центров бурения). Для нахождения места бурения конца второй скважины (возле оконтуривающей) откладывают величину a_max от конца оконтуривающей скважины по перпендикуляру. Точка пересечения отрезка a_max и контура отбиваемого слоя является концом второй скважины. Далее операцию повторяют до заполнения площади (объёма) отбиваемого слоя скважинами. Корректность построения паспорта БВР характеризуют равенством a_max для всех скважин сектора.

Крайние оконтуривающие и диагональные скважины, работающие в условиях зажима, заполняют с τ=0,85-0,9.

Величину недозаряда остальных скважин определяют, откладывая по перпендикуляру между построенными скважинами величину a_min , определяемую по формуле:

a_min = 0,5-0,7·W, м.

Возможно упрощенное построение величины недозаряда скважин по следующей методике. Из центра бурения проводят две окружности с радиусами соответственно 1-1,5W и 3W при недозаряде скважин через одну. Примеры оформления паспорта БВР приведены на рис. 4 и 5.

Рис.4. Схема заряжания веера скважин (размещение – через одну с недозарядом двух)

Если патроны-боевики инициируются электродетонаторами, то максимальная длина недозаряда не должна превышать 8 м, так как промышленностью выпускаются ЭД с длиной проводов 10 м, а наращивание проводов при монтаже запрещено [1].

Рис.5. Схема заряжания веера скважин (размещение через одну с недозарядом)

Каждой скважине присваивают номер, нумерацию производят по часовой стрелке. По графическим построениям определяют длину пробуренных скважин и длину скважин, подлежащую заряжанию ВВ.

Определяют проектное количество ВВ в каждой скважине и результаты расчета заносят в таблицу 8:

кг,

где: q_скв - масса заряда ВВ в 1 п.м. скважины, кг; l_зар – длина заряда в скважине (определяют графически), м.

Определяют объём руды, отбиваемый одним веером скважин за цикл:

V = (a·b – S_б)·W, м³,

где : S_б – площадь сечения буровой выработки, м²; h – высота отбиваемого слоя, м; b – ширина отбиваемого слоя, м.

Таблица 8

Характеристика скважин в веере

Вычисляют необходимое количество ВВ для отбойки руды одним веером:

Q_ВВ = V · q, кг,

где: q – удельный расход ВВ, кг/м³.

Таблица 8

Количество ВВ, необходимое для отбойки веера скважин Q_ВВ, не должно отличаться от проектного количества ВВ, рассчитанного в табл. 7 (Q^‘_ВВ) более, чем на 10-15%. В противном случае необходимо произвести перерасчёт количества скважин и находящегося в нем ВВ снова до удовлетворения данного условия.

Определяют проектный удельный расход ВВ на 1 т отбиваемой руды:

, кг/т.

Заполняют итоговую таблицу параметров скважинной отбойки руды веером скважин.