Расредоточение заряда

Возросшие за последнее деся­тилетие темп добычи угля выдвигает требования увеличения производительности и снижения за­трат, которые, за счет замены техно­логии заряжания и скважин со сплош­ного заряда на рассредоточение его по высоте воздушными промежутками и осушение скважин, могут быть час­тично решены. При этом ресурсы вы­свобождаются благодаря: уменьшению количества взрывчатых веществ (ВВ) и в том числе водостойких, повышению качества фрагментации горных пород снижающих транспорт­ные расходы.

Технология рассредоточения заряда ВВ по высоте скважин воздуш- ными промежутками обсуждалось в сороко­вых год ах советскими практиками и учеными. И только в 1958 г. коллек­тив ИГД им. А.А. Скочинского на­чал экспериментальные работы в области создания рациональной конструкции зарядов для взрывания горных пород. Эти работы показа­ли, что при увеличении диаметра скважин целесообразно применять рассредоточенный заряд ВВ на две и более части. Причем, существен­ный эффект при разрушении горной массы давали промежутки между за­рядами заполненные воздухом, а не штыбом.

Установлено, что такая конструк­ция заряда имеет существенно отли­чающиеся характеристики взрыва;

- низкое пиковое давление про­дуктов взрыва, благодаря чему удает­ся уменьшить переизмельчения гор­ной массы в ближней зоне заряда;

- большее время действия дав­ления продуктов взрыва на горную массу из-за того, что газы верхних зарядов запирают продукты взрыва нижних зарядов;

- пространственная интерфе­ренция напряжений за счет ударной волны разделенного заряда, приводящая к механическим разрушениям на больших расстояниях от эпицентра взрыва и уменьшающая выход негаба­рита.

Все это совместно действуя, при­водит к более равномерному дробле- нию горных пород. Причем, при дальнейшем увеличении диаметра скважин, появляются перспективы существенного снижения затрат на дробление горного массива.

Экспериментальные работы в ИГЛ им. А.А. Скочинского и опыт приме­нения, на открытых разработках руд­ных и угольных месторождений, скважинных зарядов показали, что применение воздушных промежутков позволяет уменьшить разброс фракционного состава (по условному диаметру куска) раздробленной горной массы, исключает негабаритные кус­ки, а также уменьшает крупность среднего раздробленного куска в раз­вале без увеличения удельного расхо­да ВВ.

Изначально рассредоточение заря­дов выполняли в виде сплошной ко­лонки, чередуя заряд со штыбом. Этот метод активно применяют и в настоящее время на многих горно­добывающих предприятиях черной и цветной металлургии. Он позволяет получить экономический эффект 3--5 % от стоимости подготовленной гор­ной массы. Но с другой стороны ме­тод имеет низкую точность рассредо­точения и высокую трудоемкость за­рядки, которые «съедают» этот эф­фект. Хотя качество измельчения! горной п'орбды достаточно высоко, за счет чего улучшаются показатели ра­боты транспортного подразделения в обшей технологии добычи сырья.

Совершенствуя рассредоточение заряда, стали применять в 1972 г. шесты с набитыми на концах кружка­ми. Однако, из-за отсутствия герме­тичности ВВ просыпалось в создавае­мую воздушную полость, что приво­дит к низкому качеству измельчения горной массы. К этому способу доста­точно часто возвращались, но всякий раз натыкались на две основные про­блемы: высокая трудоемкость и слож­ность в герметизации воздушной по­лости.

Зная все эти научно-технические результаты, полученные большой группой ученых и практиков, работ­ники ООО «Кузбассвзрывпроект» на­чали вести поиск и апробацию спосо­бов и методов рассредоточения заря­дов.

Основные возможные способы и средства рассредоточения зарядов в скважине были разбиты на четыре основные группы:

1. Пневматические затворы, ус­танавливаемые; в скважине на необ­ходимой глубине.

2. Упругие затворы, доставляе­мые на необходимую глубину в спе­циальном контейнере.

3. Упругие затворы, доставляе­мые на необходимую глубину в сжа­том виде на веревке.

4. Затворы, доставляемые на не­обходимую глубину и удерживаемые на ней веревкой.

На сегодняшний день, на первую, вторую и третью группы затворов по­лучены патенты на изобретение, на четвертую группу подана заявка на изобретение

Благодаря успешно проведенной работе на Моховском угольном раз­резе ОАО УК «Кузбассразрезуголь» началось массовое применение мето­да рассредоточения заряда с помо­щью пневматической пробки.

В этом способе зарядки скважин воздушные промежутки создаются с помощью затвора в виде сферической резиновой камеры с ниппелем . Эту резиновую камеру (далее по тексту -затвор) опускают на заданную глуби­ну, предварительно удалив из него воздух и соединив ее с длинным шлангом с помощью полой иглы. Причем между камерой и нижним за­рядом оставляют необходимой высо­ты воздушный промежуток. По шлан­гу подают сжатый воздух в камеру, которая, наполняясь воздухом, плот­но встает в скважине на заданной глубине с точностью до 10 см. Метод позволяет формировать точные гео­метрические размеры заряда скважи­ны, что имеет весьма большое значе­ние. Кроме тоге герметичность пере­крытия затвором, отсекает воду иду­щую снизу, позволяет применять ком­бинированные ВВ, а именно в обвод­ненной части скважины водостойкие ВВ в сухой обычные, что дает дополнительный экономический эффект при подготовке горной массы.

Используя практические результа­ты применения пневмозатворов, была показана экономическая ю целесообразность применения их на обвод-пенных и сухих скважинах в зависи­мости от глубины скважины.

Рассредоточение заряда воздуш­ными промежутками без увеличения удельного расхода ВВ уменьшает гео­метрические размеры среднестати­стического куска разрушенной горной массы. Естественно ожидать, что для сохранения крупности дробления горной породы при рассредоточении заряда воздушными промежутками количество ВВ потребуется меньше (выход горной массы не изменяется).