Пригласить на тендер
Пригласить на тендер

Совершенствование технологии буровзрывных работ в обводненных массивах

Одним из главных преимуществ нашей компании является широкое использование научных методов при обосновании проектных решений.

Для этого «НТЦ-Геотехнология» повышает научно-методическую квалификацию сотрудников, участвует в выполнении научно-исследовательских работ. Руководители и специалисты компании имеют ученые степени доктора и кандидата наук, являются членами диссертационных советов и экспертного совета ВАК. Исследовательские работы наших сотрудников имеют целевую практическую направленность и непосредственно используются в нашей деятельности.

Наша компания проводит исследования в не только направлениях, обеспечивающих повышение качества нашей продукции и услуг, но и в  направлениях обеспечивающих повышение эффективности бизнеса Заказчика.

Исследования, проводятся как самостоятельно, так и с привлечением ведущих научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций.

При нашем активном и непосредственном участии подготовлены:

  • комплекс нормативно-методической и технологической документации, обеспечивающий эффективную добычу угля способом глубокого выбуривания пластов;
  • нормы технологического проектирования и типовые технологические схемы для угольных предприятий;
  • методические подходы к оценки экономической эффективности отработки месторождений твердых полезных ископаемых, обоснованию нормативов потерь,  оптимизации параметров технологических схем карьеров; оценки рынка угля.

Основные результаты наших исследований регулярно докладываются на всероссийских и международных конференциях; а также публикуются в ведущих научных периодических изданиях, монографиях и учебных пособиях. За последние годы нашими сотрудниками опубликовано более 100 печатных работ.

В настоящее время не менее 25 % взрываемых на горных карьерах пород являются обводненными. Для их взрывания применяются водоустойчивые тротилосо-держащие взрывчатые вещества (ВВ), стоимость которых, как правило, в 2,5-3 раза выше стоимости неводоустойчивых ВВ, несмотря на то, что взрывные характеристики и эффективность взрывания у тех и других практически не различаются. Поэтому расширение возможностей использования неводоустойчивых ВВ, в том числе не содержащих тротил взрывчатых смесей, является актуальной задачей, решение которой повысит эффективность отбойки обводненных горных пород.

Известен ряд способов подготовки и взрывания обводненных массивов неводоустойчивыми взрывчатыми веществами. На многих отечественных и зарубежных карьерах наибольшее распространение получило применение комбинированных зарядов ВВ, так как этот способ отличается технологической простотой. Однако основным его недостатком остается значительный расход водоустойчивых ВВ даже в скважинах с небольшим (до 3-х м) количеством воды.

Согласно проведенным ранее исследованиям уровни воды и ВВ в скважине сравниваются при высоте колонки заряда равной

            lз.в = (2,5÷3)•hв,                                                                       (1)

где l з.в - высота колонки заряда водоустойчивого ВВ, м; h в - высота столба воды в скважине, м.

Из условия (1) следует, что для того чтобы устойчиво перекрыть воду в скважине водоустойчивым ВВ и для последующего формирования колонки скважинного заряда из неводоустойчивого ВВ, требуется практически трехкратная длина заряда водоустойчивого ВВ относительно начальной высоты столба воды в скважине. Следовательно, формирование комбинированных зарядов ВВ в современных условиях отработки месторождений, когда высоты уступов в большинстве случаев не превышают 15 м, возможно только если высота столба воды в скважине будет менее 5 м (h в < 5 м). При этом комбинированные заряды ВВ формируются без предварительного их осушения.

Для эффективного дробления обводненных пород с превышающим норму уровнем воды за счет сокращения водоустойчивых ВВ целесообразна откачка воды из скважин с помощью полиэтиленовых рукавов. Однако такой способ характеризуется повышенной трудоемкостью и требует дополнительных затрат времени на их выполнение, что не всегда возможно в условиях проведения взрывов крупных массивов горных пород.

Способ формирования комбинированных скважинных зарядов с использованием неводоустойчивых простейших взрывных смесей в обводненных забоях отличается от известной конструкции тем, что предусматривает наполнение обводненной скважины водоустойчивым ВВ до полного его закрытия водой. Суть способа заключается в том, что водоустойчивое ВВ засыпается в скважину в значительно меньшем объеме и с таким расчетом, чтобы над колонкой заряда оставался столб воды высотой 1-2 м. Неводоустойчивое ВВ, составляющее верхнюю часть комбинированного заряда, отделяется от столба воды воздушной перемычкой. В качестве перемычки целесообразно использовать пневмозатвор, представляющий собой камеру из эластичного материала с обратным клапаном.

Для образования перемычки в оболочку предварительно размещенного в скважине пневмозатвора нагнетают воздух до его расклинивания в скважине. При этом пневмозатвор надежно перекрывает поперечное сечение скважины, удержание вышележащей части заряда осуществляется за счет сил сцепления (трения) между поверхностями скважины и оболочкой пневмозатвора. Давление прекращает расти в тот момент, когда силы трения оболочки пневмозатвора со стенкой скважины уравновешивают силу тяжести давящего на пневмозатвор столба ВВ. По данным, полученным в процессе испытаний, установлено, что в интервале диаметров скважин 160-270 мм возможно удержание массы ВВ пневмозатвором до 900-1000 кг. Следовательно, для формирования в обводненных условиях комбинированных зарядов, состоящих из водоустойчивых и неводоустойчивых ВВ, целесообразно использовать пневмозатвор в качестве воздушной перегородки, отделяющей неводоустойчивое ВВ от верхней части столба воды.

Для реализации данного способа в промышленных условиях используется смесительно-зарядная машина МЗ-3Б. В ее конструкции предусмотрено устройство для получения и подачи воздуха в пневмозатворы, помещенные в скважины на требуемую глубину. При небольших объемах взрывных работ, когда применение таких машин нецелесообразно, формировать пневмозатворы можно с помощью баллонов с сжатым воздухом или компрессоров с регулируемой подачей воздуха под давлением.

Заряд ВВ в обводненной скважине состоит из трех характерных конструкций. Каждая конструкция заряда определяет соответствующую последовательность выполнения операций для его формирования:
• опускание шнура с промежуточным детонатором в скважину;
• размещение определенной массы водоустойчивого ВВ в зависимости от столба воды в скважине;
• опускание и размещение пневмозатвора над столбом воды в скважине;
• размещение 20 кг аммонита или второго промежуточного по площади скважинного пневмозатвора для качественного инициирования простейших взрывчатых смесей;
• размещение верхнего заряда из неводоустойчивых ВВ (простейших взрывчатых смесей);
• забойка скважин.

Опытно-промышленные взрывы зарядов ВВ данной конструкции были проведены в обводненных забоях с различным объемом воды в скважинах для отбойки мелко- и среднеблочных пород на разрезах АО «Экибастузкомир». В процессе промышленного взрывания было установлено, что для данного способа характерна высокая экономичность, так как стоимость 1 м увеличивающейся длины промежутка снижается. Применение этого способа не вызывает технологических осложнений, поскольку позволяет использовать имеющуюся технику, в частности смесительно-зарядные машины МЗ-3Б, и рассредоточить комбинированные заряды как в сухих, так и в обводненных скважинах.

Экономическая эффективность способа формирования комбинированных зарядов ВВ с заменой водоустойчивого ВВ (гранулотола) на неводоустойчивое ВВ, размещаемое над пневмозатвором, на карьерах и разрезах горнодобывающей промышленности составляет не менее 1000 руб. на каждую взорванную скважину в обводненных забоях.

Оригинал: Галич В.М. Совершенствование технологии буровзрывных работ в обводненных массивах// Научные сообщения НТЦ-НИИОГР. Вып. 1. – Челябинск, 1999.