УДК 622.233.622.235.622.33.0123
Оптимизация параметров ведения буровзрывных работ для условий участка «Черемшанский»
разреза «Виноградовский»
студентка гр. ГО – 083, , филиал ГУ КузГТУ в г. Белово
В условиях современной рыночной экономики эффективность работы угольного предприятия в первую очередь зависит от способности разреза получать высококачественный уголь при минимальных производственных издержках. На карьерах наибольшая величина этих издержек приходится на вскрышные работы. Снизить затраты на производство вскрышных работ возможно оптимизацией технологических процессов и, в частности, оптимизацией процесса подготовки крепких пород к выемке с помощью буровзрывных работ. Предлагается это сделать за счет выбора наиболее эффективного типа взрывчатого вещества (ВВ) и конструкции заряда в скважине для различных гидрогеологических условий: сухих, обводненных и частично обводненных скважин.
На горном участке «Черемшанский» разреза «Виноградовский» наклон рельефа поверхности поперек карьерного поля распространяется с северо-запада (гор. 440 – 450 м) на юго-восток (гор. 300 – 310 м) с неравномерными уклонами от 70 – 90%о на северо-востоке до 30-40%о на юго-западе. Направление стока подземных вод соответствует уклону рельефа. Падение свиты крутопадающих (в среднем под углом 87о) угольных пластов различной мощности направлено в противоположную сторону с юго-запада на северо-восток. Таким образом, наибольшая часть объемов основной вскрыши расположена на северо-восточном, наиболее обводненном борту участка. Еще более увеличивает обводненность этого участка карьерного поля отсутствие нагорной канавы для отвода поверхностных вод вдоль северо-восточного конечного контура карьера по поверхности, которая не была предусмотрена техническим проектом отработки участка и в настоящее время отсутствует. Это существенно осложняет ведение горных работ, в том числе и буровзрывных, особенно в период весеннего паводка и в периоды летних и осенних дождей. Противоположный борт обводнен в меньшей степени.
В практике ведения буровзрывных работ на участке отмечается неодинаковая высота столба воды по ширине заходок и прослеживается закономерность увеличения столба воды от первого ряда скважин в глубину массива уступов. Обводненность уступов возрастает и с глубиной, т. е. верхние уступы могут быть осушены за счет дрены участка, а нижние могут быть почти полностью обводнены.
В настоящее время для подготовки горных пород к выемке буровзрывным способом на открытых горных работах используется широкий диапазон промышленных взрывчатых веществ, среди которых были приняты к рассмотрению повсеместно применяемые в Кузбассе следующие типы ВВ: а) для заряжания сухих скважин: гранулит ПС; гранулит УП; граммонит 79/21(эталонное ВВ для открытых горных работ); эмулин; б) для обводненных: эмульсолит А-20; сибирит 1200; порэмит; граммонит 30/70.
Для выбранных типов ВВ, горногеологических условий участка и применяемых на основной вскрыше экскаваторов моделей P&H 2300 XPA и Komatsu PC-3000 с емкостью ковша соответственно 20,7 и 15м3 произведен расчет параметров БВР [1, 2]. Скважинные заряды приняты сплошными для полностью сухих и обводненных скважин.
Рациональный тип ВВ определяется минимальными затратами на взрывание 1 м3 породы. Такой расчет является достаточным, так как расчетное качество взрывной подготовки пород принято одинаковым для разных типов ВВ. Затраты на взрывание складываются из затрат на буровые работы и затрат на взрывание.
Затраты на обуривание 1 м3 породы (Сб) определяются по формуле:
Сб = Сб. м./з, руб./м3,
где Сб. м − затраты на бурение 1 м скважины, руб./м; з − выход горной массы с 1 м скважины, м3/м.
Затраты на взрывание складываются из затрат на ВВ, средства взрывания, работ по заряжанию, забойке скважин и прочих затрат. Основными здесь будут затраты на приобретение или изготовление ВВ.
Затраты на ВВ, приходящиеся на 1 м3 породы (СВВ) определяются по формуле:
СВВ = ЦВВЧq/1000, руб./м3,
где ЦВВ − стоимость 1 т ВВ, руб./т; q − удельный расход применяемого ВВ, кг/м3 1000 –переводной коэффициент из тонн в килограммы.
Затраты на средства взрывания, на работы по заряжанию, забойке скважин и прочим затратам незначительно изменяются в зависимости от разных типов ВВ и относительно малы по сравнению с затратами на бурение и стоимость ВВ. Для расчетов они приняты равными 1 руб./м3.
Результаты расчета затрат для применяемых на основной вскрыше экскаваторов на подготовку 1 м3 породы буровзрывным способом в зависимости от применяемого ВВ представлены в табл. 2.
Таблица 2
Для P&H 2300 XPA (Ек = 20,7м3)
Наименование показателей | Ед. изм. | Гранулит УП | Гранулит ПС | Граммонит 79/21 | Эмулин | Эмульсолит А-20 | Сибирит 1200 | Порэмит | Граммонит 30/70 |
Затраты на подготовку 1 м3 породы | руб./м3 | 8,2 | 7,4 | 12,1 | 8,9 | 8,8 | 10,1 | 9,7 | 24,3 |
Для Komatsu PC-3000 (Ек = 15м3)
Затраты на подготовку 1 м3 породы | руб./м3 | 8,5 | 7,9 | 12,6 | 9,5 | 9,1 | 10,5 | 10,1 | 25,5 |
Как видно из таблицы 2, затраты на подготовку 1м3 породы буровзрывным способом для экскаватора с меньшей емкостью ковша несколько выше, чем для экскаватора с большей емкостью. Это связано с повышенным удельным расходом ВВ для получения рациональной степени дробления пород взрывом, но тенденция распределения затрат совпадает.
На основании полученных результатов расчетов можно сделать вывод, что наиболее эффективно для подготовки пород к выемке буровзрывным способом в условиях участка «Черемшанский» разреза «Виноградовский» требуется использовать: при взрывании сухих скважин − гранулиты УП или ПС; при взрывании обводненных скважин − эмульсолит А-20.
Для снижения затрат при взрывании частично обводненных скважин предлагается использование комбинированного заряда ВВ. При таком способе заряжания, нижняя обводненная часть заряда наполняется водоустойчивым ВВ (эмульсолитом А-20), а верхняя необводненная – более дешевым неводоустойчивым ВВ (гранулитом УП или ПС).
При взрывании обводненных скважин с комбинированным зарядом нижняя часть скважины заполняется эмульсионным ВВ на высоту столба воды, а верхняя заполняется ВВ пригодным для сухих скважин. Часть ВВ заменяется на промежуток разделения неводоустойчивых гранулированных ВВ и эмульсионных путём установки пневматического скважинного затвора. Пневмозатвор может быть в виде специального устройство с грузом (патенты РФ на изобретение № 000), деревянный цилиндр со скошенным под углом верхним торцом (патенты РФ 2312299 и 2374603). Предлагается использовать также различные резиновые надувные изделия (патент РФ 2379621), вспененный шаровидный полистирол, равным 0,6 диаметра скважины, что достаточно для эффективного пневмо или пневмоводяного (водоустойчивые ВВ могут вытеснять воду над собой) разделения различных типов зарядов (патент РФ 232561710), пустые пластиковые бутылки с рекомендуемым диаметром (патент РФ 2362114) и др. Стоимость таких разделительных затворов невелика и колеблется от 20 до 360 руб на скважину.
Соотношение между длиной заряда водоустойчивого и неводоустойчивого ВВ зависит от высота столба в скважине. Поэтому затраты на взрывание при использовании комбинированного заряда ВВ рассчитаны для усредненных условий в сравнении со сплошным зарядом водоустойчивого ВВ. Годовая экономия применения комбинированных зарядов ВВ в обводненных скважинах только на участке «Черемшанский» может достигнуть нескольких сотен миллионов рублей.
Список литературы
1. Буровзрывные работы на угольных разрезах /, , - М: Недра, 1987. – 254 с.
2. Альбом оптимальных инженерных решений при производстве горно-вскрышных работ в нетиповых условиях при строительстве и реконструкции разрезов / , и др.; МУП СССР, НИИСУиГРП; МВиССО РСФСР, КузПИ. – Кемерово, 1989. – 167 с.
