Производственные процессы добычи руды, страница 8

Руда перемещается в стесненных условиях, происходит дополнительное дробление ее и зажимающего материала за счет энергии, которая при отбойке на открытое пространство израсходовалось бы на отброс взорванной массы. Обрушенные породы преграды при этом уплотняются и смещаются.

Смещение зажимающего материала при отбойке первого ряда скважин достигает 2,0-2,5 м и при взрывании 4-5 рядов – до 3 м.

Экспериментально установлено, что при отбойке в зажатой среде у вновь образованного забоя создается просвет. Ширина просвета после взрыва первого ряда скважин составляет до 1 м. Очевидно, просвет на короткое время образуется после взрыва каждого последующего ряда скважин. Благодаря просвету, куски руды с огромной скоростью (50-100 м/с и более) – ударяются о жесткую преграду и происходит их дополнительное дробление.

По мере увеличения числа рядов взрываемых скважин, просвет у забоя постепенно исчезает. Зажимающий материал уплотняется почти до предела (К_р = 1,0-1,1). При этом поглощается почти вся энергия взрывной волны и отрыва руды не происходит.

На основе экспериментальных работ [М.М. Ахметов, 1975] установлено, что с уменьшением К_р от 1,5 до 1,05 скорость взрывной волны возрастает более чем в 13 раз, но способность жесткой преграды поглощать энергию удара увеличивается до 95-99%. В практике рудников максимальная толщина одновременно отбиваемого слоя руды в зажиме не превышает 15-18 м.

Эффект разрушающегося воздействия удара отбитой руды в зажиме может быть оценен через напряжения (σ), возникающие в кусках при столкновении с преградой. Исходя из условия равенства количества движения импульсу силы, можно записать:

 ,                                                                                                              (4.4)

где m – масса отбиваемого слоя руды, кг;

u – скорость движения руды в момент удара, м/с;

F – сила удара ее о преграду, кгс;

t – продолжительность действия удара, с.

В свою очередь:

 ,                                                                                                       (4.5)

где W – линия наименьшего сопротивления (толщина слоя), м;

S – общая площадь взрываемого слоя руды, м²;

γ – плотность руды, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с².

С другой стороны напряжения (σ) в слое руды в момент удара можно записать:

  ,                                                                                                             (4.6)

где k – коэффициент плотности контакта, учитывающий относительную площадь соприкосновения отбитого слоя руды с кусками зажимающего материала (д.ед).

Из приведенных формул (4.4-4.6) следует

 ,                                                                                                        (4.7)

В примере, приведенном В.Р. Именитовым [1984], показан расчет σ при W = 3 м, γ = 2,8 т/м³, u = 20-50 м/с, t = 0,01 с и к = 0,02-0,05. В принятых параметрах, достаточно типичных для отбойки руд в зажиме, значение σ достигает 10-20 тыс. МПа, что существенно превышает предел прочности пород.

Преимущества отбойки руды в зажиме:

·  более полное использование энергии взрыва и снижение в известных пределах выхода негабарита, что способствует росту интенсивности и производительности процесса выпуска и доставки руды;

·  отсутствие затрат на проходку отрезного восстающего и отрезной выработки для создания компенсационного пространства в камере;

·  позволяет производить торцовый выпуск из буровых штреков (ортов), что исключает проходку выпускных выработок (воронок, дучек) в основании блока и сокращает изрезанность массива.

Недостатки:

·  усложнение выпуска первых доз уплотненной руды после взрыва с возможными ее зависаниями;

·  возрастает вероятность нарушения скважин последующего слоя в массиве с дополнительными затратами на их восстановление;

·  выброс части руды в буровые выработки. При использовании погрузочно-доставочных самоходных машин, последний недостаток не оказывает существенного влияния на интенсивность выпуска руды.