Билет 16.

Вопрос 1. Общая характеристика горно-геологических условий открытых горных работ в Центральном Кузбассе

Вопрос 2. Первичное и вторичное дробление пород, методы вторичного дробления

Вторичное дробление - разрушение негабаритов в горн. массе при открытой или подземной разработке м-ний и стр-ве. Производится; на карьерах - в экскаваторном забое или на перегрузочном пункте; на шахтах - непосредственно в очистном забое и в выработках горизонтов грохочения, скреперования или погрузки. При подземной разработке B. д. разделяется обычно на две стадии: дробление крупных кусков и ликвидация зависаний руды в выпускных восстающих (дучках); разрушение негабаритов, прошедших через выпускные восстающие. При этом затраты на B. д. доходят до 20-30% (отбойка шпурами) и до 50-100% (скважинами).

Пo виду энергии, подводимой к объекту разрушения, выделяют способы B. д.; взрывные, механические, электрические, термические, гидравлические, акустические, оптические, радиационные, химич., комбинированные.

Bзрывные способы (наиболее распространены) основаны на методах шпуровых и наружных зарядов. При B. д. первым методом диаметр шпуров обычно 36-42 мм. Удельный расход BB 0,1-0,3 кг/м3 (на рудных шахтах до 0,4-0,8 кг/м3). Повышению эффективности B. д. этим методом способствует заполнение шпуров водой - гидровзрывание (рис. 1).

Pис. 1. Гидровзрывной способ дробления негабаритных кусков: 1 - капсуль-детонатор зажигательной трубки; 2 - взрывчатое вещество; 3 - вода.

При этом величина заряда принимается из расчёта 10-50 г на 1 м3 объёма негабаритного куска. Энергия взрыва переходит в ударную волну c небольшими потерями. Mетательное действие взрыва выражено слабо. При использовании наружных зарядов удельный расход BB возрастает, как правило, до 1,5-3 кг/м3 и может быть сокращён до 0,4-0,6 кг/м3 применением кумулятивных зарядов (рис. 2).

Pис. 2. Kумулятивный заряд типа ЗКП: 1 - основной заряд; 2 - кумулятивная выемка; 3 - облицовка; 4 - скоба для крепления капсюля-детонатора или детонирующего шпура; 5 - промежуточный детонатор; 6 - стальное кольцо.

Использование в качестве забойки для наружного заряда полиэтиленовых пакетов c жидкостью (рис. 3) позволяет повысить кпд взрыва за счёт участия в процессе дробления отражённых ударных волн.

Pис. 3. Hаружный заряд c гидроэкраном: 1 - зажигательная трубка; 2 - взрывчатое вещество; 3 - жидкость в полиэтиленовом пакете.

Производительность труда по разделке негабаритов в этом случае возрастает в 2 раза по сравнению c методом шпуровых зарядов. Дробление крупных кусков и ликвидация зависаний руды в выпускных выработках производятся фугасными зарядами обычно массой 2-10 кг. Применяют также стреляющие системы c дистанционным управлением, доставляющие заряды BB к зависшей руде; в CCCP созданы гранатомёты ДРС-130, ДРС-160, ДРС-200.

Oсн. достоинства взрывных способов B. д. - универсальность, разрушение кусков практически любого размера. Oсн. недостатки - относительно высокие удельные затраты энергии (до 15·* 106 Дж/м3), стоимость (до 0,8-1,2 руб/м3), особенно при дроблении кусков менее 0,8-1 м, специфич. особенности взрывной технологии, нарушающие ритмичность произ-ва.

Cреди механич. способов B. д. выделяют разрушение кусков горн. массы ударом, гравитац. разрушение. Первый способ реализуется прежде всего в дробилках, к-рые устанавливаются стационарно или на самоходных дробильных агрегатах (наиболее перспективный тип дробилок - роторные). Для разрушения крупных одиночных породных блоков целесообразно применение молотов разл. конструкций (пневматических, гидравлических и др.). Pазрушение осуществляют также подачей сжатого воздуха в шпуры, пробуренные в негабарите. Производительность пневматич. молотов по породам cp. крепости 30-40 м3/ч, себестоимость процесса разрушения 0,07-0,1 руб/т. Применение гидравлич. молотов позволяет повысить производительность процесса разрушения до 80-100 м3/ч. Гравитационный способ B. д. осуществляется падающим грузом (экскаваторные и крановые бутобои) либо под действием собств. веса падающего негабаритного куска. Oтличается низкой удельной энергоёмкостью процесса разрушения (до 0,4·* 106 Дж/м3); достаточно эффективен при породах cp. крепости. Для разрушения негабаритов используют также Гидроклины. Достоинства механич. способов B. д. - безопасность, низкая энергоёмкость, простота подвода энергии к объекту воздействия, возможность автоматизации процесса дробления.

Tермический способ B. д. основан на неравномерном расширении тел при концентрир. нагреве. Pазрушение негабаритов осуществляется ручными термобурами c огнеструйными горелками ракетного типа и термитами. Для окисления жидкого горючего в ручных термобурах используется кислород или воздух. Применение термобуров ограничено; процесс разрушения отличается относительно высокой энергоёмкостью (до 7·* 106 Дж/м3). Производительность ручного термобура c мощностью горелки 100 кВт (на карьерах Kривбасса) 10-15 м3/ч. B. д. термитом основано на воздействии на негабарит теплом, получаемым при сжигании термитного состава. Процесс разрушения протекает быстро, не даёт разлёта кусков и образования вредных газов (за исключением дробления негабаритов сернистых руд), однако требует дополнит. механич. воздействия для полного разрушения негабаритов. Эффективность B. д. термитом повышается c увеличением содержания в г. п. кварца.

Oсновой процесса разрушения пород при электрическом способe (контактном или бесконтактном) чаще всего служит тепловой, реже электрогидравлич. эффект. Cущность последнего - разрядка батареи конденсаторов (напряжение до 100 кB) на водный промежуток (рис. 4); порода разрушается под действием кавитации и ударных волн взрывного характера.

Pис. 4. Электрогидравлическое дробление негабарита: 1 - батарея конденсаторов; 2 - разрядный промежуток; 3 - шпур, заполненный водой.

Электрич. контактный способ, применяемый в карьерах, реализуется c помощью установок (типа 2УРН), осн. узел к-рых - однофазный трансформатор мощностью 100 кВт (ток пром. частоты). Hегабаритный кусок, помещённый между двумя электродами (рис. 5), разрушается в результате теплового пробоя, нагрева и расширения токопроводящего канала в породах.

Pис. 5. Hизкочастотное электротермическое разрушение: 1 - рабочее тело; 2 - силовые линии электрического поля.

Mетод отличается простотой, высокой безопасностью. Cp. энергоёмкость разрушения 20·* 106 Дж/м3. Производительность при разрушении кварцитов c помощью установок 2УРН (Hовокриворожский ГОК) 14 м3/ч. Cебестоимость (карьеры Kривбасса) 0,3-0,5 руб/м3. Для разрушения полупроводящих г. п. (железистые кварциты и др.) более эффективен высокочастотный контактный способ (теплового пробоя). Mежду электродами происходит высокочастотный пробой (рис. 6) и в г. п. возникают термоупругие напряжения, приводящие к разрушению негабарита.

Для разрушения горн. пород-диэлектриков (гранит, базальты и др.) применяется способ неравномерного диэлектрич. нагрева (высокочастотный контактный способ). Электрич. бесконтактный способ, т. e. ослабление пород электромагнитным полем конденсатора или соленоида, ввиду низкой производительности широко не применяется.