Технические науки / Горное дело

К.т.н. Филиппов П.А.

Институт горного дела

Сибирского отделения Российской академии наук

Эффективная технология проведения

восстающих горных выработок

АННОТАЦИЯ: Представлены результаты промышленных испытаний на рудниках Сибири технологии проведения вертикальных выработок одностадийным способом с использованием взрывных скважин и короткозамедленного инициирования зарядов волноводами.

Filippov P.A., PhD in Technical Sciences

Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Russia

An efficient sinking technology

ANNOTATION: The results of field testing of the sinking technology by the one-step method with the use of blast holes millisecond delay blasting of charges by waveguides at the mines of Siberia are given.

Сырьевое обеспечение железной рудой металлургического комплекса Западной Сибири Российской Федерации ведут Казский,Таштагольский, Шерегешский (Кемеровская область), Абаканский, Тейский (Республика Хакасия) и Ирбинский (Красноярский край) рудники [1]. При подземной разработке железорудных месторождений сибирского региона преимущественно используется система этажного обрушения. В структуре этой системы восстающие выработки (отрезные, ходовые и вентиляционные восстающие) составляют 17 % со сроком службы до 1 года и более. Длина ходовых выработок составляет 3-8 м, длина вентиляционных восстающих достигает 70 м, что является определяющим фактором для выбора технологии их проходки.

Традиционно короткие восстающие выработки проходились способом шпуровой отбойки. В забое ручным телескопным перфоратором бурили 18-20 шпуров Æ 43 мм на глубину 1,8 м. Среднее подвигание забоя за цикл составляло 1,5 м. Уборку горной массы осуществляли погрузочными машинами с почвы откаточной выработки. Для каждого следующего цикла, после производства взрывных работ, восстающую выработку оборудовали полками с лестничным отделением. Тупиковый забой проветривался вентилятором местного проветривания и регулярно требовал восстановления вентиляционного става. Технология проходки коротких восстающих выработок имела невысокие технико-экономические показатели.

Сибирскими учеными и горными инженерами рудника «Шерегешский» в ходе многочисленных экспериментов разработана и нашла широкое применение новая технология проведения восстающих выработок за один прием [2,3], основанная на использовании скважин большого диаметра и короткозамедленного способа взрывания зарядов волноводной системой «Искра-Ш».

По схеме (рис., а) в забое восстающей выработки станком НКР-100 бурят 8 восходящих скважин Æ 105 мм, две из которых расширяют до Æ 212 мм.

Для соблюдения точности бурения скважин используется специальный шаблон и осуществляется инструментальный контроль с корректировкой направления. Скважины с помощью зарядной установки заполняются взрывчаткой на всю высоту и взрываются системой волноводов «Искра-Ш» с расположением патронов-боевиков в устье скважины. Скважины № 1 взрывают мгновенно, № 2 с замедлением 100 мс, № 3 – 200, № 4 – 300, № 5 – 500 мс. В компенсационных скважинах устанавливают заряды выброса, а устья блокируют гирляндами с водой в объеме 0,2-0,35 их совокупной емкости. Степень замедления при взрывании зарядов выброса определялась по формуле и составила 150 мс.

а b

Рис. Технология проходки восстающей выработки за взрыв:

а - тупиковой; б - сопряженной с горизонтальными выработками; № 1-5 - взрывные скважины; I-XII – очередность взрывания скважинных зарядов по секциям; 7 - буровой орт; 8 - выпускная выработка; 9 - заряд взрывчатого вещества; 10 - патрон-боевик; 11 - донный заряд; 12 - забойка с замедлителем; 13 - пробка; 14 - водяная забойка

Для проходки ходовых и вентиляционных восстающих высотой до 3-5 м, сопряженных с горизонтальными выработками, разработан способ проходки, в основу которого положен принцип единого горизонта подсечки и использования самоходных буровых установок. Скважины располагаются в створе будущей восстающей выработки от траншейного орта до сбойки с камерой вибрационной доставочной установки. Схема бурения скважин и конструкция заряда представлены на рис. б.

Сущность способа и технологии проведения восстающей выработки заключается в бурении параллельных одиночных и двух сопряженных скважин. Скважины заряжаются секциями с установкой между ними внутрискважинных замедлителей. Инициирование зарядов взрывчатого вещества в секциях сопряженных скважин осуществляют с опережением на одну секцию, по отношению к зарядам в одиночных скважинах, и взрывают в направлении образуемой компенсационной емкости. Взрывание зарядов в двух сопряженных скважинах с отбойкой на грудь забоя формирует увеличенную компенсационную воронку для отбойки одинарных скважинных зарядов на нее и грудь забоя, ранее образованную взрывами предыдущих зарядов в этих же скважинах.

Промышленные эксперименты для обоснования оптимальных параметров буровзрывных работ новой технологии проходки восстающих выработок высотой до 15 м проводились на блоках № 230, 312-315 участка «Главный» Шерегешского рудника, в результате которых было пройдено свыше 200 м горных выработок.

Сравнительный анализ показал, что по сравнению с традиционной технологией, новый способ одностадийной проходки восстающих отличается безопасным исполнением буровзрывных работ, коэффициент использования заряда секции достигает 0.95, удельный расход взрывчатого вещества уменьшается на 18-20 %, в целом затраты на проходку 1 м выработки снижаются на 10-12 %, производительность труда проходчика увеличивается в 3-4 раза.

Существенным преимуществом короткозамедленного взрывания является возможность сохранения проектных контуров выработок и целостности инженерных коммуникаций в условиях понижения подземных работ и повышающегося горного давления.

В настоящее время весь объем проходки коротких восстающих выработок на рудниках сибирского региона осуществляется представленными вариантами технологии.

Литература:

1. Filippov, P. A. and Freidin, A. M. 2012. On the development of the ore base of the mining and metals production sector of the East Siberia. Journal of Mining Science, No. 4.

2. Konanichin, W. A., Makarenko, M. B., Filippov, P. A. 2009. The driving method. Patent of the Russian Federation 2126133. Patent of the Russian Federation 2126133, publ in Bull Inv No. 4.

3. Eremenko, A. A., Fedorenko, A. I. and Kopytov, A.I. Roadway construction and supports in the rockburst-hazardous areas at iron-ore deposits // Russian Federation, Novosibirsk, 2008, 236 p.