Шпуровая отбойка

Шпуровая отбойка используется при проходке горизонтальных и вертикальных выработок, выемке жильных маломощных месторождений в ограниченном по размерам забойном пространстве, а также при слоевых и камерно-столбовых системах разработки.

Отбойка руды производится в нисходящем порядке сплошным или почвоуступным забоем (рис. 4.2 а, б), в восходящем порядке потолкоуступным или сплошным забоем (рис. 4.2 в, г), в горизонтальном направлении потолкоуступным забоем (рис. 4.2 д). Полную отбойку в восходящем порядке применяют в устойчивых рудах, при неустойчивых – осуществляют нисходящую выемку под защитой щитового перекрытия или бетонной закладки.

Шпуры могут буриться вертикальными (наклонными) или горизонтальными. В случае вертикального их расположения увеличивается фронт буровых работ, но возрастает вероятность образования заколов. Поэтому такие схемы применяются при достаточно устойчивом рудном массиве. В неустойчивых рудах предпочтение отдают отбойке горизонтальными шпурами.

a б в г
д	Рис. 4.2. Схемы отбойки руды шпурами. a – в нисходящем порядке сплошным забоем; б – тоже почвоуступным; в – в восходящем порядке сплошным забоем; г – тоже потолкоуступным; д – в горизонтальном направлении потолкоуступным забоем.

Бурение шпуров в очистных забоях осуществляется ручными, телескопными перфораторами и самоходными бурильными установками. Бурение перфораторами используется при выемке маломощных залежей и характеризуется низкой производительностью труда (20-45 шпуро-метров в смену), повышенной запыленностью рабочего места. Выход руды с 1 м шпура составляет 0, 25-0, 8 м³.

Современные самоходные буровые каретки, на которых монтируют 1-3 перфоратора, успешно применяются при слоевых системах разработки в восходящем и нисходящем порядке (рудники Норильского региона), при камерно-столбовой выемке (Жезказганское месторождение медистых песчаников). Лидерами в их производстве являются шведские компании «Atlas Copco» и «Sandvinik» [В.Н. Опарин].

Фирма «Atlas Copco» выпускает типоряд буровых кареток типа «Axera». Например, установка Т08-290 (рис. 4.3) является двухстреловой электрогидравлической буровой кареткой, использующейся для выемки камер и интенсивной проходки выработок сечением от 12 до 100 м². Данная конструкция позволяет достигать высокой производительности бурения при экономном использовании буровой стали, высокой надежности механизмов и автоматическом контроле параллельности бурения шпуров.

Рис. 4.3. Общий вид буровой каретки Axera Т08-290.

На подземных рудниках России широкое распространение получили буровые установки фирмы «Atlas Copco». В табл. 4.2 приведены технические и эксплуатационные показатели машин, используемых на подземных рудниках в Норильском регионе.

Все современные буровые установки компаний «Atlas Copco» и «Sandvinik» оснащены компьютерной системой управления RCS и поставляются в конфигурации «Готовность к автоматизации» [В.Н. Опарин, 2007].

Буровые установки «Atlas Copco» могут посредством спутникового интернет-канала быть соединены с офисом компании в г. Orebro (Швеция) для управления процессом бурения, мониторинга состояния машины и диагностики неисправностей (рис. 4.4).

Таблица 4.2

Основные характеристики буровых установок компании «Atlas Copco»

Рис. 4.4. Мониторинг состояния и диагностика оборудования Atlas Copco на руднике из удаленного офиса компании.

Последние достижения в области бурения шпуров современными установками коренным образом повлияли на преимущества шпуровой отбойки. При одинаковой мобильности практически равной производительности по объему разбуривания рудной массы, шпуровая отбойка по сравнению со скважинной позволяет:

· более точно оконтуривать рудные тела с сокращением прихвата вмещающих пород и повышением качества отбитого полезного ископаемого;

· улучшить дробление руды и уменьшить выход негабарита;

· снизить сейсмическое воздействие взрывов на окружающий массив горных пород.

Главным ограничивающим фактором отбойки шпурами является невозможность обрушения больших объемов руды. Второй недостаток – жесткая взаимозависимость процессов бурения, взрывания и выпуска отбитой рудной массы.

Выбор сетки расположения шпуров для отбойки проводится на основании предшествующих экспериментальных работ. Опытными взрывами для разных типов пород и их трещиноватости, используемых в практике ВВ и принятой глубине бурения, устанавливается площадь забоя S на 1 шпур. Зная S определяют:

, (4.2)

, (4.3)

где W – линия наименьшего сопротивления (ЛНС – кратчайшее расстояние от центра заряда до свободной поверхности);

а – расстояние между шпурами;

m – коэффициент сближения зарядов ВВ. При расположении трещин перпендикулярно обуриваемому забою m = 0, 6-0, 8, при параллельном расположении m = 1, 0-1, 2.