УДК 622.273

ГОРНОЕ ДЕЛО

Шонтаев Д.С., Шонтаев А.Д.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Управление по госконтролю за ЧС и промышленной безопасностью Карагандинской области, Казахстан

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПО ПАРАМЕТРАМ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ

Одним из основных параметров проходческого цикла, определяющим скорость проведения выработки, является глубина шпуров. Этот параметр многосторонне связан со всеми элементами проходческого цикла и показателями буровзрывных работ. В зависимости от глубины шпуров находится и длительность проходческого цикла. В связи с тем, что скорость проходки при прочих равных условиях пропорциональна произведению длины шпуров на количество циклов, то один и тот же результат может быть достигнут как за счёт перехода на более высокую цикличность, так и путём увеличения глубины шпуров. Многоцикличная организация работ приводит к относительному увеличению потерь времени на технологические перерывы и подготовительно-заключительные операции.

Увеличение глубины шпуров целесообразно при применении более совершенных средств проведения выработок, так как эффективность и производительность этих средств возрастает с увеличением объёма работ. С другой стороны, увеличение глубины шпуров при постоянном сечении выработки уменьшает коэффициент использования шпуров и приводит к росту их количества. Применение удлинённых шпуров возможно при более высоком удельном расходе ВВ или создании дополнительных плоскостей обнажения.

Глубина шпуров и их количество в цикле оказывают на производительность бурения двоякое действие. С одной стороны, при увеличении глубины шпуров происходит снижение скорости бурения, из-за различного рода трения бурового инструмента о стенки шпура и менее благоприятных условий по выносу бурового шлама; с другой – большая глубина шпуров позволяет увеличить машинное время бурения, снизить удельные затраты времени на вспомогательные операции. Так как глубина шпуров оказывает положительное и отрицательное влияние на прохождение операции, то следует считать, наличие экспериментального значения этого параметра, при котором достигается максимальная скорость проведения выработки и наибольшая производительность труда проходчиков.

Предложено большое количество методик определения глубины шпуров, отличающихся своей основой. В связи с этим, результаты расчётов по ним, как правило, дают различные значения глубины шпуров.

При расчёте оптимальной глубины шпуров наибольшего внимания заслуживают методы расчёта, предложенные Покровским Н.М. и Миндели Э.О. Длина шпуров в методе Н.М.Покровского ставится в зависимости от длительности проходческого цикла, значение которого заранее известно.

Формула для расчёта длины шпура имеет вид:

, (1)

где - число шпуров в комплекте;

- время заряжания одного шпура, ч;

- время на проветривание забоя, ч;

- скорость бурения в единицу общего времени, м/ч;

- количество бурильных машин, работающих одновременно;

- угол наклона шпуров к плоскости забоя, град;

- сечение выработки в проходке, м²;

- коэффициент использования шпуров;

- эксплуатационная производительность погрузочной машины (машин).

Существенным недостатком методики Н.М.Покровского является необоснованность длительности проходческого цикла.

Э.О.Миндели для определения оптимальной глубины шпуров использует трудоёмкость проходческих операций, отнесённых к 1 м выработки, а за критерий эффективности принимает суммарные трудозатраты. Слагаемые суммарных удельных трудозатрат находятся в зависимости от глубины шпуров. Оптимальное значение глубины шпуров находится исследованием функции общих трудозатрат на экстремум. Такой подход к нахождению оптимальной глубины шпуров, как показано нами выше, является правомерным. Однако, практическая реализация метода Э.О.Миндели, как правильно замечает В.М.Рогинский, затруднена, так как требует постановки специальных производственных наблюдений. В условиях жёсткого производственного плана подобные эксперименты поставить не всегда бывает возможно. В связи с изложенным в работе предлагается определять оптимальную глубину шпуров на основе статистической отчётности геологоразведочных партий и экспедиций. Вместо трудоёмкости используется обратная её величина – производительность труда. На основе обработки скоростных проходок методом математической статистики получена зависимость производительности труда от глубины шпуров:

(2)

где - производительность труда проходчика, м/мес;

- средняя глубина шпуров, м.

Максимальное значение производительности труда получается при =1,7 м. В.М.Рогинский на основе обобщения фактических материалов и расчётов оптимальную глубину шпуров для большинства горнотехнических условий рекомендует принимать в пределах 1,6-1,8 м.

Определим длину шпура, использовав формулу проф. Н.М.Покровского и данные хронометражных наблюдений.

Перепишим формулу в виде:

. (3)

Длительность цикла в условиях Атасуйского ГОКа при существующей организации работ составляет 6 часов.

- суммарное время на подготовительно-заключительные операции и простои, вызванные различными причинами, с;

- оперативное время, т.е. время, затрачиваемое на выполнение основных проходческих операций, с.

По данным хронометражных наблюдений получены скорость бурения в единицу общего времени перфоратором ПР-30 по гранитам =0,13 м/мин и эксплуатационная производительность машины ППН-1с =0,16 м³/мин. Количество одновременно работающих перфораторов в забое 2 или 3, т.е. =2;3. При проектировании буровзрывных работ коэффициент использования шпуров принимается =0,85. Сечение проектируемой выработки (квершлага) =7,1 м². Принимаем количество шпуров =25, предусмотренное утверждённым на руднике паспортом.

Среднее оперативное время = 198 мин.

При 2-х перфораторах ПР-30

м.

При 3-х перфораторах ПР-30

м.

Средняя длина шпуров при существующей организации работ будет равна =1,7 м.

Увеличим оперативное время на величину простоев, зависящих от рабочего = 63 мин.

Тогда получим:

при 2-х перфораторах ПР-30

м.

при 3-х перфораторах ПР-30

м.

Средняя длина шпуров в этом случае составит =2,1 м.

Таким образом, по техническим возможностям проходческого оборудования (ППН-1с, ПР-30) и существующих средствах обмена вагонеток (роликовая платформа) при ликвидации простоев, зависящих от рабочего длина шпура может быть увеличена в среднем до 2,1 м. При коэффициенте использования шпуров =0,85 величина заходки =1,78 м, т.е. имеется возможность повысить темпы проходки подготовительных выработок

на 40-50% против существующих.

В результате выполненных аналитических и экспериментальных исследований, получены научно обоснованные зависимости по определению важнейших параметров буровзрывных работ, которые предлагаются для практического использования. При этом удельный расход ВВ, количество шпуров и величину заряда в шпуре рекомендуется определять соответственно по формулам.

Литература:

1. Миндели Э.О. Разрушение горных пород. – М.: Недра, 1974.

2. Покровский Н.М. Взрыв. – М.: Недра, 1980.

3. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. – М.: Недра, 1974.

4. Шонтаев Д.С. Совершенствование технологии проведения горных выработок с разработкой технологических схем // Труды Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана». – Караганда, 2005.