Введение к работе
Актуальность темы исследований. Комбинированная, открытоподземная разработка рудных место-зждений, получающая все большее распространение на практике, предопределяет ряд специфиче-;их требований (^технологии открытых горных работ. Одно из главных требованийсостоит в обеспе:. 5нии сейсмической.безопасности взрывных работ в карьере вблизи с наземными и подземными со-зужениями шахт, а также объектами инфраструктуры.
Решение этой проблемы осложняется в связи с переходом к особому варианту комбинированной азработки - повторной открытой разработке месторождений в зоне влияния на действующие подземке горные работы систем с открытым очистным пространством. Извлечение открытым способом за-юов, оставленных в недрах при первичной подземной разработке, позволяет укрепить сырьевую ба-' горно-металлургического комплекса. Чтобы стать экономически эффективным, оно должно сопро-)ждаться резким сокращением затрат по всем технологическим процессам, в том числе по процессу вдготовки горных пород к выемке. Важность решения такой проблемы наглядно видна на примере імбинированной разработки крупнейшего в Республике Казахстан Жезказганского меднорудного эсторождения с плотной насыщенностью вблизи карьерного поля различного рода сейсмоохраняе-зіх объектов. Это вызывает необходимость разработки такой технологии буровзрывных работ (БВР), іторая в равной мере удовлетворяла бы двум основополагающим требованиям - их сейсмобезопас-)сти и высокой экономической эффективности.
Решени^ятой крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное знание, посвящена настоящая диссертация.
Планирование работы. Исследования производились по планам НИР института "ЖезказганНИПИ-їєтмєт'іи АО "Жезказганцветмет" в 1981-1993 гг., связанным с решением научно-технических пробий, включенных в государственные и отраслевые планы, в т.ч. по: научно-технической,программе издать и освоить новые взрывчатые материалы и средства механизации, обеспечивающие повыше-іе эффективности и безопасности взрывных работ на предприятиях народного хозяйства" (1981-)85 гг.), отраслевой научно-технической программе МП-ІГ на 1986-1990 гг. "Повысить технический гавень взрывных работ на карьерах и подземных рудниках", программе НИР на 1982-1985 гг. по про-іеме обеспечения устойчивости выработанного пространства и рационального использования недр і ДГМК" и "Программе научно-исследовательских, проектных и опытно-промышленных работ по по-орной разработке Жезказганского месторождения на 1986-1990гг.".
Целью_работы является теоретическое обоснование и разработка новой, экономически эффектив-)й и сейсмобезопасной технологии взрывных работ на карьере при комбинированной разработке ме-орождений полезных ископаемых.
Эсновная идея диссертации заключается в целенаправленном управлении качеством дробления по-)д и сейсмическим воздействием карьерных взрывов на здания и сооружения путем регулирования іергетических и частотных характеристик взрыва.
Методы исследований. Для достижения поставленной цели применялись: корреляционный анализ, ібораторньїе и натурные эксперименты, графоаналитические и численные методы, а также технико-ономический и инженерный анализ результатов опытно-промышленного внедрения.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
! .Повышение эффективности взрывных работ при комбинированной разработке рудных месторож-
жий с одновременным обеспечением устойчивости бортов карьера, сохранности близлежащих
ахтных сооружений и промышленных объектов достигается за счет регулирования энергии взрыва
важинного заряда и совершенствования технологии взрывания скважинных зарядов /1, 2, 11, 12,
і, 23, 25, 26, 27, 28, 30, 31, 35, 37-40, 45-51/.
'.Целенаправленное регулирование энергии разрушения при ведении взрывных работ вблизи охра-
іемьіх объектов обеспечивается применением зарядов с промежутками, заполненными легким мате-
іалом - гранулированным пенополистиролом (ГПП) горючей марки и новых смесевых ВВ - джезполи-
в для повышения или снижения концентрации заряда ВВ по высоте уступа /3-70,12,17-19, 22, 24,
1,30,33,45,46,47,48,50,51,53/.
Шногократное снижение сейсмического воздействия карьерных взрывов на охраняемые объекты
достигается при трапециевидной схеме коммутации зарядов с использованием разночувствительны; ВВ. Это позволяет при повторной разработке месторождений приблизить взрывные работы к охраня емым объектам и увеличить объем открытой добычи полезных ископаемых /25,26,27,28, 30,33,34 50,52/.
4.Новые конструкции скважинных зарядов и схемы взрывания способствуют возбуждению сейсмо колебаний, генерируемых взрывов с частотой значительно превышающей частоту собственных коле баний сооружений. Такая технология практически исключает вероятность возникновения разруши тельных резонансных явлений/30,33,34,38,43,44,47-51/.
5. Аппаратурный комплекс KAPC-IA-HOI позволяет не только контролировать сейсмику производи мых взрывов на карьерах, но и управлять ими посредством спектрального анализа результатов изме рений с использованием ЭВМ. Наличие нескольких сейсмоакустических станций, размещаемых вокру карьера, обеспечивает независимость прохождения сейсмоволн по разным направлениям горноп массива (44).
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается глубокой проработ кой теоретического обоснования новой эффективной и сейсмобезопасной технологии взрывных рабо на карьерах; достаточным объемом полигонных и опытно-промышленных испытаний предложенны конструкций скважинных зарядов; удовлетворительной сходимостью теоретических расчетов с экспе риментальными данными; положительными результатами и значительным экономическим эффекток от внедрения разработанной технологии взрывных работ на карьерах АО "Жезказганцветмет".
Научная новизна результатов заключается в теоретическом обосновании и разработке новой техно логии взрывных работ на карьерах при комбинированной эксплуатации месторождений полезных ис копаемых.
Автором предложены новые способы регулирования энергии скважинных зарядов, включающие за ряды с промежутками из гранулированного пенополистирола (ГПП) и смесевые ВВ - джезполиты, ус тановлены закономерности распределения и воздействия взрывных волн, в частности, влияния час тотного спектра сейсмических колебаний от массовых карьерных взрывов на устойчивость охраняе мых шахтных сооружений.
Совокупностью результатов работы решена крупная научно-техническая проблема обеспечения эф фективной и сейсмобезопасной технологии взрывных работ на карьерах при комбинированной разра ботке месторождений полезных ископаемых, что имеет важное значение в теории и практике горноп производства.
Научное значение работы состоит в теоретическом и экспериментальном обосновании новых эконо мически эффективных способов регулирования энергии взрыва скважинных зарядов и создании сейс мобезопасной технологии взрывных работ при комбинированной разработке рудных месторождений.
Практическая ценность работы. Результаты работы имеют важное практическое значение при ком бинированной разработке месторождений полезных ископаемых.
На основе проведенных исследований разработан и внедрен на карьерах НПО "Жезказганцветмет новый вид простейших ВВ - джезполиты: внедрены эффективные и сейсмобезопасные конструкциі зарядов для отбойки породных массивов на предельном контуре карьера и вблизи охраняемых под земных шахтных сооружений при комбинированной разработке месторождения; за счет применениі джезполитов и промежутков из ГПП достигнута экономия дорогостоящих промышленных ВВ, повы шено качество дробления пород и улучшены условия работы карьерных экскаваторов.
Лично автором разработан и экспериментально проверен новый вид ВВ - джезполиты; разработань и внедрены способы взрывания скважинных зарядов ^использованием промежутков из ГПП; теоре тически обоснована и внедрена сейсмобезопасная технология взрывных работ при комбинированно! разработке Жезказганского месторождения.
Автор является научным руководителем проблемы по повторной разработке Жезказганского мес торождения.
Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований докладывались и были одоб рены на межреспубликанских (г.Челябинск, 1983, г.Свердловск, 1986, пЖезказган 1992гг.), областноі (г.Жезказган, 1985,1993гг.) научно-технических конференциях, а также на ряде отраслевых научно технических совещаниях, на заседаниях научно-технических советов НПО „Жезказганцветмет" и ин
титута"ЖезказганНИПИцветмет" (1974-1993 гг.).
Публикации. Автором опубликовано 65 научных работ и получено 19 авторских свидетельств на изо-
іретения; основное содержание проблемы, которой посвящен научный доклад, изложено в 46 печатях работах ив 7 авторских свидетельствах. Под научным руководством и при участии автора выпол-іено 9 научно-исследовательских работ по теме диссертации.
Реализация работы. Разработанные автором технические и технологические решения внедрены на .арьерах НПО "Жезказганцветмет" с суммарным экономическим эффектом в 4,195 млн.руб.(в ценах 991г.).
Автор глубоко благодарен научному консультанту работы чл.-корр. НАН Республики Казахстан >.Р.Ракишеву и академику РАН К.Н.Трубецкому за научно-методическую помощь и оценку результате исследований.