Reducerea randamentului de explozibili în exploziile de banc: De ce mai mult explozibil nu este răspunsul

Dacă ai lucrat la sablare la suprafață o anumită perioadă de timp, știi senzația. Te duci la grămada de noroi după o lovitură și iată-i - șase bolovani de mărimea unor mașini compacte, așezați chiar unde era rândul din față. Operatorul excavatorului te privește așa. Managerul de proiect începe să calculeze în minte costurile secundare ale spargerii. Și cineva, inevitabil, spune lucrul pe care nu vrei să-l auzi: "Poate ar trebui să adăugăm mai multă pulbere în runda următoare."

Iată ce am învățat pe calea cea grea, după ce am suflat suficient ANFO cât să finanțez o carieră mică: problemele legate de bolovani aproape niciodată nu au legătură cu lipsa explozibilului. Sunt legate de energia care merge în locuri greșite. Sigilează scurgerile, iar fragmentarea se rezolvă de la sine.

Pasul unu: Studiați roca înainte de a atinge un parametru

Înainte să modificați distanța dintre găuri, înainte să ajustați factorul de pulbere, înainte să faceți ceva cu cifre, parcurgeți fața mesei de lucru. Uitați-vă la ea.

Primul rând de găuri și porțiunea superioară a băncii sunt de unde provin bolovanii, și există un motiv pentru asta. Primul rând se sparge în rocă care a fost deja deteriorată - de explozia anterioară, de luni de eroziune, de relaxarea feței libere. Banca superioară? Aceeași poveste de sus în jos. Aceste zone sunt intersectate cu rosturi deschise și micro-fracturi pe care nu le poți vedea de la douăzeci de metri distanță, dar care îți vor fura complet energia explozivă.

Când o undă de detonație lovește o fractură deschisă, nu o traversează curat. Unda de stres se reflectă, se împrăștie și pierde presiune. Gazul care urmează - substanța care produce cea mai mare parte a spargerii rocilor într-o explozie proiectată corespunzător - se evacuează direct în fisură în loc să presurizeze peretele găurii de sondă. Rezultatul net: explozibilul a explodat, pământul s-a cutremurat, iar roca dintre fisuri nu a simțit niciodată suficientă presiune susținută pentru a se sparge.

Același lucru se întâmplă și la limitele geologice. Dacă lovești o strată de argilă, o zonă de forfecare sau un dig erodat, unda de tensiune se oprește brusc. Roca de cealaltă parte a acelei limite este împinsă intactă și aterizează în grămada de noroi ca un bolovan pe care echipa ta secundară de spargere îl va blestema în următoarele trei zile.

Deci, primul pas nu constă în ajustarea a nimic. Constă în plimbarea pe bancă și marcarea zonelor problematice pe o schiță pictată cu spray: un rând frontal fracturat aici, o cusătură de lut acolo, o rocă de acoperire erodată în partea de sus. Dacă nu știi pe unde se scurge energia, nu poți astupa găurile.

Pasul doi: Cei doi parametri care mișcă de fapt acul

Odată ce știi care zone te vor ataca, te poți ajusta inteligent, în loc să o faci orbește.

Primul parametru care merită atins este modelul găurilor. Un număr surprinzător de cariere încă folosesc ceea ce am putea numi modelul tradițional: spațiere mică a găurilor cu o încărcătură relativ mare. Ideea este că găurile apropiate oferă o fragmentare mai bună. Realitatea este opusă: spațierea mică cu o încărcătură mare lasă goluri de energie la vârful bancului de lucru, iar acele goluri produc exact bolovanii și resturile de la picioare pe care toată lumea le urăște.

Întoarceți-l. Spațiere mare, sarcină mică. Extindeți distanța dintre găuri, dar trageți rândul mai aproape de fața liberă. Aveți două avantaje simultan: sarcina redusă înseamnă că primul rând se rupe curat până la podea în loc să lase un vârf, iar spațierea mai mare - atâta timp cât este calculată pentru a oferi o suprapunere completă de energie între găurile adiacente - acoperă masa de rocă fără suprapunerea inutilă a unui model strâns. Fragmentarea iese mai uniformă și forați mai puține găuri pe metru cub. Aceasta este o economie de bani la ambele capete.

Al doilea parametru este factorul de pulbere, iar cheia este să nu-l mai tratăm ca pe un singur număr pentru întreaga lovitură. Rândul frontal fracturat primește o creștere - cu 10% până la 20% mai mult explozibil pe metru cub decât linia de bază. Nu adaugi putere de dragul puterii; compensezi scurgerea de energie prin acele fisuri preexistente. Roca intactă din spatele rândului frontal rămâne la linia de bază. Și în apropierea peretelui final al pantei, de fapt reduci factorul de pulbere - stabilitatea pantei este o problemă de siguranță, nu o metrică de producție, iar supraexplozia în apropierea perimetrului este modul în care creezi defecțiuni în formă de pană care apar șase luni mai târziu.

Ajustați în trepte mici și testați. Adăugați 10% în zona cu probleme, trageți, verificați grămada de noroi. Încă bolovani? Mergeți la 15%. Nu săriți la 25% pentru că ești nerăbdător. Exagerarea cu explozia nu doar că irosește bani - creează rocă artificială, vibrații excesive și un perete posterior neuniform care face următoarea rundă mai dificil de forat.

Pasul trei: Păstrați niște noroi ca tampon

Sablarea la fața curată — unde fiecare gram din grămada de noroi a fost îndepărtată înainte de runda următoare — este metoda implicită pe multe șantiere, deoarece arată ordonat. De asemenea, este unul dintre cei mai mari contribuitori la randamentul ridicat de bolovani, și iată de ce.

Când primul rând trage în gol, nimic nu se opune mișcării rocii, cu excepția inerției acesteia. Energia explozivă se împarte aproximativ în două părți: unda de stres care fracturează roca pe loc și expansiunea gazului care împinge roca spartă înainte. Fără nimic în fața bancului de proiectil, faza de expansiune a gazului își consumă cea mai mare parte a energiei pentru a arunca roca - accelerarea rocii spre exterior, departe de suprafață, fără rezistență. Fragmentele zboară, aterizează, stau acolo ca blocuri intacte, deoarece nu a existat nicio coliziune, nicio zdrobire între particule, nimic care să transforme bucățile mari în bucăți mici.

Pușcarea cu explozibili — lăsarea unei fâșii de 2 până la 4 metri lățime din grămada de noroi anterioară lipită de fațadă — schimbă complet fizica. Primul rând trage în acea barieră de noroi în loc să tragă în aer liber. Fragmentele de rocă se izbesc de grămada reținută, se ciocnesc între ele, iar energia cinetică care ar fi fost irosită la aruncare este transformată în rupere secundară prin impact și zdrobire. Se obțin fragmente mai mici, mai puțină rocă volatilă și o grămadă de noroi mai densă, care este mai ușor de săpat.

Câteva lucruri trebuie să fie corecte pentru ca acest lucru să funcționeze: noroiul reținut trebuie să fie suficient de dens pentru a oferi o rezistență reală - o grămadă liberă și pufoasă nu este suficientă. Factorul de pulbere trebuie să crească cu 10% până la 20%, deoarece depui mai mult efort (ruperea împotriva rezistenței necesită mai multă energie decât pătrunderea în spațiul liber). Și timpul de întârziere dintre rânduri ar trebui să fie puțin mai lung decât o explozie pe suprafață curată pentru a oferi fragmentelor fiecărui rând timp să se lovească și să se zdrobească de tampon înainte de sosirea următorului rând.

Pasul patru: Nu uitați ce se întâmplă în vârf

Zona de decantare — acea porțiune superioară a găurii umplută cu material inert în loc de exploziv — este acolo pentru controlul rocii volante și este indispensabilă din punct de vedere al siguranței. Dar creează o problemă: coloana explozivă începe mai jos în gaură, ceea ce înseamnă că partea superioară a bancului de foraj primește mai puțină energie explozivă directă. Ghiciți de unde vine următorul lot de bolovani.

Nu poți scurta tulpina pentru a remedia acest lucru - așa obții explozii frontale și incidente cu roci volante. Dar iată un truc de teren care funcționează: plasează o mică încărcătură de rapel în interiorul coloanei de tulpină, poziționată astfel încât să aplice suficientă energie pentru a fractura zona de guler fără a exploda tulpina. Nu o încărcătură completă - doar suficientă pentru a crăpa roca superioară, astfel încât să se rupă odată cu restul cartușului, în loc să suporte expansiunea gazului ca o placă solidă. Am văzut această tehnică scăzând numărul de bolovani din partea superioară cu mai mult de jumătate pe bancuri unde bolovanii din zona de guler fuseseră o problemă cronică.

Și cât timp ești acolo, sincronizează secvența de inițiere cu noul model de găuri. Spațierea mare cu încărcare mică funcționează cel mai bine cu întârzierile electronice rând cu rând - fiecare rând primește o lovitură curată către tampon, fragmentele se ciocnesc, iar următorul rând ajunge înainte ca grămada de noroi să se așeze și să-și piardă rezistența.

Ce legătură are asta cu spargerea pietrelor de la O2

Tot ce tocmai am descris presupune că utilizați explozibili convenționali într-o configurație standard de împușcare la banc. Însă principiile - eliberarea controlată a energiei, minimizarea scurgerilor prin fracturi, utilizarea expansiunii constrânse în loc de aruncarea liberă - sunt exact ceea ce face ca sistemele de spargere a rocilor neexplozive să fie eficiente.

Sistemul de explozie cu oxigen funcționează pe baza unui mecanism fundamental diferit: expansiunea prin schimbare de fază cu oxigen lichid, mai degrabă decât detonarea chimică. Dar fizica spargerii eficiente a rocilor este aceeași. Expansiunea controlată împotriva rezistenței produce o fragmentare mai bună decât aruncarea neconstrânsă. Fracturile preexistente fură energie, indiferent dacă utilizați ANFO sau LOX. Iar înțelegerea masei de rocă înainte de a proiecta explozia este diferența dintre o grămadă de noroi curată și o fermă de bolovani, indiferent de ce puneți în groapă.

Pentru carierele din apropierea infrastructurii sensibile, unde roca volatilă, vibrațiile și autorizațiile sunt constrângerile principale, sistemul O2 rezolvă problemele pe care explozia tampon și controlul atent al factorului de pulbere le pot aborda doar parțial. Zero rocă volatilă înseamnă că nu există compromisuri în ceea ce privește demolarea. Eliberarea controlată de energie înseamnă că nu există evacuarea gazelor prin fracturi. Iar distanța de siguranță scade de la sute de metri la o sută - ceea ce, într-o carieră înconjurată de drumuri și clădiri, ar putea face diferența dintre funcționare și nefuncționare.