Plan de proiectare pentru excavarea subterană a galeriilor de mină
Introducere Proiectarea împușcării rocilor pentru excavațiile subterane în galerii miniere este o parte critică a procesului de minerit. Raționalitatea proiectării afectează în mod direct eficiența, costul, siguranța excavației și impactul asupra rocii înconjurătoare. Un plan optimizat de împușcare a rocilor poate crește ratele de avans, poate controla vibrațiile împușcării, poate proteja stabilitatea rocii înconjurătoare și poate crea condiții favorabile pentru exploatarea ulterioară. Acest articol, bazat pe mai multe referințe, prezintă elementele cheie și metodele practice pentru proiectarea împușcării rocilor pentru excavațiile subterane în galerii.
Pregătiri preliminare pentru proiectarea exploziei Analiza stării geologice: Obțineți o înțelegere detaliată a geologiei minei, inclusiv tipurile de roci, duritatea și distribuția rosturilor și fracturilor. De exemplu, rosturile și fracturarea pot influența propagarea undelor de stres și ruperea rocilor. Informații geologice precise ar trebui colectate prin studii de teren, date din foraje și investigații geofizice. Diferite tipuri de roci și durități necesită parametri de explozie diferiți; roca dură necesită de obicei încărcături mai mari și amplasamente adecvate ale exploziilor.
Definiți cerințele inginerești: Clarificați dimensiunile galeriilor, forma secțiunii transversale și direcția excavației. De exemplu, galeriile circulare și dreptunghiulare necesită modele diferite de explozie; colțurile galeriilor dreptunghiulare pot necesita aranjamente speciale ale găurilor pentru a controla profilul. Luați în considerare ratele de avans necesare - o excavare mai rapidă poate necesita tehnici de explozie și combinații de parametri mai eficiente.
Proiectarea amplasamentului găurilor de explozie Proiectarea găurilor cu fantă:
Alegerea metodei de canelare: Metodele comune de canelare includ canelarea în formă de pană și canelarea cu găuri drepte. Canelarea în formă de pană se potrivește rocilor mediu-moi până la moi: găurile cu caneluri înclinate creează o față liberă în formă de pană pentru exploziile ulterioare. Canelarea cu găuri drepte este utilizată pentru rocă dură, unde găurile goale paralele creează o față liberă și un spațiu de compensare, în timp ce găurile încărcate înconjurătoare realizează ruperea. Au fost studiate și aplicate tehnici inovatoare de canelare, cum ar fi canelarea în cavități și canelarea cu ejecție de fragmente (CCFT); de exemplu, un design de canelare paralelă cu găuri cu aruncare dublă (P-DFH) întărește încărcăturile de fund și produce o detonare în două etape care formează o cavitate cu caneluri mai completă, depășind limitele forajului dens tradițional.
Determinarea parametrilor pentru canelura: Specificați adâncimea, spațierea și unghiul canelurii. Adâncimea canelurii este de obicei cu 15%–20% mai mare decât la alte găuri de explozie pentru a asigura o canelură eficientă. Pentru roca de dură medie, unghiurile canelurilor în formă de pană pot fi de 60°–75°, cu o spațiere de 0,5–1,0 m, în funcție de proprietățile rocii. Pentru canelura în caneluri drepte, spațierea dintre găurile goale și găurile încărcate este în general de 0,2–0,5 m.
Găuri auxiliare (de relief): Plasate între găurile fantelor și găurile perimetrale pentru a mări volumul fantei și a crea o față liberă mai bună pentru încărcăturile perimetrale. Distanța dintre găurile auxiliare este de obicei ceva mai mare decât cea a găurilor perimetrale, iar încărcăturile explozive pot fi relativ mai mari. Pentru roci de dură medie, distanța dintre găurile auxiliare poate fi de 0,6–0,8 m, cu cantitățile de încărcături ajustate în funcție de caracteristicile rocii.
Găuri perimetrale (de contur): Folosite pentru a controla profilul galeriilor și pentru a asigura că secțiunea transversală respectă dimensiunile de proiectare. Distanța dintre găurile perimetrale și cantitatea de sarcină sunt critice pentru controlul profilului. Simularea numerică și testele pe teren indică faptul că, în anumite condiții - de exemplu, în galeriile adânci ale minei de fosfat Kaiyang - o distanță între găurile perimetrale S = 0,70 m, o densitate liniară de sarcină β = 0,9 kg/m și un coeficient de decuplare ζ = 2,5 au dat rezultate bune la împușcarea de contur, cu supra-spargere/sub-spargere minimă. Utilizarea tasării nisipului în găurile perimetrale reduce deteriorarea rocii înconjurătoare și îmbunătățește utilizarea energiei explozive.
Calculul cantității de încărcătură explozivă: Cantitatea de încărcătură explozivă este un factor cheie care afectează rezultatul împușcării și este de obicei determinată de proprietățile rocii, diametrul găurii, adâncimea găurii și spațierea dintre găuri. Formulele empirice comune includ formula volumului și formula consumului pe unitate. De exemplu, formula volumului Q = qV, unde Q este încărcătura, q este consumul de exploziv pe unitatea de volum a rocii, iar V este volumul de rocă care urmează să fie împușcată. Consumul unitar q depinde de rezistența rocii și este în general cuprins între 0,3 și 1,5 kg/m³.
Secvența de ardere și timpii de întârziere: O secvență de ardere rațională și timpii de întârziere pot controla vibrațiile de explozie și pot îmbunătăți spargerea. De obicei, se trag mai întâi găurile cu fante, apoi găurile auxiliare și, în final, găurile perimetrale. Timpii de întârziere ar trebui să ia în considerare timpii de spargere și de aruncare a rocilor, precum și reducerea vibrațiilor. De exemplu, întârzierile dintre găurile cu fante și găurile auxiliare pot fi de 25-50 ms, iar întârzierile dintre găurile auxiliare și cele perimetrale de 50-100 ms. Simularea numerică și testele pe teren pot fi utilizate pentru a optimiza timpii de întârziere pentru a îmbunătăți fragmentarea și a reduce vibrațiile.
Selectarea materialelor și echipamentelor de explozibil Selectarea explozibilului: Alegeți un tip de explozibil potrivit condițiilor din mină. Pentru excavarea subterană în galerii, se utilizează în mod obișnuit explozibili cu siguranță bună și putere moderată - cum ar fi explozibilii în emulsie. Explozibilii în emulsie au o rezistență bună la apă și performanțe stabile, ceea ce îi face potriviți pentru majoritatea operațiunilor de explozie subterane. În minele de cărbune predispuse la gaze, se vor utiliza numai explozibili aprobați pentru utilizare în mină, în conformitate cu reglementările de siguranță.
Inițierea și selectarea detonatorului: Dispozitivele de inițiere comune includ detonatoarele electrice și detonatoarele cu tub de șoc (neelectrice). Detonatoarele electrice sunt simple și fiabile de utilizat, dar pot fi periculoase în medii cu curenți vagabonzi. Detonatoarele cu tub de șoc sunt rezistente la curenții statici și vagabonzi și sunt utilizate pe scară largă în exploziile subterane. În medii complexe de explozie, se pot utiliza detonatoare electronice; acestea permit un control precis al timpului, îmbunătățind eficacitatea și siguranța exploziilor.
Predicția și evaluarea efectului de explozie Predicția prin simulare numerică: Utilizarea unui software de simulare numerică (de exemplu, ANSYS/LS-DYNA) pentru a construi un model numeric al exploziei cu galerii. Prin introducerea parametrilor mecanici ai rocilor, a amplasării găurilor și a parametrilor de explozie, simulați ruperea, aruncarea și vibrațiile rocilor în timpul exploziei. De exemplu, simulările pot evalua efectele diferitelor metode de canelură și ale parametrilor de explozie asupra rezultatelor excavației și pot oferi o bază pentru optimizarea proiectării.
Evaluarea testelor pe teren: Efectuați teste pe teren la scară mică înainte de excavarea la scară completă. Evaluați eficacitatea exploziilor prin observarea fragmentării rocilor, a formării profilului galeriilor și măsurarea vibrațiilor explozive. Ajustați și optimizați proiectul pe baza rezultatelor testelor pentru a asigura o performanță satisfăcătoare în construcțiile la scară largă.
Măsuri de siguranță Determinarea distanțelor de siguranță: Stabiliți distanțe de siguranță la împușcări pe baza cantității de explozibil și a proprietăților rocii. Marcați și securizați zonele de excludere în limitele distanței de siguranță pentru a preveni accesul neautorizat. Pentru împușcările subterane cu galerii, distanțele de siguranță sunt de obicei cuprinse între 100 și 300 m, cu valori specifice calculate de la caz la caz.
Ventilația și controlul prafului: Sablarea generează gaze și praf care trebuie îndepărtate prompt. Folosiți ventilatoare localizate, conducte și alte echipamente de ventilație pentru a asigura că aerul respectă standardele de siguranță. În plus, pulverizați apă și pulverizați ceață pentru a reduce expunerea lucrătorilor la praf.
Controlul vibrațiilor provocate de explozie: Reduceți impactul vibrațiilor provocate de explozie asupra rocilor și structurilor din jur prin optimizarea parametrilor de explozie - controlul dimensiunii încărcăturii și utilizarea secvențelor și întârzierilor de ardere adecvate. În zonele sensibile la vibrații, pre-despicarea, explozia netedă și alte tehnici controlate pot limita și mai mult vibrațiile.
Concluzie Proiectarea unui plan de împușcare pentru excavarea galeriilor miniere subterane este o sarcină complexă și sistematică, care necesită luarea în considerare a condițiilor geologice, a cerințelor inginerești, a materialelor de împușcare și a măsurilor de siguranță. Prin amplasarea rațională a găurilor, proiectarea precisă a parametrilor de împușcare, selectarea adecvată a explozibililor și a sistemelor de inițiere, precum și proceduri riguroase de siguranță, se poate realiza o excavare eficientă, sigură și economică în galerii. Simularea numerică și testele pe teren ar trebui utilizate pentru a prezice și evalua performanța împușcărilor și pentru a optimiza continuu proiectele pentru a îndeplini condițiile specifice ale diferitelor mine și pentru a îmbunătăți eficiența minieră și randamentele economice.
