Применение пеногелевой забойки на примере карьера № 3 «Сопка-248» филиала «Антоновское рудоуправление» АО «Кузнецкие ферросплавы»



На открытых горных работах, таких как добыча руды, производство нерудных материалов (щебень), большая часть горной массы проходит процесс предварительного рыхления с помощью взрывных работ.

При производстве взрывных работ возникает ряд проблем, некоторые из которых — не полное измельчение горной массы из-за неравномерных свойств взрываемого массива, а также значительный выброс пыли в атмосферу. Наличие данных проблем приводит к сокращению производительности горнотранспортного оборудования, увеличению неплановых простоев оборудования, загрязнению окружающей среды.

Значительно сократить выход негабаритной фракции и выбросы пыли в окружающую среду, существующими промышленными технологиями процессов взрывных работ, решить невозможно. [1–3]

В течение долгих лет велись научные изыскания и производственные эксперименты в области применения пеногелевых составов в качестве забоечного материала скважин.

Данная тема является весьма актуальной для филиала «Антоновское рудоуправление» акционерного общества «Кузнецкие ферросплавы». Важными факторами применения пеногелевой забойки являются [4–6]:

1. Значительное сокращение выхода негабаритной продукции.
2. Выбросы пыли в окружающую среду.
3. Сокращение расхода взрывчатых веществ.
4. Сокращение времени простоев горнотранспортного оборудования.
5. Снижение перевозок.

Использование пеногелевой забойки, при взрывных работах, приводит к уменьшению выхода негабаритной фракции в горном массиве и сокращает выбросы пыли.

Для подтверждения эффективности технологии проводились производственные эксперименты на действующих предприятиях Кузбасса. Для оценки эффективности применения пеногелеобразующих составов в качестве забоечного материала, на разрезе Междуреченский были проведены два экспериментальных взрыва.

Взрывались поочередно два блока:

А — с буровой мелочью; Б — С пеногелевой забойкой;

1 — заряд эмуласт АС — 30 ФП; 2 — шашка Т-400Г; 3 — буровая мелочь; 4 — пеногель в рукаве; 5 — зона интенсивной трещиноватости массива; 6 — воронка с рукавом.

Рис. 1. Блок А — с забойкой буровой мелочью; Блок Б — с пеногелевой забойкой.

На каждом блоке проводились замеры выбросов пыли, крупности кусков породы, разлета кусков породы, высоты пылегазового облака.

Таблица 1

Результаты проведенных экспериментов

№пп	Наименование измеряемого параметра	Блок №1 (забойка буровой мелочью)	Блок №2 (пеногелевая забойка)
1	высота подъема пылегазового облака, м	более 100	около 50
2	плотность пылегазового облака	высокая плотность	низкая плотность
3	время рассеивания пылегазового облака, мин	20	5
4	радиус разлета кусков породы	20м	10м
5	максимальный размер куска в развале, м	1,2	1,0
6	средний размер куска в развале, м	0,70	0,6
7	действие взрыва (радиус воронки разрушения крайней скважины), м	4,5	5,5

Результаты экспериментов полностью подтвердили заявленные характеристики технологии пеногелевой забойки: сокращение расхода взрывчатых веществ; повышение производительности экскаваторов; сокращение выбросов пыли; сокращение разлета кусков породы; сокращение времени простоев горнотранспортного оборудования.

Чтобы определить уровень технического совершенства продукции проведем сравнение его технико-экономических показателей с показателями аналогичных материалов. В качестве аналогов выберем забойку шлаком, буровой мелочью, песком, водой в полиэтиленовых рукавах, водой со смачивателем в полиэтиленовых рукавах, которые мы будем сравнивать по балльно-индексному методу.

При этом будем пользоваться следующими показателями уровня технического совершенства: снижение выбросов пыли; уменьшение расхода ВВ; радиус разлета кусков породы; выход негабаритных кусков породы; производительность операции (возможность механизации); стоимость забойки.

Факторы конкурентоспособности оцениваются по 10-бальной шкале экспертным методом. Для каждого фактора назначается коэффициент важности.

Таблица 2

Сравнение забоечных материалов по балльно-индексному методу

Факторы конкурентоспособности	Коэф. важности	Пеногелевая забойка	Забойка буровой мелочью, песком, шлаком	Вода вполиэтиленовых рукавах	Вода со смачивателем вполиэтиленовых рукавах
Снижение выбросов пыли	0,2	6	0	4	6
Уменьшение расхода ВВ	0,2	2	1	1	1
Уменьшение радиуса разлета кусков породы	0,1	5	2	2	2
Выход негабаритных кусков породы	0,2	5	2	2	2
Производительность операции (возможность механизации)	0,1	10	10	5	5
Стоимость забойки	0,2	4	8	7	6
Суммарный балл	1	32	23	21	22
Суммарный бал с учетом важности	-	4,9	3,4	3,5	3,7

Таким образом, пеногелевая забойка является наиболее технически совершенной по сравнению с другими забоечными материалами.

Основной экономический эффект при применении пеногелевых составов будет получен: от уменьшения расхода взрывчатых веществ; от увеличения производительности экскаваторного парка; от сокращения простоев экскаваторов на буровзрывных работах.

Основным взрывчатым веществом при ведение взрывных работ в филиале «АРУ» АО «КФ» является Эмуласт АС-30ФП. Промышленное взрывчатое вещество I класса. Выпускается в патронированием виде и предназначен для ведения работ на открытых горных предприятиях скваженными зарядами при ручном заряжании сухих, осушенных и обводненных скважин любой степени обводненности диаметром не менее 120 мм в диапазоне температур от плюс 50 до минус 50°С. Применяется для взрывного дробления пород, в том числе сульфидсодержащих, крепостью до 17 по шкале проф. М. М. Протодьяконова.

Эмуласт АС-30ФП в среднем в год 650 000 т. тонн

Стоимость 1 тонны с учетом НДС 28,80 руб.

Сумма в среднем за год составляет 18 720 млн.руб/год.

Экономия ВМ с применением пеногеля 1 872 млн.р. в год.

Количество взрываемых скважин в среднем в год 3650 шт.

На дробление негабаритов требуется:

Эмуласт АС-30ФП в месяц в среднем 250 кг.

Стоимость 1 тонны с учетом НДС 86,400 руб.

Детонирующий шнур ДШМ-Э в месяц в среднем 200 м.

Стоимость 1 км детонирующего шнура 24,00 руб.

Шашка тротиловая Т400-Г в месяц в среднем 11,00 руб.

По исследованиям специалистов разреза Междуреченский снижение негабаритов составляет 40–60 %.

В среднем в год на взрывание негабаритов необходимо 60,7 руб.

Таблица 3

Для реализации проекта потребуется следующий объем финансирования:

Оборудование	Кол-во	тыс. руб.
Проектно-изыскательские работы	1	2500
реактор 5м3	2	600
емкость для воды 20 м3	4	800
электрокара	1	1000
вспомогательное оборудование в цеху (сварочный аппарат, сверлильный, наждачный станки и т. п.)	1	500
стеллажи	1	200
шасси автомобиля Урал ПЗ-1	1	3000
установка забоечная ПЗ-1	1	2000
измерительное оборудование для контроля параметров взрыва и процесса приготовления компонентов	1	500
ИТОГО		11100

Результаты исследований показали, что использование пеногелевой забойки, при взрывных работах, приводит к уменьшению выхода негабаритной фракции в горном массиве и сокращает выбросы пыли.

Применение пеногелевых составов в качестве забоечного материала позволит решить ряд вопросов при ведении открытых горных работ: уменьшить расход взрывчатых веществ; уменьшение выбросов пыли в окружающую среду; сокращение выхода негабаритной продукции; повысить производительность карьерных самосвалов (за счет уменьшения времени погрузки); повысить безопасность взрывных работ (за счет уменьшения разлета кусков породы в 2 раза).

Таким образом, применение пеногелевых составов в качестве забоечного материала необходимо и экономически целесообразно.

Литература:

1. Мельников Н. В., Марченко Л. Н. Энергия взрыва и конструкция заряда. М., Недра, 1964. -132 с.
2. Петров Н. Г., Мальцев С.П. Исследования параметров буровзрывных работ на моделях из эквивалентных материалов для условий Читаурского месторождения марганца. В сб. Взрывное дело № 67/24, М., Недра 1969, с. 77–82.
3. Барон Л. И., Личели Г. П. Трещиноватость горных пород при взрывной отбойке. -М.:Недра, 1966.
4. Совершенствование конструкции скважинного заряда с пеногелевой забойкой Катанов Игорь Борисович, Скачилов Петр Геннадевич
5. Оценка эффективности активной забойки Горинов С. А., Норов Ю. Д., Тухташев А. Б.
6. Моделирование процесса формирования скважинных зарядов с пеногелевой забойкой. Катанов Игорь Борисович