Подготовка горных пород к выемке заключается в разрушении массива различными способами на куски, удобные для последующей выемки, погрузки и транспортирования. Рыхлые и мягкие породы могут разрабатываться непосредственно из массива экскаваторами или другими выемочными машинами. Подготовка полускальных пород ведется обычно навесными рыхлителями на тракторах тяжелого типа. Подготовка к выемке скальных пород осуществляется посредством буровзрывных работ, при этом кусковатость взорванных пород должна быть оптимальной.
Размеры максимально допустимого куска во взорванной горной массе определяются параметрами транспортных средств, дробилок и других приемных устройств, а также условиями работы оборудования.
Максимально допустимый линейный размер куска породы, м, равен:
• для одноковшовых экскаваторов — l max ≤ 0,8 (q)1/3;
• для транспортных средств — l max ≤ 0,5 (Q)1/3;
• для конвейерного транспорта — l max ≤ 0,5 В л – 0,1;
• для дробилок — l max ≤ 0,75 B д,
где q — вместимость ковша экскаватора, м3; Q — вместимость кузова автосамосвала или думпкара, м3; В л — ширина конвейерной ленты, м; В д — ширина приемного отверстия дробилки, м.
Куски, имеющие размеры больше допустимых, называют негабаритными и подвергают дополнительному дроблению. Применяют различные методы разрушения пород (рис. 6.4).
На большинстве карьеров и в разнообразных условиях применяют скважинные заряды. К основным параметрам взрывных скважин относятся глубина, диаметр и угол наклона (рис. 6.5).
Глубина скважины l с определяется высотой взрываемого уступа Н у, углом наклона скважины к горизонту α и величиной перебура скважины l п ниже отметки подошвы уступа. Перебур необходим для качественного разрушения пород в подошве уступа.
Забойка скважины должна быть плотной, а ее длина l з — достаточной для предотвращения утечек продуктов взрыва, выброса породы и образования сильной ударной воздушной волны. Для забойки используют буровую мелочь, песок с размерами частиц до 50 мм.
Различают горизонтальные, наклонные и вертикальные скважины. В основном в настоящее время применяют вертикальные скважины. Заряд ВВ в скважине может быть сплошным или рассредоточенным, а расположение скважин в пределах взрываемого блока — однорядным и многорядным.
Параметрами взрываемых зарядов при их однорядном расположении являются: расстояние между скважинами в ряду а, а при многорядном — расстояние между скважинами а, между рядами b и число рядов n.
Горизонтальное расстояние от оси скважин до нижней бровки уступа W называется линией сопротивления по подошве уступа.
Буровзрывные работы — это комплекс бурения и взрывания скважинных зарядов. Бурение скважин на уступе осуществляется в один, два или три ряда при помощи станков вращательного или ударно-вращательного действия, которые подразделяются на шнековые и шарошечные. Станки шнекового бурения типа СБШ-СБР-125 и СБР-160 (рис. 6.6) применяют для бурения наклонных и вертикальных скважин по углю диаметром 125–160 мм и глубиной до 25 м. Станки шарошечного бурения используются на крепких скальных породах и имеют в качестве рабочего органа вращающиеся долота — шарошки с зубьями из твердого сплава. Станки подразделяются на легкие, средние и тяжелые. К легким (до 40 т) относятся станки СБШ-200 (d скв = 150–200 мм); к средним (до 60 т) — 2СБШ-200Н, СБШ-250МН, СБШ-25ОК d скв = 220–270 мм); к тяжелым (до 120 т) — СБШ-320 и СБШ-400 для бурения скважин диаметром до 400 мм. Станки имеют гусеничный ход.
Бурение скважин осуществляется вертикально или наклонно глубиной до 60 м.
Для ведения взрывных работ в качестве взрывчатого вещества применяют в основном гранулированные ВВ (гранулиты, игданиты), реже — порошкообразные ВВ (аммониты, аммоналы). Взрывают заряды главным образом при помощи детонирующего шнура или электрическим способом.
К вспомогательным процессам при взрывном разрушении относятся погрузочно-разгрузочные работы, транспортирование ВВ к месту заряжания, заряжание и забойка скважин. Доставка ВВ в карьер и заряжание скважин осуществляются с помощью зарядных машин МЗ-3, МЗ-4 и др. Сменная производительность машин по зарядке составляет 15–20 т, Забойка скважин производится буровой мелочью или с помощью забоечных машин-бункеров ЗС-2 и ЗС-1Б, транспортирующих и засыпающих в скважину забоечный материал. Производительность их до 150 скважин в смену.
