Разработка и обоснование технических и технологических решений при взрывной подготовке обводненных вскрышных пород к экскавации на разрезах Кузбасса

Кокин, Сергей Вадимович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка и обоснование технических и технологических решений при взрывной подготовке обводненных вскрышных пород к экскавации на разрезах Кузбасса
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Разработка и обоснование технических и технологических решений при взрывной подготовке обводненных вскрышных пород к экскавации на разрезах Кузбасса"

,-НаТтравах рукописи

Ьел^'

Сергей Вадимович

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ВЗРЫВНОЙ ПОДГОТОВКЕ ОБВОДНЕННЫХ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД К ЭКСКАВАЦИИ НА РАЗРЕЗАХ КУЗБАССА

Специальность:

25.00.22 « Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 МАЙ 2011

Кемерово 2011

4847757

Работа выполнена на кафедре открытых горных работ Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» и в ООО «Кузбассразрезуголь -Взрывпром»

Научный руководитель

- доктор технических наук, профессор Сысоев Андрей Александрович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Паначев Иван Андреевич

- кандидат технических наук Доманов Виктор Петрович

Ведущая организация

- новационная фирма «КУЗБАСС-НИИОГР»

Защита состоится 16 июня 2011 г. в 1300 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.102.02 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан_2011 г.

Ученый секретарь _

диссертационного совета Иванов В.В.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Технология и организация взрывных работ при подготовке обводненных вскрышных пород к выемке на разрезах является более сложной и более затратной по сравнению с необводненными условиями. Производительность зарядного оборудования и персонала при этом заметно снижается, а затраты на буровзрывную подготовку горной массы увеличиваются на 20-30%.

Гидрогеологические факторы проявляются при выборе ассортимента взрывчатых материалов, обосновании технологии заряжания скважин и способов формирования зарядов, при выборе технических средств и технологических мероприятий по снижению негативного влияния обводненности.

На разрезах Кузбасса ежегодно взрывается около 1,5 млн. скважин. При этом в каждой второй взрывной скважине в той или иной мере присутствует вода. Наличие сс препятствует формированию рекомендуемых наукой и апробированных на практике конструкций скважинного заряда, которые обеспечивают качественную подготовку горной массы к выемке. Это относится к средствам рассредоточения зарядов при наличии воды, их гидроизоляции в случае использования неводоустойчивых ВВ, а также средств и способов забойки сильнообводненных скважин.

Предварительное контурное взрывание является одним из средств снижения обводненности блока. В настоящее время разработаны рекомендации по определению параметров контурных зарядов применительно к взрыванию высоких уступов высотой более 30 м, снижение обводненности которых достигается одновременно с заоткоской следующих по фронту горных работ уступов с целью повышения их устойчивости и обеспечения безопасности ведения горных работ на уровне нижней рабочей площадки. Фактически, при преобладающих объемах транспортной вскрыши, около 80 % взрываемых блоков имеют высоту менее 30 м, поэтому предварительное контурное взрывание для снижения их обводненности следует рассматривать как специальное мероприятие, условия целесообразности которого в настоящее время еще не исследованы.

Удаление воды из скважин с использованием осушающих машин в ряде случаев позволяет на относительно непродолжительное время понизить ее уровень. Вместе с тем имеются взрывные блоки, в которых приток воды в скважины сравним с производительностью насоса осушающей установки, что заведомо предопределяет нецелесообразность использования осушающих машин. Условия применения осушающих машин по гидрогеологическим факторам, возможность их технологической адаптации в комплексе с зарядными машинами, а также соотношение этого метода с предварительным контурным взрыванием для снижения обводненности блока в целом являются нерешенными на данный момент времени вопросами, которые требуют научных исследований.

тивность взрывных работ не только на угольных разрезах, но и при открытой разработке других полезных ископаемых, где подготовка горной массы к выемке осуществляется взрывным способом.

Работа выполнена в рамках программы повышения эффективности буровзрывных работ на разрезах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» на 2005 - 2010 гг. и планов НИР Кузбасского государственного технического университета.

Целью работы является разработка и обоснование технических и технологических решений, обеспечивающих повышение эффективности взрывной подготовки обводненных вскрышных пород к экскавации па разрезах.

Объектом исследования являются вскрышные обводненные буровзрывные блоки высотой до 30 м.

Предметом исследования являются показатели эффективности рекомендуемых технических средств формирования зарядов в обводненных скважинах и технологических способов снижения обводненности при взрывной подготовке вскрышных пород к экскавации.

Идея работы заключается в установлении взаимосвязи типовых конструкций зарядов в обводненных скважинах с показателями обводненности взрывного блока после контурного взрывания и показателями обводненности скважин после осушения.

Задачи исследования:

- обосновать условия применения предварительного контурного взрывания при подготовке обводненных взрывных блоков высотой до 30 м, как специального технологического мероприятия, направленного на снижение уровня обводненности блока перед бурением и зарядкой основной системы скважин;

- обосновать условия применения технологических схем взрывной подготовки обводненных породных уступов с использованием осушающих машин для удаления воды из взрывных скважин и выполнить сравнительную технико-экономическую оценку этого способа с предварительным контурным взрыванием для снижения обводненности блока в целом.

Методы исследований:

- статистическая обработка производственных данных и результатов хронометражных наблюдений;

- математическое моделирование технико-экономических показателей буровзрывных работ;

- опытно-промышленные эксперименты.

Научные положения, выносимые на защиту:

- использование универсальных запирающих устройств в конструкции забойки сильнообводненных скважин, заряжаемых эмульсионными ВВ, позволяет увеличить выход горной массы на 9,0 - 14,0 % без снижения качества подготовки горной массы, а при использовании их в контурных скважинах - увеличить расстояние между скважинами в 1,2 - 1,3 раза;

- предварительное контурное взрывание, как специальное средство снижения обводненности взрываемых блоков, целесообразно применять при про-

ектной глубине скважин более 8 м и высоте столба воды до 4 м с последующей зарядкой скважин только неводоустойчивым ВВ, а также при глубине скважин 15 - 30 м и высоте столба воды от 4 до 12 м при последующем применении рассредоточенных комбинированных зарядов;

- удаление воды из слабоприточных скважин глубиной до 30 м осушающими машинами целесообразно при любой высоте столба воды и обеспечивает экономию затрат на подготовку горной массы 1-3 руб./м3 в зависимости от прочности вскрышных пород и является в этих условиях более эффективным по сравнению с предварительным контурным взрыванием.

Научная новизна работы заключается:

- в обосновании эффективности применения универсальных запирающих устройств (УЗУ) в конструкции забойки сильнообводненных скважин, заряжаемых эмульсионными ВВ, и контурных скважинах, а также в случае, когда по объективным причинам невозможно осуществить традиционную инертную забойку из бурового штыба;

- в установлении области применения предварительного контурного взрывания уступов высотой до 30 м, как специального технологического мероприятия, направленного на снижение уровня обводненности блока перед бурением и зарядкой основной системы скважин;

- в установлении совокупности горнотехнических параметров, определяющих условия применения осушающих машин при удалении воды из взрывных скважин.

Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследования; формулировании осповной идеи достижения цели; организации и проведении опытно-промышленных взрывов; в разработке структуры экономико-математической модели и обобщении результатов исследования.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждается:

- применением для описания, исследования и анализа изучаемых технико-экономических закономерностей методов математического моделирования с обоснованием адекватности всех элементов модели;

- непротиворечивостью результатов и выводов и их сопоставимостью с ранее выполненными исследованиями;

- положительными результатами опытно-промышленной проверки отдельных рекомендаций;

- фактически имеющимся опытом буровзрывных работ в обводненных условиях угольных разрезов.

Научное значение работы состоит в создании системы комплексной оценки обводненности взрываемых породных блоков и установлении закономерностей формирования скважинных зарядов, обеспечивающих эффективность разработки угольных месторождений Кузбасса.

Практическая ценность работы заключается: в снижении удельного расхода эмульсионных ВВ при заряжании сильнообводненных скважин; в уменьшении объема бурения и расхода взрывчатых материалов при предварительном контурном взрывании; в повышении уровня информативности при принятии оперативных решений по выбору типовых конструкций заряда в об-

водненных скважинах; в снижении расхода относительно дорогих водоустойчивых ВВ при ведении взрывных работ в обводненных условиях.

Отличие от ранее выполненных работ заключается в разработке принципов обоснования эффективных технических средств и технологических способов подготовки обводненных вскрышных блоков к взрыванию.

Реализация работы подтверждается письмом Южно-Сибирского управления Ростехнадзора от 17.09.10 о проведении приемочных испытаний универсальных запирающих устройств, актом испытаний от 24.12.10, подписанным представителями Ростехнадзора, новационной фирмы «Кузбасс-НИИОГР» и ООО «Кузбасспромресурс», актом внедрения универсальных запирающих устройств и средств осушения обводненных скважин.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на XI, XII международной научно-практичсской конференции «Энергетическая безопасность России - новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово. -2009, 2010), на технических совещаниях УК «Кузбассразрезуголь», на техническом совете ООО «Кузбассразрезуголь-Взрывпром» (2002 - 2011 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 6 - в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК по специальности 25.0022 «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)».

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, четыре главы, заключение и приложения, изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 30 рисунков и список литературы из 81 наименования.

Основное содержание работы

В первой главе выполнены обзор и анализ научных исследований и практического опыта ведения взрывных работ па карьерах.

Качество взрывной подготовки горной массы к выемке на карьерах в условиях обводненности взрываемого массива обусловлено в первую очередь устойчивостью взрывчатого вещества к воздействию воды в течение периода времени, необходимого для проведения работ, а также возможностью формирования типовых конструкций заряда, которые регламентируются дайной части скважины, предназначенной для забойки, длиной промежутка рассредоточения и отдельных частей рассредоточенного заряда, величиной перебура.

Влияние конструкции и структуры скважинного заряда на коэффициент полезного использования энергии, а также базовые требования к ним сформулированы в средине прошлого века в работах Н. В. Мельникова и Л. Н. Марченко.

Фундаментальные результаты теоретических и экспериментальных исследований закономерностей изменения показателей качества дробления горных пород в зависимости от параметров заряда ВВ и его энергетических характеристик представлены в работах Баума Ф. А., Власова О. Е., Друкованного М. Ф., Покровского I". И., Ханукаева А. П., Шемякина Е. И.и других авторов.

Для вскрышных пород угольных месторождений обширные исследования в этих направлениях проведены Н. Я. Репиным и развиты в работах А. В. Бирюкова, И. А. Паначева, А. С. Ташкинова с акцентом на качество дробления горной массы. Теоретическое обоснование механизма влияния обводненности

на гранулометрический состав взорванной породы, а также результаты соответствующих лабораторных экспериментов представлены в работах Белова В. И, Волобуева В. К., Сысоева А. А.

Исследованию средств и способов формирования зарядов в скважинах -способов забойки, создания промежутков рассредоточения, гидроизоляции и т. д. посвящено достаточно большое количество работ. В производственной практике, к сожалению, нашли применение далеко не все рекомендованные технические решения, которые положительно влияют на качество подготовки горной массы. Основная причина заключается в том, что при существующей технологии они не удовлетворяют одновременно всем требованиям технологического процесса производства взрывных работ - экономичности, технологичности и надежности.

Исследованию предварительного контурного взрывания, как средства снижения обводненности вскрышных блоков, посвящено относительно небольшое количество работ (Гришин С. В., Зотсев В. Г., Прокопенко С. В., Тимошин И. В., Холикулов Х.Ш. и др.). В частности, исследование С. В. Гришина посвящено этому способу применительно к высоким уступам, которые требуют заоткоски для повышения их устойчивости. Поэтому снижение обводненности блока рассматривается как задача, которая решается попутно с заоткоской.

Возможность удаления воды из скважин осушающими машинами до сих пор рассматривалась, главным образом, с технической точки зрения, без детальной увязки технико-экономических показателей этого процесса с горнотехническими условиями. Для разрезов Кузбасса эти работы выполнены Волобуе-вым, В. К., И. Б. Катановым, Ю. А. Садовцом и др.

На основе обзора и анализа научных работ и производственного опыта сформулирована цель и поставлены задачи исследований.

Во второй главе разработаны технологичные средства формирования зарядов в обводненных скважинах и исследована их эффективность.

В настоящее время теория и практика ведения взрывных работ на карьерах предъявляет несколько основных требований к конструкции скважинных зарядов, которые регламентируют размещение взрывчатого вещества относительно устья и забоя скважины, обеспечивая тем самым качественную подготовку горной массы. К ним относятся длина части скважины, предназначенной для забойки, длина перебура, длина промежутков рассредоточения, а также длина отдельных частей рассредоточенного заряда. Данные параметры предопределяют конструкцию заряда в скважинах при фактических значениях их глубины и диаметра. В частности, при диаметре скважин 216 мм - наиболее распространенном на разрезах Кузбасса - рассредоточение скважинного заряда при соблюдении требований к другим его элементам принято осуществлять при глубине скважин не менее 14-15 метров. Такое ограничение существенно с точки зрения надежности инициирования зарядов и возможности соблюдения проектного удельного расхода по отдельным скважинам.

В соответствии с общими требованиями к конструкции скважинных зарядов, а также необходимостью максимально возможного использования дешевых неводоустойчивых ВВ выполнена систематизация вариантов конструкции

зарядов в обводненных скважинах, отличающихся друг от друга в зависимости от высоты столба воды в скважинах и глубины скважин (рис. 1).

I. Зарядка скважин только неводоустойчивым ВВ путем размещения сплошного заряда при глубине скважин /скв < 15 м (вар. I а) или нижней части рассредоточенного заряда при /скв > 1 5 м (вар. I б) в полиэтиленовом рукаве на столб воды высотой < 1 м. При глубине скважин /скв =^15, когда рассредоточение по каким-то причинам невозможно сделать, формируется сплошной заряд (вар. I в).

II. Зарядка скважин комбинированными рассредоточенными зарядами водоустойчивого ВВ в нижней части обводненной скважины при высоте столба воды /¡ß от 1 до 4 м и неводоустойчивого ВВ в верхней части. Высота столба воды йц = 4 м принята на том основании, что водоустойчивое ВВ, имея более высокую плотность по сравнению с водой, вытесняют ее при зарядке, создавая промежуток рассредоточения между верхней частью неводоустойчивого ВВ величиной, которая рекомендуется типовыми проектами массовых взрывов.

III. Зарядка скважин только водоустойчивым ВВ в виде сплошного заряда (вар. III а) при глубине скважин менее 15 м и высоте столба воды h^ > 1 м или рассредоточенного воздушным или водно-воздушным промежутком заряда при глубине скважин /скв >15 ми высоте столба воды Ав > 4 (вар. III б).

Заряд

неводоустойчнвого ВВ

СКВ

Комбинированный заряд П

Л .. _

Заряд

водоустойчивого ВВ Ш

. Л . .

К > 1м

Обозначения:

Щ - неводоустойчнвое ВВ

H - водоустойчивое ВВ

^ - вода

Щ - йнйртная зкдайка

Г] - незалолненная часть скважины

h, - высота столба воды, ы /скв - глубина скважины, ы

А„<1м ^=1-4«

/си = 15-30м /сш=15-30м

> 4м

Рис. ¡. Систематизация вариантов конструкции заряда в обводненных скважинах

Учитывая тот факт, что водоустойчивые ВВ дороже неводоустойчивых, что затраты на взрывчатые материалы в расчете на 1 скважину или на 1 м' возрастают по мере использования вариантов зарядки 1, II и III.

В дальнейшем систематизированные варианты конструкций зарядов в обводненных скважинах называются типовыми.

Область применения типовых вариантов конструкции зарядов в зависимости от высоты столба воды и глубины скважин с учетом рекомендуемых размеров забоечного пространства, промежутка рассредоточения и перебура скважин, представлены на рис.2.

Конструкция зарядов в обводненных скважинах предопределяет совокупность технологичных средств для их формирования, которые должны включать в себя средства гидроизоляции неводоустойчивого ВВ при размещении заряда на столб воды (варианты I а - в), средства создания воздушного или водно-воздушного промежутка (варианты I б, и II), средства рассредоточения заряда в сильно обводненных скважинах (вариант III б), специальные средства забойки скважин, заряженных эмульсионными ВВ, для которых использование традиционной инертной забойки из бурового штыба связано с изменением плотности этих ВВ и снижением детонационных свойств.

Гидроизоляция неводоустойчивого ВВ при зарядке на столб воды высотой до 1,0 - 1,5 м для вариантов I а - в осуществляется с помощью технологичных и широко используемых на разрезах Кузбасса полиэтиленовых рукавов. Для формирования комбинированного заряда используется разработанный нами способ рассредоточения (патент РФ на изобретение № 2364828). Для формирования промежутка рассредоточения в сильнообводненных скважинах (вариант III б) нами разработано, испытано и защищено патентом РФ № 2374603 устройство на основе пневматического затвора. В 2010 г. с их использованием взорвано более 20 тыс. скважин.

Технологические трудности забойки взрывных скважин присущи не только при формировании зарядов в обводненных, но и в сухих скважинах. В настоящее время на разрезах Кузбасса около 60 % скважин взрывается без забойки. Основные причины заключаются в невозможности использования традиционной инертной забойки из бурового штыба в сильнообводненных скважинах, заряженных эмульсионным ВВ и в контурных скважинах. Кроме того, при отрицательных температурах и при наличии на взрывном блоке поверхностной воды буровой штыб в полном объеме отсутствует, что также не позволяет производить полноценную забойку.

5 10 15 20 25 30

Глубниа сяваяаш, м

Рис. 2. Области применения типовых вариантов конструкций зарядов в обводненных скважинах

Использование забоечных машин не только усложняет организацию взрывных работ, но и проигрывает по экономическим показателям более простому техническому решению - увеличению удельного расхода на 5 - 10 % с последующим взрыванием без забойки.

Нами разработай специальный вид забойки с использованием универсального запирающего устройства (УЗУ), который, обеспечивая требуемое качество дробления горной массы при проектном значении удельного расхода ВВ, более технологичен по сравнению с другими видами забойки (активная забойка, забойка низкоплотными пористыми материалами) и более экономичен по сравнению с использованием забоечных машин и взрыванием без забойки (при соответствующим повышением удельного расхода ВВ). Универсальность предложенного устройства обусловлена тем, что оно применимо практически в любых условиях ведения взрывных работ, включая формирование забойки непосредственно в воде, а также возможностью создания воздушного или водно-воздушного промежутка между верхней частью заряда и непосредственно забойкой. Последнее является одним из факторов, который способствует увеличению времени активного действия продуктов детонации на взрываемый массив. Имеется решение о выдаче патента на этот способ забойки скважин.

Конструкция забойки с УЗУ показана на рис. 3. УЗУ представляет собой деревянный цилиндр со срезанным под углом верхним торцом, который подвешивается на перекладину за крепление, смещенное от оси цилиндра. Монтаж универсального запирающего устройства осуществляется одним человеком. Для расклинивания УЗУ и уплотнения зазоров на скошенный торец цилиндра насыпают несколько лопат штыба или мелкой породы. Формирование такой забойки при диаметрах скважин 140 -270 мм занимает 1 — 1,5 мин. и осуществляется в период переезда зарядной машины к очередной скважине. Стоимость УЗУ составляет 150 - 250 руб. в зависимости от диаметра в ценах 2010 г.

Эффективность забойки с УЗУ исследовалась по нескольким сравнительным показателям экспериментальных и опытно-промышленных взрывов:

- задержки времени выброса забойки и продуктов детонации из скважин с различными видами забойки;

- времени начала движения породы со стороны откоса уступа;

- продолжительности времени черпания ковша экскаватора при отгрузке взорванной горной массы;

- часовой производительности экскаватора;

Рис. 3. Конструкция забойки скважины с использованием УЗУ:

1 - заряд ВВ; 2 - цилиндр УЗУ; 3 шпагат; 4 — поперечная перекладина; 5 - буровая мелочь

- снижению обводненности транспортных блоков после контурного взрывания с целью понижения уровня грунтовых вод;

- качеству заоткоски бестранспортных уступов при предварительном контурном взрывании.

На рис. 4 показан фрагмент скоростной видеосъемки ири взрывании трех экспериментальных скважин на разрезе «Краснобродский», в первой из которых забойка отсутствовала, во второй забойка произведена буровым штыбом, в последней использовалась забойка с УЗУ. В табл. 1 представлены данные о результатах обработки скоростной видеосъемки этого взрыва по оценке момента времени выброса забойки и начала истечения продуктов детонации, а также движения породы со стороны откоса уступа. Подобные эксперименты проведены также на Сартакинском участке разреза «Моховский» и разрезе «Калганский», которые разрабатывают существенно различные по прочности вскрышные породы (от <хсж = 50 МПа до <тсж = 120 МПа).

Рис. 4. Фрагмент скоростной видеосъемки экспериментального взрыва скважин:

№ 1 - без забойки; № 2 - забойка буровым штыбом; № 3 - укороченная забойка буровым штыбом с использованием УЗУ

Данные эксперименты свидетельствуют о том, что забойка скважин с УЗУ, во-первых, способствует увеличению времени действия продуктов детонации на 12 - 24 мс. по сравнению с инертной забойкой из бурового штыба, во-вторых, выброс их из устья скважины в наибольшей степени приближен по времени к моменту начала истечения со стороны откоса уступа.

Таблица 1

Данные о результатах скоростной съемки опытных взрывов

№ скважины Начало выброса ПД из устья скважины мс. Начало движения породы со стороны откоса уступа 12, мс. /2-/1, МС.

№ 1 (без чабойки) 0 41 41

№ 2 (забойка штыбом) 11 35 24

№ 3 (забойка с УЗУ) 27 31 4

Опытно-промышленные взрывы проводились на обводненных блоках, заряженных эмульсионным ВВ. Контрольная часть блока взрывалась без забойки с удельным расходом ВВ на 5 - 10 % больше, чем опытная часть блока. Отсутствие инертной забойки объясняется тем, что она негативно влияет на процесс газогенерации эмульсионного ВВ, что приводит к ухудшению детонаци-

оНных характеристик ВВ и, следовательно, повышает вероятность отказа зарядов. В скважинах опытной части блока размещалась забойка с УЗУ. После взрывания производилась видеосъемка процесса отгрузки экскаватором горной массы и выполнялся хронометраж времени черпания. В течение всего периода отработки бзюка фиксировалась часовая производительность экскаватора. Как известно, эти два показателя наиболее полно характеризуют сравнительное качество взрывной подготовки горной массы.

На рис. 5 показаны характерные результаты обработки хронометражных наблюдений продолжительности набора ковша экскаватора при отработке контрольной и опытной частей блока. Сравнение средних значений (в данном случае гН!Ш — 5,95 и £нап = 5,73) по критерию Фишера при 5 % уровне значимости показало, что разницу между ними можно считать несущественной. Часовая производительность экскаваторов при одинаковом количестве автосамосвалов в течение всего периода отработки блока практически не изменялась.

гг

ч о ч

я?

н о ь

Продолжительность черпания, с.

Продолжительность черпа-

ния, о.

Рис. 5. Гистограммы распределения продолжительности наполнения ковша при отработке опытиой(а) и контрольной (б) частей взорванного блока

Забойка с УЗУ испытана также при предварительном контурном взрывании как при подготовке высоких уступов, когда одновременно с их заоткос-кой возможно снижение обводненности блока, так и при подготовке уступов высотой до 30 м, когда предварительное контурное взрывание использовалось только для понижения уровня грунтовых вод. Расстояние между скважинами контурного ряда на опытном блоке, где использовались УЗУ, увеличивали на 1 м, по сравнению с расстоянием между скважинами контурного ряда контрольного блока, взрываемыми без забойки.

Снижение обводненности блоков происходило не менее, чем в 3 раза по отношению к первоначальному уровню грунтовых вод, а заоткоска высоких уступов полностью соответствовала условиям безопасности эксплуатации оборудования на уровне нижней рабочей площадки. Ростехнадзором дано разрешение на испытание и промышленное использование УЗУ при ведении взрывных работ. За 2010 год на разрезах Кузбасса было взорвано 9 тысяч скважин с использованием УЗУ в конструкции забойки.

Результаты проведенных экспериментальных и опытно-промышленных взрывов свидетельствует о том, что забойка скважин с использованием УЗУ увеличивает продолжительность воздействия продуктов детонации на взрываемый массив. Наибольшая ее эффективность имеет место при взрывании сильно обводненных скважин, заряжаемых эмульсионными ВВ, а также контурных скважин, для которых традиционная забойка буровым штыбом неприменима.

На этом основании сформулировано первое научное положение - использование универсальных запирающих устройств в конструкции забойки сильнообводненных скважин, заряжаемых эмульсионными ВВ, позволяет увеличить выход горной массы на 9,0 - 14,0 % без снижения качества подготовки горной массы, а при использовании их в контурных сквазкипах — увеличить расстояние между скважинами в 1,2 — 1,3 раза.

В третьей главе изложены результаты исследований условий применения контурного взрывания, как специального средства снижения обводненности взрывных блоков.

Известно, что предварительное контурное взрывание снижает обводненность взрывных блоков. Ранее выполненные и опубликованные работы (Зо-теев В. Г., Прокопенко С. В., Тимошин И. В, Холикулов Х.Ш. и др.) но снижению притоков грунтовых и поверхностных вод при предварительном взрывании контурных скважин с донным зарядом были посвящены, главным образом, проверке идеи создания зон повышенной фильтрации и обмену опытом. Теоретическое и экспериментальное обоснование, а также исследование условий целесообразности предварительного контурного взрывания для снижения обводненности взрывных блоков одновременно с заоткоской высоких уступов, выполнено С. В. Гришиным. При этом следует подчеркнуть, что для высоких уступов, к которым относятся сдвоенные транспортные уступы общей высотой более 30 м или уступы, разрабатываемые по бестранспортной технологии, контурное взрывание производится в любом случае, независимо от их обводненности. Первичная цель в этом случае заключается в обеспечении безопасных условий работы оборудования на уровне нижней рабочей площадки.

При высоте уступа менее 30 м, когда его заоткоска не является первичной, предварительное контурное взрывание следует рассматривать как специальное мероприятие, направленное только на снижение уровня грунтовых вод в пределах взрываемого блока. Следовательно, критерий технико-экономической эффективности в данном случае будет иметь иной состав затрат и условия его целесообразного применения будут отличаться от условий, рекомендуемых для высоких уступов.

Предварительное контурное взрывание имеет ограничения по глубине скважин и уровню воды в них, которые вытекают из условий, что уровень грунтовых вод после контурного взрывания снижается в три раза, зарядка не водоустойчивого ВВ на столб воды возможна при его высоте после контурного взрывания не более 1,0 - 1,5 м (перебур скважин), а использование комбинированного заряда при остаточном уровне грунтовых вод - не более 4 м.

Предварительное контурное взрывание существенно расширяет технологически возможные области применения зарядов только неводоустойчивого ВВ (вариант I) и комбинированных зарядов (вариант II) по отношению к исходному уровню грунтовых вод в блоке (рис. 6). Тем не менее, при уровне грунтовых вод более 4 м для сплошных зарядов и более 12 м - для рассредоточенных, контурное взрывание заведомо не обеспечит возможность использования неводоустойчивого ВВ (варианты III а, б).

Контурное взрывание, как специальное технологическое мероприятие для снижения обводненности взрывных блоков, связано с увеличением объемов бурения на 25 - 30 %. Поэтому сравнительная экономическая эффективность (Эконт, руб./м3) определялась с учетом не только затрат на взрывчатые материалы (свм, руб./м3), но и затрат на бурение (сбуруб./м3) в зависимости от первичной и остаточной обводненности блока:

„(баз) (баз) УР вм

„(пр) , _(пр) бур вм

(1)

III о ^Мз

Удельные затраты на взрывчатые вещества рассчитывались на основе утвержденных в УК «Кузбассразрезугодь» типовых проектов буровзрывных работ, которые учитывают влияние обводненности на величину проектного удельного расхода ВВ. Затраты на бурение определялись исходя из фактической стоимости машиносмены бурового станка и расхода бурового инструмента. Сменная производительность станков рассчитывалась с учетом основных горнотехнических факторов. При этом исследованию влияния обводненности на производительность станков, была посвящена отдельная серия наблюдений, связанных с измерением скорости бурения и продолжительностью отдельных операций цикла.

В табл. 2 представлен фрагмент расчета показателя эффективности предварительного контурного взрывания для снижения обводненности блока при различных значениях глубины скважины и первичной высоты столба воды при средней для разрезов Кузбасса прочности вскрышных пород <тсж = 70 МПа.

5 10 15 20

Глубина скважин, м

Рис. 6. Области применения способов зарядки

скважин после предварительного контурного взры-

Из сравнения результатов расчета в табл. 2 с технологически допустимыми условиями применения способов зарядки обводненных скважин после контурного взрывания (рис. 6) видно, что экономическим ограничением зарядки скважин сплошным неводоустойчивым ВВ (вариант I а) является глубина скважин, которая должна быть не менее 8 м.

Таблица 2

Фрагмент расчета эффективности предварительного контурного взрывания (руб./м3) для снижения обводненности блока при <УСЖ = 70 МПа

Высота столба воды в скважине до кошурного взрывания, м Глубина скважин, м

6 8 10 12 14 16 18

2 Г -0,90 0,02 0,47 0,75 0,93 0,15 0,31

4 -0,93 0,01 __ 0,46 0,74 0,93 0,14 0,30

6 -2,02 -1,99 -1,49 -1,19 -0,99 0,27 0,44

8 -2,02 -1,51 -1,21 -1,00 1 0,26 0,43

10 -1,53 -1,22 -1,02 0,25 0,42

12 -1,24 -1,03 0,24 0,41

14 -1,04 -1,26 -1,08

В результате анализа закономерностей изменения затрат в соответствии с разработанной в данном разделе математической моделью расчета технико-экономических показателей установлено, что при дайной глубине скважин имеет место равенство между приростом затрат на бурение и экономией затрат на взрывчатые вещества (рис. 7).

1,00 0,50 0,00 -0.50 -1,00

Рис. 7. Зависимость показателя эффективности контурного взрывания (Экоит), прироста затрат на бурение; (ДСдур) и экономии затрат на ВМ; ( Асвм ) от глубины скважин (/скв).

Таким образом, можно сформулировать второе научное положение -предварительное контурное взрывание, как специальное средство снижения обводненности блоков, целесообразно применять при проектной глубине скваокин более 8 м и высоте столба воды до 4 м с последующей зарядкой скважин только неводоустойчивым ВВ, а также при глубине скважин 15 — 30 м и высоте столба воды от 4 до 12 м - при последующем применении рассредоточенных комбинированных зарядов.

В четвертой главе представлено исследование эффективности удаления воды из обводненных скважин осушающими машинами

С технологической точки зрения обводненность взрывных скважин характеризуется двумя основными параметрами - высотой столба воды в скважине и скоростью восстановления воды в скважине после ее откачки осушающей машиной. Эти параметры являются определяющими при выборе типа ВВ и средств формирования конструкции заряда.

Осушающие машины (ОМ) являются техническим средством, которое позволяет временно удалить воду из скважины и снизить расход более дорогих I водоустойчивых взрывчатых веществ. Очевидно, что одним из условий, обеспечивающих возможность применения осушающих машин при последующей зарядке скважин неводоустойчивыми ВВ, является такая скорость восстановления уровня воды в скважине после ее осушения (м>, м/мин.), при которой за время зарядки скважины неводоустойчивым ВВ уровень воды в ней не превысил величину перебура, т.е. 1,0 - 1,5 м. По данному признаку обводненные скважины можно подразделить на слабоприточные и приточные (рис. 8).

О 5 10 15 20 0 2 4 е 8 10

Время после откачки воды, мин. Время посл£ откачки водЫ; мш

Рис. 8. Динамика восстановления уровня воды в скважинах после откачки I по результатам натурных наблюдений: 1

а - елабопрнточные (= 0,3 м/мин.); 5- приточные: 1 -\=\\щм> = 1 м/мин.; 2-

\ =7м;м> = 1м/мин.;5-/гв =5м; >у = 3,5м/мин.

Исходя из технологически необходимого времени формирования гидроизолированного заряда на столб воды, начальная скорость восстановления уровня воды для слабоприточных скважин должна быть и'< 0,2 + 0,3 м/мин. Долевое участие слабоприточных скважин в общем количестве обводненных скважин составляет 12 - 14 %. |

Осушение слабоприточных скважин также расширяет технологически возможную область применения зарядов только неводоустойчивого ВВ. Это является предпосылкой для дальнейшего исследования эффективности ОМ на основе сравнения экономии затрат на ВВ с затратами на осушение.

С этой целью разработана и апробирована математическая модель расчета технико-экономических показателей осушения слабоприточных скважин в зависимости от технических параметров ОМ, глубины скважин и высоты столба воды в них. В частности, производительность осушающей машины шт/смену), как оборудования циклического действия, рассчитывалась в зависимости от продолжительности технологического цикла, включающего в себя опускание погружного насоса и соединительного шланга в обводненную скважину на глубину, равную глубине скважины /скв (м) со скоростью уоп (м/мин), откачку воды насосом производительностью Котк (м3./мин.), подъем насоса со скоростью Упод (м/мин), передвижку продолжительностью /'пер (мин.):

15 20 25 30 Глубина скважин, м

Рис. 9. Области применения типовых вариантов конструкций зарядов в обводненных скважинах

Ож = б0 га

'СКВ V

^обв ^СКВ ^ dс

' О ГК

'под

пер

(2)

где Тш - продолжительность смены (12 ч.); Ки -коэффициент использования времени смены, дол. ед.

Показано, что наиболее существенным фактором, влияющим на производительность осушающей машины, является глубина скважин. Так при увеличении глубины скважин с 10 до 20 м, производительность уменьшается со 180 — 200 шт./смену до 110 - 130 шт./смену.

Стоимость машиносмены осушающей машины определялась с учетом всех элементов прямых годовых затрат при фактических значениях сменного коэффициента использования, а также коэффициента использования календарного фонда времени. В частности, для осушающей установки Legra на базе автомобиля УАЗ стоимость машиносмены составила 7400 руб./смену.

Следует сказать также, что производительность насоса осушающих машин, которая для существующих моделей составляет 200 - 500 л/ч., не является определяющей для технической и сменной производительности осушающей машины в целом.

Эффективность осушения слабоприточных скважин перед их зарядкой определялась по результатам сравнения экономии затрат на ВВ (Дсвв, руб./м3),

которая имеет место при замене водоустойчивых ВВ на неводоустойчивые, с затратами на осушение (еос, руб./м3):

'-'ом ~ ^вв — сос ■

Затраты на бурение не учитывались, поскольку они одинаковы в сравниваемых вариантах. В табл. 3 представлены расчетные значения показателя эффективности при различных значениях глубины скважин, высоты столба воды для легко- и трудновзрываемых пород.

Таблица 3

Эффективность удаления воды из слабоприточных скважин осушающей машиной (руб./м3)

Высота столба воды в скважине до осушения, м Глубина скважин, м

6 8 10 12 1 14 ( 16 18

СГсж = 5 МПа

4 1,08 1,10 1,11 1,12 1,12 0,55 0,55

6 1,08 1,10 1,11 1,12 1,11 1,12

8 1,10 1,11 1,12 1,11 1,12

10 1,11 1,12 1,11 1,12

12 1,12 1,11 , 1,11

<ТСЖ = 12 МПа

4 3,05 2,98 2,93 2,89 2,87 1,41 1,41

6 3,23 3,12 3,04 2,99 2,95 2,91 2,89

8 3,26 3,15 3,08 3,03 2,98 2,96

10 3,27 3,18 3,11 3,06 3,02

12 3,27 3,19 3,13 3,08

Полученные результаты позволяют сформулировать третье научное положение: удаление воды из слабоприточных скважин глубиной до 30 м осушающими машинами целесообразно при любой высоте столба воды, обеспечивает экономию затрат на подготовку горной массы 1-3 руб./м3 в зависимости от прочности вскрышных пород и является в этих условиях более эффективным по сравнению с предварительным контурным взрыванием.

В пятой главе изложена методика оперативного информационного обеспечения при подготовке взрывного блока к зарядке, а также выполнена экономическая оценка предлагаемых технических и технологических решений..

В процессе проектирования взрывных работ обоснованный выбор предварительного контурного взрывания для снижения обводненности блока, удаления воды из скважин осушающими машинами или зарядки обводненных скважин водоустойчивым ВВ без каких-либо специальных мероприятий, возможен при известных параметрах, определяющих их эффективность. К этим

параметрам относятся ожидаемая высота столба воды в скважинах и начальная скорость восстановления уровня воды после откачки.

Предварительное контурное взрывание может оказаться наиболее эффективным вариантом подготовки блока, следовательно, данные два параметра необходимо знать до бурения основной системы скважин. В связи с этим предложена методика оперативного информационного обеспечения при подготовке взрывного блока к зарядке, основанная на бурении, так называемых, пионерных скважин, измерении уровня воды в них, пробной откачке воды с измерением скорости восстановления уровня. Пионерными являются скважины со стороны торца блока и скважины последнего ряда. Устанавливаются ожидаемые показатели обводненности (1гв, "УУ), в зависимости от которых принимается оперативное решение о дальнейших технологических действиях. Дополнительной информацией при этом могут служить выход воды на откосе уступа и данные об обводненности предыдущего, ранее взорванного блока. Алгоритм определения типового варианта зарядки скважин показан на рис. 9.

В случае целесообразности контурного взрывания между пионерными скважинами бурятся промежуточные скважины, которые в совокупности представляют собой систему сближенных контурных скважин. В противном случае бурение блока осуществляется в соответствии с проектом буровых работ.

Первоочередное бурение пионерных скважин с последующим определением параметров их обводненности позволяет получить надежную информацию для выполнения рекомендаций по выбору типовых вариантов зарядки скважин, обоснованных в диссертационной работе.

Экономическая эффективность предлагаемых рекомендаций установлена на основе подтвержденных объемов использования универсальных запи-

рающих устройств, количества осушенных скважин, количества контурных с скважин при существующем прейскуранте цен на взрывчатые материалы и составляет более 20 млн. рублей в год.

Заключение

Диссертация, является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технические и технологические решения по повышению эффективности ведения взрывных работ в обводненных условиях, заключающихся в выборе способа подготовки блока к зарядке в зависимости от ожидаемых показателей обводненности скважин, устанавливаемых по результатам пробной откачки воды из пионерных скважин, использовании технологичных средств формирования типовых вариантов конструкции заряда, что в совокупности обеспечивает минимально возможный расход относительно дорогих водоустойчивых ВВ в этих условиях при сохранении качества взрывной подготовки горной массы к выемке, имеющих существенное значение для угольной отрасли.

Основные научные и практические результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем.

1. Технология и организация взрывных работ при подготовке обводненных вскрышных пород является более сложной и более затратной по сравнению с необводненными условиями. Производительность зарядного оборудования и персонала при этом заметно снижается, а затраты на буровзрывную подготовку горной массы только за счет повышенного расхода относительно дорогих водоустойчивых ВВ увеличиваются на 20 - 30 %.

2. Основные направления повышения эффективности взрывных работ в обводненных условиях включают в себя использование экономичных и технологичных средств формирования типовых конструкций скважинных зарядов, обеспечивающих требуемое качество дробления горной массы, а также рациональное использование способов снижения обводненности отдельных скважин осушающими машинами или взрывного блока в целом путем предварительного контурного взрывания при последующем формировании конструкций зарядов с максимально возможным использованием неводоустойчивых ВВ.

3. В условиях увеличивающихся масштабов массовых взрывов в 60 % скважин, включая обводненные скважины, заряжаемые эмульсионным ВВ и контурные скважины, по объективным причинам заряд формируется без забойки, что обусловливает увеличение удельного расхода ВВ на 5 - 10 % для обеспечения при этом требуемого качества дробления горной массы.

4. Использование универсальных запирающих устройств (УЗУ) в конструкции укороченной забойки с инертным материалом из бурового штыба способствует увеличению продолжительности действия взрыва на массив как по отношению к взрыванию зарядов без забойки, так и по отношению к зарядам с полной забойкой из бурового штыба.

5. При высокой обводненности скважин, заряжаемых эмульсионными ВВ, использование универсальных запирающих устройств в конструкции забойки позволяет увеличить выход горной массы на 9 - 14 % без снижения каче-

ства подготовки горной массы, а при использовании в контурных скважинах -увеличить расстояние между скважинами в 1,2 - 1,3 раза.

6. Забойка скважин с использованием УЗУ не нарушает технологический график механизированной зарядки скважин, является менее трудоемкой и отличается невысокой стоимостью. Она позволяет получить экономию затрат на бурение и взрывчатые материалы при применении зарядов эмульсионного ВВ в основной системе скважин в размере 0,8 - 0,9 руб./м3, а при контурном взрывании - до 1000 руб. на одну скважину.

7. Установлено, что предварительное контурное взрывание, как специальное средство снижения обводненности блоков, целесообразно применять при проектной глубине скважин более 8 м и высоте столба воды до 4 м с последующей зарядкой скважин только неводоустойчивым ВВ, а также при глубине скважин 15 - 30 м и высоте столба воды от 4 до 12 м при последующем применении рассредоточенных комбинированных зарядов.

8. Осушающие машины являются техническим средством, которое позволяет временно удалить воду из скважины и снизить расход более дорогих водоустойчивых взрывчатых веществ. Объективным ограничением их применения является начальная скорость восстановления уровня воды в скважине, которая, исходя из технологического режима механизированной их зарядки, ие должна превышать 0,2 + 0,3 м/мин. Обводненные скважины, удовлетворяющие этому условию отнесены к группе слабоприточных. Применение осушающих машин в таких условиях является альтернативой по отношению к предварительному контурному взрыванию для снижения обводненности блока.

9. Установлено, что удаление воды из слабоприточных скважин глубиной до 30 м осушающими машинами целесообразно при любой высоте столба воды, обеспечивает снижение затрат на подготовку горной массы от 1,0 до 3,0 руб./м3 в зависимости от прочности и является в этих условиях более эффективным по сравнению с предварительным контурным взрыванием для снижения обводненности блока.

10. Исходные данные, необходимые для выбора осушающих машин или предварительного контурного взрывания, а также варианта конструкции заряда в обводненных скважинах рекомендуется получать по результатам определения показателей обводненности пионерных скважин. Высота столба воды в них и начальная скорость восстановления уровня после пробной откачки в совокупности с глубиной скважин является достаточной информацией для оперативного принятия соответствующего технического решения.

11. Экономическая эффективность технологических и технических решений с учетом их фактического применения на разрезах УК «Кузбассразрез-уголь» по итогам 2010 года составляет более 20 млн. руб.

Основное содержапие диссертации опубликовано в следующих работах

Издания рекомендованные ВАК:

1. Сысоев, А. А. Параметры предварительного контурного взрывания при осушении взрывных блоков / А. А. Сысоев, С. В. Гришин, С. В. Кокин // Сб. Взрывное дело. - М. - № 102/59. - 2009.

2. Гришин, С. В. Пути снижения обводненности массива при ведении взрывных работ / С. В. Гришин, С. В. Кокин, А. В. Новиков // Сб. Взрывное дело. - М. -№98/55.-2008

3. Гришин, С. В. Выбор оптимальных промежуточных детонаторов для инициирования скважинных зарядов / С. В. Гришин, С. В. Кокин, А. В. Новиков // Сб. Взрывное дело. - М. - № 99/56. - 2008.

4. Гришин, С. В. Измерение скорости детонации скважинных зарядов в производственных условиях с использованием различных патронов боевиков / С. В. Гришин, С. В. Кокии, А. В. Новиков // Сб. Взрывное дело. - М. -№ 100/57.-2008.

5. Гришин, С. В. «Кузбассразрезуголь-Взрывпром» - состояние и основные направления развития взрывных работ / С. В. Гришин, С. В. Кокин, А. В. Новиков // Сб. Взрывное дело. - М. - № 97/54. - 2007.

6. Сапрыкин, И. Е. Оптимизация взрывных работ на разрезах угольной компании «Кузбассразрезуголь» // И. Е. Сапрыкин, С. М. Федотепко, С. В. Гришин, С. В. Кокин, В. С. Федотенко / Горный журнал, - 2006. № 11.

Другие издания:

7. Кокин, С. В. Затраты на бурение при использовании предварительного контурного взрывания обводненнных блоков на разрезах / С. В. Кокин, А. А. Сысоев // Труды XI международной научно-практической конференции: Экономическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности. / Кемерово. - 2009. - с. 110-112

8. Кокин, С. В. Оценка затрат на на осушение слабоприточных скважин // Труды XII международной научно-практической конференции: Экономическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности. / Кемерово, - 2010.-c.97-101.

9. Гришин, С. В. Выбор рационального веса патрона-боевика для инициирования скважинных зарядов на разрезах. /С. В. Гришин, С. В. Кокин, А. Н. Новиков // Вестник КузГТУ. - Кемерово. - № 2-2008.

10. Сысоев, А. А. Анализ принципов проектирования и направлений совершенствования параметров БВР на разрезах Кузбасса. /А. А. Сысоев, С. В. Гришин, С. В. Кокин, // Вестник КузГТУ. - Кемерово. - № 3. - 2009. с. 5 - 9.

11. Патент РФ на изобретение № 2364828 Способ формирования комбинированного заряда /С. М. Федотенко, С. В. Кокин, В. С. Федотенко./ по заявке № 2008106302, приоритет от 18.02.09. - М. - 20.09.09.

12. Патент РФ на изобретение № 2374603 Способ рассредоточения заряда в обводненной скважине и устройство для его осуществления /С. М. Федотенко, С. В. Кокин и др../ по заявке № 2008124078/03, приоритет от 11.06.08. - М. -27.11.09.

Подписано к печати ¿5. ОА. 1о\\ . Формат 60x84 1/6. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № ГУ КузГТУ, 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28 Типография ГУ КузГТУ, 650000, Кемерово, ул.Д. Бедного, 4а

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Кокин, Сергей Вадимович

Общая характеристика работы.

1. Анализ состояния вопроса.

1.1. Горнотехнические условия ведения взрывных работ на разрезах Кузбасса.

1.2. Анализ исследований по ведению взрывных работ при подготовке обводненных вскрышных блоков.

1.3. Цель, задачи и методы исследований.

Выводы.

2. Разработка и исследование эффективности средств формирования-зарядов в обводненных скважинах.

2.1. Требования к конструкции скважинных зарядов на разрезах.

2.2. Технологические характеристики обводненности взрывных скважин

2.3. Состав ВВ и конструкции зарядов в обводненных скважинах.

2.4. Разработка средств формирования зарядов в обводненных скважинах.

2.4.1. Рассредоточение комбинированного заряда.

214.2. Способ рассредоточения водоустойчивого заряда ВВ в обводненной скважине и устройство для его осуществления.

2.5. Исследование универсального запирающего устройства (УЗУ), как эффективного и технологичного элемента забойки.

2.5.1. Анализ существующих средств и способов забойки взрывных скважин.

2.5.2. Техническое описание забойки с универсальным запирающим устройством.

2.5.3. Исследование эффективности и технологичности универсальных запирающих устройств (УЗУ) в конструкции забойки.

Выводы.

3. Контурное взрывание, как специальное средство снижения обводненности блоков.

3.1. Контурное взрывание, как средство снижения обводненности взрывных блоков.

3.2. Особенности расчета технико-экономических показателей ведения буровзрывных работ в обводненных условиях.

3.2.1. Буровые работы.

3.2.2. Взрывные работы.

3.3. Условия экономической целесообразности предварительного контурного взрывания для снижения обводненности блока.

Выводы.

4. Исследование технико-экономических показателей удаления воды из слабоприточных скважин осушающими машинами.

4.1. Существующие средства и объемы осушения обводненных скважин на разрезах компании.

4.2. Производительность осушающих машин.

4.3. Эффективность осушения слабоприточных скважин.

Выводы.

5. Экономическая эффективность.

5.1. Основные положения методики выполнения работ при подготовке обводненных взрывных блоков к зарядке.

5.2. Экономическая эффективность рекомендаций.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка и обоснование технических и технологических решений при взрывной подготовке обводненных вскрышных пород к экскавации на разрезах Кузбасса"

Актуальность работы. Технология и организация взрывных работ при подготовке обводненных вскрышных пород к выемке на разрезах являетсябо-лее сложной и более затратной по сравнению с необводненными условиями. Производительность зарядного оборудования и персонала при этом заметно снижается, а затраты на буровзрывную подготовку горной массы увеличиваются на 20 - 30 %.

На разрезах Кузбасса ежегодно взрывается около 1,5 млн. скважин. При этом в каждой второй взрывной скважине в той или иной мере присутствует вода. Наличие ее препятствует формированию рекомендуемых наукой и апробированных на практике конструкций скважинного заряда, которые обеспечивают качественную подготовку горной массы к выемке. Это относится к средствам рассредоточения зарядов при наличии воды, их гидроизоляции в случае использования неводоустойчивых ВВ, а также средств и способов забойки сильнообводненных скважин.

Предварительное контурное взрывание является одним из средств снижения обводненности блока. В настоящее время разработаны рекомендации по определению параметров контурных зарядов применительно к взрыванию высоких уступов высотой более 30 м, снижение обводненности которых достигается одновременно с заоткоской следующих по фронту горных работ уступов с целью, повышения их устойчивости и обеспечения безопасности ведения горных работ на уровне нижней рабочей площадки. Фактически, при преобладающих объемах транспортной вскрыши, около 80 % взрываемых блоков имеют высоту менее 30 м, поэтому предварительное контурное взрывание для снижения их обводненности следует рассматривать как специальное мероприятие, условия целесообразности которого в настоящее время еще не исследованы.

Удаление воды из скважин.с использованием осушающих машин в ряде случаев позволяет на относительно непродолжительное время понизить ее уровень. Вместе с тем имеются взрывные блоки, в которых приток воды в скважины сравним с производительностью насоса осушающей установки, что заведомо предопределяет нецелесообразность использования осушающих машин. Условия применения осушающих машин по гидрогеологическим факторам, возможность их технологической адаптации в комплексе с зарядными машинами, а также соотношение этого метода с предварительным контурным взрыванием для снижения обводненности блока в целом являются нерешенными на данный момент времени вопросами, которые требуют научных исследований.

С этой точки зрения разработка и исследование эффективности применения технологичных средств формирования зарядов в обводненных скважинах, исследование условий целесообразности контурного взрывания, как специального мероприятия направленного только на снижение обводненности взрывных блоков, установление условий применения осушающих машин, как средства альтернативного контурному взрыванию, позволит повысить эффективность взрывных работ не только на угольных разрезах, но и при открытой разработке других полезных ископаемых, где подготовка горной массы к выемке осуществляется взрывным способом.

Объектом исследования являются вскрышные обводненные буровзрывные блоки высотой до 30 м.

Задачи исследования:

- разработать эффективные средства формирования зарядов в обводненных скважинах, обеспечивающих возможность снижения расхода водоустойчивых ВВ при сохранении качества дробления горной массы; обосновать условия применения предварительного контурного взрывания при подготовке обводненных взрывных блоков высотой до 30 м, как специального технологического мероприятия, направленного на снижение уровня обводненности блока перед бурением и зарядкой основной системы скважин; обосновать условия применения технологических схем взрывной подготовки обводненных породных уступов с использованием осушающих машин для удаления воды из взрывных скважин и выполнить сравнительную технико-экономическую оценку этого способа с предварительным контурным взрыванием для снижения обводненности блока в целом.

Методы исследований:

- статистическая обработка производственных данных и результатов хронометражных наблюдений;

- математическое моделирование технико-экономических показателей буровзрывных работ; опытно-промышленные эксперименты.

Научные положения, выносимые на защиту: использование универсальных запирающих устройств в конструкции забойки сильнообводненных скважин, заряжаемых эмульсионными ВВ, позволяет увеличить выход горной массы на 9,0 - 14,0 % без снижения качества подготовки горной массы, а при использовании их в контурных скважинах — увеличить расстояние между скважинами в 1,2 - 1,3 раза; предварительное контурное взрывание, как специальное средство снижения обводненности взрываемых блоков, целесообразно применять при проектной глубине скважин более 8 м и высоте столба воды до 4 м с последующей зарядкой скважин только неводоустойчивым ВВ, а также при глубине скважин 15 - 30 м и высоте столба воды от 4 до 12 м при последующем применении рассредоточенных комбинированных зарядов; удаление воды из слабоприточных скважин глубиной до 30 м осушающими машинами целесообразно при любой высоте столба воды и обеспечивает экономию затрат на подготовку горной массы 1 - 3 руб./м в зависимости от прочности вскрышных пород и является в этих условиях более эффективным по сравнению с предварительным контурным взрыванием.

Научная новизна работы заключается: в обосновании эффективности применения универсальных запирающих устройств (УЗУ) в конструкции забойки сильнообводненных скважин, заряжаемых эмульсионными ВВ, и контурных скважинах, а также в случае, когда по объективным причинам невозможно осуществить традиционную инертную забойку из бурового штыба. в установлении области применения предварительного контурного взрывания уступов высотой до 30 м, как специального технологического мероприятия, направленного на снижение уровня обводненности блока перед бурением и зарядкой основной системы скважин; в установлении совокупности горнотехнических параметров, определяющих условия применения осушающих машин при удалении воды из взрывных скважин.

Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследования; формулировании основной идеи достижения цели; организации и проведении опытно-промышленных взрывов; в разработке структуры экономико-математической модели и обобщении результатов исследования.

- применением- для описания, исследования и анализа изучаемых технико-экономических закономерностей методов математического моделирования с обоснованием адекватности всех элементов модели;

- непротиворечивостью результатов и выводов и их сопоставимостью с ранее выполненными исследованиями;

- положительными результатами опытно-промышленной проверки отдельных рекомендаций;

- фактически имеющимся опытом буровзрывных работ в обводненных условиях угольных разрезов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на XI, XII международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России - новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово. -2009, 2010), на технических совещаниях УК «Кузбассразрезуголь», на техническом совете ООО «Кузбассразрезуголь-Взрывпром» (2002 - 2011 гг.).

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, пять глав, заключение и приложения, изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 30 рисунков и список литературы из 81 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Кокин, Сергей Вадимович

Выводы

1. Осушающие машины являются техническим средством, которое позволяет временно удалить воду из скважины и снизить расход более дорогих.водоустойчивых взрывчатых. Одним из условий, обеспечивающих возможность применения осушающих машин при последующей зарядке скважин неводоустойчивыми ВВ, является такая скорость восстановления уровня воды в скважине после ее осушения, при которой за время зарядки скважины гидроизолированным неводоустойчивым ВВ1 уровень воды в ней не превысил величину перебура, т. е. 1,0 - 1,5 м. По данному признаку обводненные скважины можно подразделить на слабоприточные и приточные. Поэтому технологически возможная область применения осушающих машин ограничена слабоприточными скважинами с начальной скоростью восстановления уровня воды менее 0,2 - 0,3 м/мин. Использование ОМ для скважин с большей скоростью восстановления уровня не позволяет разместить в скважине неводоустойчивое ВВ

2. В свою очередь использование ОМ для слабоприточных скважин, количество которых на разрезах составляет 12 - 14 % от всех обводненных скважин, дает возможность применять только неводоустойчивые ВВ.

3. Технологическая возможность этого способа подготовки к зарядке не означает его экономическую целесообразность. Поэтому было произведено Технико-экономическое сравнение типовых конструкций заряда без осушения и с осушением с учетом затрат на осушение и производительности ОМ.

4. Удаление воды из слабоприточных скважин глубиной до 30 м осушающими машинами целесообразно при любой высоте столба воды, обеспечивает снижение затрат на подготовку горной массы от 1 руб./мЗ для мелкоблочных легковзрываемых пород до 3 руб./мЗ для крупноблочных трудновзрываемых пород и является в этих условиях более эффективным по сравнению с предварительным контурным взрыванием для снижения обводненности блока.

5. Экономическая эффективность

5.1. Основные положения методики выполнения работтри подготовке обводненных взрывных блоков к зарядке

Технология буровзрывных работ при подготовке блока к зарядке может предусматривать следующие варианты:

- осушение скважин осушающей машиной с последующей их зарядкой неводоустойчивым ВВ на столб воды высотой до 1 м;

- предварительное контурное взрывание для снижения обводненности блока с последующим бурением основной системы скважин^и их зарядкой неводоустойчивым ВВ на столб воды или с использованием комбинированного заряда ВВ в зависимости от глубины скважин и высоты столба воды после предварительного контурного взрывания;

- непосредственную зарядку скважин без проведения каких-либо предварительных мероприятий.

Как следует из результатов исследований, представленных в предыдущих разделах, выбор той или иной технологии буровзрывных работ при подготовке к заряжанию основной системы скважин и обоснованию конструкции заряда зависят от двух основных параметров обводненности скважин заданной глубины — высоты столба воды в скважинах и скорости восстановления уровня воды после ее откачки осушающей машиной.

Приближенная оценка параметров обводненности скважин на запланированном к отработке буровзрывном блоке может быть сделана по данным об обводненности предыдущего по фронту горных работ уже взорванному блоку. Учитывая, что обводненность неравномерна по совокупности блоков вдоль фронта работ на данном горизонте, то такой подход может привести к текущей корректировке последовательности проведения работ и разработанного проекта массового взрыва. Для исключения подобной ситуации в настоящем разделе предлагается методика пошагового обоснования выполнения работ при подготовке блока к зарядке, ключевым моментом которой является пробная откачка воды из пионерных скважин. Существо терминов «пробная откачка» и «пионерные скважины» будет ясна из основных положений методики, которые включают в себя следующие.

1. Составление проекта буровых работ исходя из условия, что обводненность запланированного к взрыванию блока примерно такая же, как и предыдущего ранее взорванного на данном горизонте блока.

2. Бурение пионерных скважин, которые включают в себя скважины последнего ряда, а также торцевые скважины со стороны закрытого торца блока. Пионерные скважины бурятся в соответствии с проектом буровых работ и при любом варианте подготовки блока будут использованы как основные, поэтому они не увеличивают объем бурения и не требуют дополнительных затрат.

Продолжительность бурения пионерных скважин составляет, как правило, не менее одной смены, что достаточно для того, чтобы в них установился стабильный уровень воды.

3. Измерение уровня воды в пионерных скважинах как со стороны торца, так и последнего ряда для определения общей информации об уровне обводненности. Дополнительной информацией может служить визуальная оценка высоты выхода грунтовых вод со стороны откоса уступа.

Таким образом определяется общая картина по обводненности блока по высоте столба воды, на основе которой принимается расчетная высота воды в скважинах (кв, м), которая будет использоваться в дальнейших расчетах при обосновании структуры заряда.

4. Если принятая высота столба воды в скважинах < 1 м, то планируется использование только неводоустойчивого ВВ с последующим заряжанием в полиэтиленовые рукава или с использованием пневмозатворов. Бурение скважин, продолжается в соответствии с разработанным,проектом буровых работ.

5. Если ^ >1 м, то в пионерных скважинах производится пробная откачка воды осушающей машиной и определяется скорость восстановления начального уровня м/мин.).

6. Если w< 0,2 м/мин., то планируется использование только неводоустойчивых ВВВ:

- при /скв < 15 м зарядка производится по варианту I а;

- при /скв >15ми^<'^в<'^м зарядка производится по варианту I б;

- при /скв ^^ми^в^^м зарядка производится по варианту I в;

7. Если w > 0,2 м/мин. и h^ > 1 м, то в зависимости от конкретного значения /Zg и прочности взрываемой породы <7СЖ определяется целесообразность предварительного контурного взрывания4для,снижения обводненности блока.

8. Если предварительное контурное взрывание целесообразно, то система пионерных скважин дополняется до-системы контурных скважин путем бурения скважин между пионерными.

9. После предварительного контурного взрывания бурится основная система скважин, которые заряжаются в зависимости от фактического уровня обводненности.

10. Если предварительное контурное взрывание нецелесообразно, то продолжается бурение в соответствии с разработанным* проектом буровых работ. Скважины заряжаются в зависимости от фактического уровня обводненности.

Имеющаяся на угольных разрезах оперативная маркшейдерская документация по обводненности буровзрывных блоков дает информацию только о высоте столба воды в пробуренных скважинах. Это не позволяет в полной мере осуществить комплексный подход по осушению буровзрывных блоков.

Для определения водообильности массивов горных пород угольных разрезов Кузбасса возможно использовать метод определения водообильности буровзрывного блока с помощью водооткачивающей установки «Legra.

Более детально метод определения скорости восстановления уровня воды в скважинах буровзрывного блока заключается в следующем.

1. После маркшейдерского замера обуренного блока на маркшейдерской съемке блока выбираются скважины по одной в каждом ряду.

2. Установкой Legra из опытных скважин откачивается вода.

3. С помощью мерной рулетки с установленной периодичностью в течение 1-го часа контролируется скорость восстановления воды в опытных скважинах.

4. В случае большой протяженности блока замеры производятся с установленной периодичностью, например через каждые 50 метров.

5. Определяется дебит воды и водообильность опытных скважин и всего блока в целом.

6. Принимается техническое решение по способу заряжания обводненного блока. Алгоритм принятия решения представлен на рис. 5.1.

По этой методике 17 апреля 2010 года на разрезе Кедровский проводилось экспериментальное осушение скважин, эксперимент оформлен актом. В обводненной части буровзрывного блока в различных рядах было выбрано 7 скважин глубиной 15-17 метров с различной высотой столба воды, от 5 до 10 метров.

После водоудаления в течение 3-х часов проводились замеры воды в опытных скважинах. Скважины после водоудаления остались осушенными полностью. Комиссией по проведению-эксперимента был сделан вывод о том, что вода в скважинах является атмосферным фактором обводненности массива, и образовалась в результате оттаивания мерзлоты верхней части массива. Было принято решение по осушению обводненной части блока с последующим заряжанием скважин неводоустойчивым ВВ типа гранулит УП-1.

На основании методики скважины буровзрывного блока дифференцируются по высоте столба воды и коэффициенту водообильности в скважинах. Далее принимается техническое решение па применению одного из способов по снижению использования водоустойчивых ЭВВ.

5.2. Экономическая эффективность рекомендаций

Экономическая эффективность обоснованных в диссертационной работе рекомендаций по ведению взрывных работ на разрезах при подготовке обводненных взрывных блоков^ обусловлена заменой относительно дорогих водоустойчивых ВВ на более дешевые неводоустойчивые ВВ при использовании:

- пневматических затворов и устройств для рассредоточения заряда в обводненных скважинах;

- универсальных запирающих устройств в конструкции забойки обводненных скважин* основной системы и контурных рядов;

- предварительного контурного взрывания для снижения обводненности взрывных блоков;

- осушающих машин для удаления воды из скважин с последующей их зарядкой неводоустойчивыми ВВ.

Удельная экономическая эффективность перечисленных технических мероприятий в расчете на 1 м3 взорванной горной массы в той или иной мере определяется результатами исследования условий применения предварительного контурного взрывания для снижения обводненности блока (раздел 3.3), а также эффективности осушения слабоприточных скважин (4.3).

Абсолютный экономический эффект по результатам работы ООО «Кузбассразрезуголь - Взрывпром» характеризуется следующими укрупненными расчетами.

1. Снижение затрат на бурение контурных скважин на разрезах УК «Кузбассразрезуголь» с учетом применения УЗУ связано с возможность увеличения расстояния между контурными скважинами. Базовый вариант предусматривает расстояние между контурными скважинами 3 м, рекомендуемый проектный вариант -4 м. Принцип расчета экономичекой эффективности по этому элеменут затрат заключается в сравнении вариантов с учетом объемов бурения и себестомости бурения: э,=(1<0>-.гЯ)с%,, (5.1) где — объем бурения при базовом варианте (без использования УЗУ), и при использовании УЗУ, м; с^ур — себестоимость бурения, руб. /м

Заключение

Диссертация, является научно-квалификационной работой; в, которой изложены научно обоснованные технологические и технические решения по повышению эффективности ведения взрывных работ в обводненных условиях, заключающихся в выборе способа подготовки блока к зарядке в зависимости от ожидаемых показателей обводненности скважин, устанавливаемых по результатам пробной откачки воды из пионерных скважин, использовании технологичных средств формирования, типовых вариантов конструкции заряда, что в совокупности обеспечивает минимально возможный расход относительно дорогих водоустойчивых ВВ в этих условиях при сохранении качества взрывной подготовки горной массы к выемке.

Основные научные и практические результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем.

2. Основные направления повышения эффективности взрывных работ в обводненных условиях включают в себя использование экономичных и технологичных средств рассредоточения и забойки при формировании типовых конструкций скважинных зарядов, обеспечивающих требуемое качество подготовки горной» массы к экскавации, а также рациональное использование способов снижения обводненности'отдельных скважин осушающими машинами или взрывного блока в целом, путем предварительного контурного взрывания при последующем формировании конструкций зарядов с максимально возможным использованием неводоустойчивых ВВ.

3. В условиях увеличивающихся масштабов массовых взрывов в 60 % скважин, включая обводненные скважины, заряжаемые эмульсионным ВВ и контурные скважины, по объективным причинам заряд формируется без забойки, что обусловливает увеличение удельного расхода ВВ 10 - 12 % для обеспечения при этом требуемого качества дробления горной массы.

4. Использование универсальных запирающих устройств (УЗУ) в> конструкции укороченной забойки с инертным материалом из бурового штыба, способствует увеличению продолжительности действия взрыва на массив как по отношению к взрыванию зарядов без забойки, так и по отношению к зарядам с полной забойкой из бурового штыба.

5. Использование универсальных запирающих устройств в конструкции забойки сильнообводненных скважин, заряжаемых только водоустойчивыми эмульсионными ВВ, позволяет увеличить выход горной массы на 9,5 — 14,0 % без снижения качества подготовки горной массы, а при использовании в контурных скважинах — увеличить расстояние между скважинами в 1,2 — 1,3 раза.

6. Забойка скважин с использованием УЗУ не нарушает технологический график механизированной зарядки скважин, имеет небольшую трудоемкость и отличается невысокой стоимостью. Она позволяет получить экономию затрат на бурение и взрывчатые материалы при применении зарядов эмульсионного «ВВ'в. основной системе скважин в размере 0,8 - 0,9 руб./мЗ, а при контурном взрывании до 1000 руб. на одну скважину.

7. Установлено, что предварительное контурное взрывание, как специальное средство снижения обводненности блоков, целесообразно применять при проектной глубине скважин более 8 м и высоте столба воды до 4 м с последующей зарядкой скважин, только неводоустойчивым ВВ, а также при глубине скважин 15 — 20 м и высоте столба воды от 4 до 12 м при последующем применении рассредоточенных комбинированных зарядов.

8. Осушающие машины (ОМ) являются техническим средством, которое позволяет временно удалить воду из скважины и снизить расход более дорогих водоустойчивых взрывчатых. Объективным ограничением их применения является начальная скорость восстановления уровня воды в скважине, которая, исходя из технологического режима механизированной их зарядки, не должна превышать 0,2-^0,3 м/мин. Обводненные скважины, удовлетворяющие этому условию отнесены к группе слабоприточных. Применение осушающих машин в таких условиях является альтернативой по отношению к предварительному контурному взрыванию для снижения обводненности блока.

9. Установлено, что удаление воды из слабоприточных скважин глубиной до 30 м осушающими машинами целесообразно при любой высоте столба воды, обеспечивает снижение затрат на подготовку горной массы от 1,0 до 3 руб./м в зависимости от прочности взрываемых пород и является в этих условиях более эффективным по сравнению с предварительным контурным взрыванием для снижения обводненности блока.

10. Исходные данные, необходимые для выбора применения осушающих машин или предварительного контурного взрывания, а также одного из типовых вариантов конструкции заряда в обводненных скважинах рекомендуется получать по результатам определения показателей обводненности пионерных скважин. Высота столба воды в них и начальная скорость восстановления уровня после пробной откачки в совокупности с глубиной скважин является достаточной информацией для оперативного принятия соответствующего» технического решения.

11. Экономическая эффективность технологических и технических решений с учетом их фактического применения на разрезах УК «Кузбассразрезуголь» по итогам 2010 года составляет более 20 млн. руб.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Кокин, Сергей Вадимович, Кемерово

1. A.c. 968322 СССР, МКИ3Е 21 В 21/14. Устройство для подачи пены в скважину / И.Б. Катанов, И.Х. Шаф, В.И. Белов, Ю.А. Садовец, O.K. Вербицкий, В.А. Матренин, В.К. Волобуев (СССР). - № 2921787/22-03; заявл. 07.05.80; опубл. 23.10.82, Бюл. № 39.

2. A.c. 1127949 СССР, МКИЗ Е 02 D 19/10; Е 21 С 37/12. Устройство для удаления воды из скважин / И.Б. Катанов (СССР). № 3599926/29-33; заявл. 02:06.83 ; опубл. 07.12.84; Бюл. № 45.

3. A.c. 897956 СССР, МКИЗ Е 02 D 19/10; Е 21 С 37/12. Устройство для удаления воды из скважин / И.Б. Катанов, В.К. Волобуев, В.И. Белов (СССР). № 2915665/29-33; заявл. 20.03.80 ; опубл. 15.01.82, Бюл. № 2.

4. A.c. 688644 СССР, МКИЗ Е 21 F 5/00. Пеногенераторная установка / И.Б. Катанов, В.К. Волобуев (СССР). № 2622543/22-03; заявл. 25.05.78 ; опубл. 30.09.79, Бюл. № 36.

5. A.c. 883511 СССР, МКИЗ Е 21 F 5/00. Пеногенератор / И.Б. Катанов, В.К. Волобуев, Ю.А. Садовец, В.И. Белов, О.Н. Вербицкий, И.Х Шаф (СССР). № 2899204/22-03; заявл. 26.03.80; опубл. 23.11.81, Бюл. № 43.

6. Абдулкасимов, А. М. Совершенствование качества взрывной подготовки горной массы на карьерах стройматериалов на основе оптимизации основных параметров БВР: дисс. канд. техн. наук. — РГГУ им. С. Ордженикидзе. М. — 2006. - 127 С.

7. Барон B.JI., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США. М.: Недра, 1989.

8. Бирюков, A.B. Оптимизация параметров взрывной подготовки пород при открытой разработке угольных месторождений / A.B. Бирюков, A.C. Ташкинов. — Кемерово : Кузбасс, политех, ин-т., 1981. 112 с.

9. Бирюков, А. В., Кузнецов, В. И., Ташкинов, А. С. Статистические модели в процессах горного производства. — Кемерово: Кузбассвузиздат, 1996. 228 с.

10. Ю.Баум, Ф.А. Импульсы взрыва, обусловленные боковым распором забойки вскважине / Ф.А. Баум, Н.С. Санасарян // Сб.: Взрывное дело № 59/16. М.: Госгортехиздат, 1966. - С. 28 - 32.11 .Большая энциклопедия: В 62 томах. Т.13. М.: ТЕРРА, 2006, с.554

11. Варнаков Ю.В., Доманов В.П. Стендовые исследования водоустойчивости ВВ с пониженной чувствительностью к детонации // Вопросы безопасности горных работ на угольных предприятиях (Сборник №2) / ВостНИИ. Кемерово, 1993.-С. 33-36.

12. Веретенова, Т. А. Математическое моделирование горнотехнических задач на карьерах / Красноярск.: ИПК Сиб. федер. университета - 2009: — 122 с.

13. Волобуев, В. К. Результаты испытаний осушающей установки MO-I / В. К. Волобуев, И. Б. Катанов, В. А. Матренин // Уголь. 1979. - № 6. - С. 40-41.

14. Волобуев, В.К. Технология взрывания обводненных пород на разрезах / В.К. Волобуев, И.Х. Шаф // Обзор. М.: ЦНИЭИуголь, 1986.- 38 с.

15. Гальперин, А. М. Гидрогеология / А. М. Гальрерин, и др.. Учебник для ВУЗов. // МГГУ. - 2008. - 400 с.

16. Гришин, С. В. Обоснование параметров предварительного контурного взрывания при подготовке обводненных высоких вскрышных уступов!на1 разрезах Кузбасса. дисс.на соиск. Уч. степ. канд. техн. наук. — КузГТУ. — Кемерово. — 2010.-С. 127.

17. Гришин, С. В. Пути снижения обводненности массива при ведении взрывных работ / С. В. Гришин, С. В. Кокин, А. В. Новиков // Сб. Взрывное дело. — М. — № 98/55. 2008.

18. Гришин, С. В. «Кузбассразрезуголь-Взрывпром» состояние и основные направления развития, взрывных работ / С. В. Гришин, С. В. Кокин, А. В. Новиков // Сб. Взрывное дело. - М. - № 97/54. - 2007.

19. Друкованый М. Ф., Комир В. М., Кузнецов В. М. Действие взрыва в горных породах. Киев: Наук, думка, 1973.

20. Друкованый М. Ф., Куц В. С., Ильин В. И. Управление действим взрыва скважинных зарядов на карьерах. М. - Недра. - 1980. - 223 С.

21. Джигрин A.B. Забойка как средство повышения эффективности и безопасности взрывных работ скважинным методом // Взрывное дело. — М.: ЗАО "МВК по взрывному делу", 2006. Вып. № 96/53. - С. 24-31.

22. Ефремов Э. И., Харитонов В. Н., Баранник В. В. Влияние конструкции скважинных зарядов и обводненности'горных пород на эффективность их взрывной отбойки. / Вестник КДПУ. вып. 6 (41), ч. 1 - 2006. - с. 111-113

23. Жариков И.Ф., Марченко JI.H. Исследование механизма действия удлиненных зарядов при взрыве в твердой среде // Взрывное дело. М.: Недра, 1972.- Вып. №71/28.--С. 81-90.

24. Заявка РФ 2006108299, МПК Е21С 37/00, F42D 1/00, опубл. 27.09.2007

25. Зотеев, В. Г. Осушение рабочих площадок уступов в скальных породах // В. Г. Зотеев и др. / Горный журнал № 8. - 1970. - с. 22 - 24

26. Катанов, И.Б. Совершенствование механизации осушения и забойки взрывных скважин на угольных разрезах Кузбасса // Горные машины и автоматика. -2003.-№4.-С. 9-11.

27. Катанов, И.Б. Оценка влияния взрывных работ в условиях разрезов Кузбасса на качество карьерных вод 11 Вест. КузГТУ. 2003. — № 1. — С. 15-17

28. Катанов, И.Б. Создание машины для удаления воды из взрывных скважинсмесью сжатого воздуха и поверхностно-активного вещества / И.Б. Катанов, В.А. Матренин, И.Х. Шаф // Сб. науч. тр. ВостНИИ. Кемерово, 1980. - С. 30-31.

29. Катанов, И.Б. О необходимости создания осушающее-зарядных машин // Вопросы аэрологии, охраны труда и природы : сб. науч. ст. КузПИ. Кемерово, 1985. - С. 7-34.

30. Мельников, Н. В. Повышение полезной работы взрыва при отбойке полезных ископаемых // // Взрывное дело. М.: Недра, 1964,- Вып. № 54/11. - С. 81- 90.

31. Мельников, Н. В. Методы повышения коэффициента полезного использования энергии взрыва (рациональная конструкция заряда). / Н. В. Мельников, Л. Н. Марченко // М. - ИГД АНСССР. - 1957. - 54 с.

32. Совершенствование взрывных работ на разрезах Кузбасса: Обзор / Н. В. Мельников и др. М.: ЦНИЭИуголь, 1979. - 40 с

33. Меньшиков, А. Я' Особенности формирования физико-механических свойств углевмещающих пород Кузнецкого бассейна: Дис. канд. геол.-мин. наук. -Томск, 1973.- 146 с.

34. Методическое руководство по выбору схем ведения взрывных работ на угольных разрезах с учетом физико-механических свойств пород и использования средств механизации / МУП СССР. НИИОГР. Челябинск, 1981. 100 с.

35. Молдован Д.В. // Улучшения качества взрывной подготовки горной массы за счёт применения профилированной забойки. Сборник «Взрывное дело». -95/52 - Москва - 2005. - с. 45-47

36. Молдован» Д.В. Оценка влияния параметров БВР на качество взрывоподго-товки горной массы // Современные технологии освоения минеральных ресурсов. Красноярск. - выпуск № 3 - 2005 год - с. 83-85

37. Молдован Д.В. Анализ гранулометрического состава взорванной горной массы // Сб. Записки горного института. СПб.: СПГГИ (ТУ) - 2005. - том 167 -Ч. 1 - с. 83-85

38. Ольхователка, В. Е. Инженерно-геологические условия строительства крупных карьеров в Кузнецком угольном бассейне. Томск: ТГУ, 1976. - 211 с.

39. Паначев, И. А. Особенности открытой добычи и переработки углей сложно-структурных месторождений Кузбасса. // Паначев И. А., Нецветаев А. Г. и др. / Кемерово: Кузбассвузиздат. 1997. — 220 с.

40. Паначев, И. А. Управление процессом взрывной подготовки пород при открытой разработке свиты угольных пластов: диссертация'на соискание ученой стпени д-ра техн. наук. КузПИ. - Кемерово. - 1992 - 281 с.

41. Провести исследования и разработать рекомендации по технологии, организации БВР и ассортименту ВВ для карьеров горно-химического сырья со сложными гидрогеологическими условиями: Отчет о НИР / ГИГХС. № С1218387012401. Люберцы. - 1986. - 44 с.

42. Парамонов Г. П. Исследование эффективности применения газодинамических запирающих устройств в качестве забойки скважинных зарядов / Г.П.Парамонов, М.Г.Менжулин, Ю.А.Миронов, А.Н.Шишов // Взрывное дело. 1998. № 91/48. С.214-221.

43. Патент РФ на изобретение № 2133942 Способ заряжания скважин /В. И. Белов, А. Ф. Макаров, С. В. Гришин и др./ по заявке № 97120673, приоритет от 16.12.97.-М.-27.06.1999.

44. Подвесная скважинная забойка. Решение на выдачу патента. Заявка № 2009143188/(061539): Заявка 23.11.3009. Федотенко С. М., Гришин С. В. Ко-кин С. В. Митюковский В. С.

45. Патент РФ на изобретение № 2364828 Способ формирования комбинированного заряда /С. М. Федотенко, С. В. Кокин, В. С. Федотенко./ по заявке № 2008106302, приоритет от 18.02.09. М. - 20.09.09

46. Патент РФ на изобретение № 2374603 Способ рассредоточения заряда в обводненной скважине и устройство для его осуществления /С. М. Федотенко,

47. С. В. Кокин и др./ по заявке № 2008124078/03, приоритет от 11.06.08. М. -27.11.09

48. Патент РФ 2235971, МПК F42D 1/02, F42D 1/08, опубл. 10.09.2004, бюл. 25

49. Прокопенко, В. С. Способ взрывного разрушения горных пород обводненного уступа. // В. С. Прокопенко и др. / А. с. СССР № 1120767, Кл. Е 21 С 37/00, 1983.

50. Репин, Н. Я. Применение ВВ с гидрофобными добавками на разрезах Кузбасса: Обзор / Н. Я. Репин, В. К. Волобуев, В. В. Воровский. М.: ЦНИЭИуголь, 1976.-48 с

51. Репин, Н. Я.Исследование влияния обводненности на дробление трещиноватых пород // Репин Н.Я., Волобуев В.К., Сысоев-А. А., Белов В.И. / Горный журнал. Изв. ВУЗов. - N7. - 1979.

52. Репин, Н.Я. Буровзрывные работы на угольных разрезах / Н.Я. Репин, В.П. Богатырев, В.Д. Буткин, A.B. Бирюков, А.А.Звонов, И.А. Паначев, A.C. Таш-кинов // М.: Недра, 1974. - 254 с.

53. Репин, Н. Я. Руководство к разработке типовых проектов буровзрывных работ на угольных разрезах Кузбасса //Репин Н.Я., Бирюков A.B., Паначев И. А., Ташкинов А. С. / МУП СССР, ПО «Кемеровоуголь», Кемерово, - 1978.

54. Ржевский, В. В. Процессы открытых горных работ. М. : Недра, 1978. — 631 с.

55. Ржевский, В. В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М. : Недра, 1974. - 631 с.

56. Самарский, А. А. Математическое моделирование: идеи, методы, принципы. / /-М.-Наука.-1997.

57. Сапрыкин, И. Е. Оптимизация взрывных работ на разрезах угольной компании «Кузбассразрезуголь» // И. Е. Сапрыкин, С. М. Федотенко, С. В. Гришин,

58. С. В. Кокин, В. С. Федотенко / Горный журнал, 2006. №11.

59. Совершенствование взрывных работ на разрезах Кузбасса: Обзор / Н. В. Мельников и др. М.: ЦНИЭИуголь, 1979. - 40 с.

60. Справочник по буровзрывным работам / М. Ф. Друкованый, В. Дубнов, Э. О. Миндели и др. -М.: Недра, 1976

61. Сысоев, A.A. Повышение качества взрывных работ на основе использования свойств пеногелеобразующих составов / A.A. Сысоев, И.Б. Катанов // Вест. Кузбасс, гос. техн. ун-та. 2007. - № 3(61). - С. 32 - 36.

62. Сысоев, А. А. Инженерно-экономические расчеты для открытых горных работ / ГУ КузГТУ. Кемерово. - 2005. - 176 с.

63. Сысоев, А. А. Параметры предварительного контурного взрывания при осушении взрывных блоков / А. А. Сысоев; С. В. Гришин, С. В. Кокин // Сб. Взрывное дело. М. - № 102/59. - 2009.

64. Сысоев, А. А. Анализ принципов проектирования и направлений совершенствования параметров БВР на разрезах Кузбасса. /А. А. Сысоев, С. В. Гришин, С. В. Кокин, // Вестник КузГТУ. Кемерово. - № 3. - 2Ö09. с. 5 - 9.

65. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. Учебник для вузов, 2-е изд., перераб. и доп. М., недра. 1983. 344 с.

66. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах. Челябинск: НИИОГР, 1991.-328 с.

67. Трубецкой, К. Н. Проблемы развития взрывного дела на земной поверхности / К. Н. Трубецкой, С. Д. Викторов и др. // Сб. Взрывное дело. — М. № 101/58.- 2007. с. 3-24.

68. Трубецкой К. Н., Краснинский Г. JL, Хронин В. В. Проектирование карьеров: Учеб. для вузов: В 2 т. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательство академии горных наук, 2001. Т. I. -519 с.

69. Трубецкой, К. Н. Проблемы развития взрывного дела на земной поверхности / К. Н. Трубецкой, С. Д. Викторов и др. // Сб. Взрывное дело. М. - № 101/58.- 2007. с. 3-24.

70. Усачев В.А., Александров В.Е. Разработка водоустойчивого гранулита В.Г. //

71. Совершенствование промышленных ВВ и методов их применения /Сб.: Взрывное дело, № 80/37. -М.: Недра. 1978.74

72. Холикулов Х.Ш. Контурное взрывание: повышение устойчивости высоких бортов и снижение обводненности последующего бурения . //Горный журнал. № 1. 2009

73. Чикунов В.И. , Назарова Л.П., Чурина Л.А. Бестротиловые взрывчатые вещ-ства для скважинных зарядов. ЦНИЭИугля, Москва -1991.

74. Шевкун Е. Б. Пути увеличения времени действия взрыва на массив Е.Б.Шевкун, А.В.Лещинский, Н.К.Лукашевич

75. Шевкун Е.Б. Скважинные заряды с укороченной забойкой / Е.Б.Шевкун, А.В.Лещинский // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. №4. 47 С. 139-146.

76. Эткин, М.Б. Взрывные работы в энергетическом и промышленном строительстве / М.Б. Эткин, А.Е. Азаркович // Науч. практ. руков. — М.: МГГУ, 2004.-317 с.

77. Экономико-математические методы и моделирование в планировании и управлении горным производством Текст.: учеб для вузов / С.С. Резниченко, М.П. Подольский, A.A. Ашихмин. М.: Недра, 1991. - 428 с.

78. Юровских А. В. Разработка модели разрушения горных пород на квазистатической стадии действия взрыва : Дис. . канд. техн. наук : 25.00.20 : Санкт-Петербург, 2003 119 с. РГБ ОД, 61:04-5/1091

Информация о работе

Кокин, Сергей Вадимович
кандидата технических наук
Кемерово, 2011
ВАК 25.00.22

Диссертация

Разработка и обоснование технических и технологических решений при взрывной подготовке обводненных вскрышных пород к экскавации на разрезах Кузбасса - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы