Методики определения фрагментации отбитой горной массы

Существующие технологии ведения буровзрывных работ при очистной выемке не всегда обеспечивают требуемое качество дробления горной массы, что приводит либо к высокому выходу негабаритов, либо к переизмельчению руды (породы). Причин, порождающих эти явления может быть несколько: ошибки в расчёте параметров сетки расположения скважин, неправильный подбор типа взрывчатого вещества для данного массива, завышенный или заниженный расход взрывчатого вещества и другие. В данной работе приведены существующие модели прогнозирования выхода гранулометрического состава горной массы, а также возможные направления развития создания аналогичной методики на основе контролируемых параметров.

Ключевые слова: взрыв, негабарит, дробление, горная масса, кондиционный размер

Одним из основных показателей, определяющих экономическую эффективность предприятия, является качество дробления горной породы при производстве взрывных работ. Оценка эффективности взрывного дробления горной породы определяется, в основном, по двум параметрам: выходом негабаритов и степенью дробления горной породы. В настоящее время существует большое количество как отечественных, так и зарубежных моделей, которые дают возможность спрогнозировать оба этих параметра.

В целом, параметры, которые могут повлиять на результаты фрагментации горной массы можно разделить на две основные группы — контролируемые и неконтролируемые, а также четыре подгруппы (табл. 1) [1].

Таблица 1

Классификация параметров, влияющих на фрагментацию горной массы

Исходя из данной таблицы можно сделать вывод, что для создания модели, которая была бы способна прогнозировать вероятность выхода той или иной фракции горной массы, достаточно включить в неё основные контролируемые параметры, а также достоверно определить не контролируемые параметры, и учесть их при расчётах.

Учёными разработаны большое количество различных моделей, которые учитывают те или иные характеристики контролируемых или не контролируемых параметров [2].

Например, в работе Кузнецова В. М. [3], средний размер отбитой горной массы определяется из выражения, которое автор составил с помощью регрессионного анализа, на основе опытных данных, и в которое входят такие показатели как крепость породы, объём горной массы и масса взрывчатого вещества в скважине.

Английским исследователем Каннингемом, для описания гранулометрического состава взорванной горной массы, было предложено использовать кривую Розина-Раммлера. На сегодняшний день данная модель «KUZ-RAM» является наиболее широко используемой для прогнозирования величины кусков горной массы после производства взрывных работ [2, 4].

− Двухкомпонентная модель взрывной фрагментации [5];

− Модель зоны регулируемого дробления [6].

Эти две модели основаны на предположении, что фрагментация есть следствие интеграции мелкой зоны дробления с более крупной. Данную теорию широко применяют как отечественные, так и зарубежные учёные, для создания методик при проходке горизонтальных горных выработок [7, 8].

Исходя из анализа приведённых выше математических методик расчёта фрагментации дробления пород, можно отметить, что все они не могут абсолютно точно спрогнозировать результаты взрыва, но вполне могут служить приблизительным ориентиром перед началом ведения буровзрывных работ, а также позволяют проверить, насколько повлияет изменение определенных контролируемых параметров буровзрывных работ на конечный результат — гранулометрический состав горной массы.

Работа по определению рациональных параметров буровзрывных работ, а также созданию модели прогнозирования выхода гранулометрического состава горной массы при очистных работах ведётся коллективом авторов кафедры «Шахтное и подземное строительство» ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет.

Литература:

1. Bakhtavar E., Khoshrou H. & Badroddin M. Using dimensional-regression analysis to predict the mean particle size of fragmentation by blasting at the Sungun copper mine. Arab J Geosci (2015) 8: 2111–2120. doi:10.1007/s12517–013–1261–2.
2. Кирсанов А. К. Обзор существующих методик дробления горных пород до требуемого кондиционного размера / А. К. Кирсанов, Н. А. Сиделев, С. А. Вохмин, Г. С. Курчин // Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Фундаментальные научные исследования: теоретические и практические аспекты». Западно-Сибирский научный центр. 2016. С. 16–19.
3. Cunningham C. V. B. Fragmentation estimations and the Kuz-Ram model-four Years On. In Proc 2nd Int. Symp on Rock Fragmentation by Blasting. 1987. Pp. 475–478.
4. Ouchterlony F. The Swebrec function: Linking fragmentation by blasting and crushing. Mining technology (Trans of the inst of Mining and Metallurgy A). 2005. Vol 114, pp. 29–44.
5. Djordjevic N. Two-component model of blast fragmentation, Proc. 6th Int. Symp. On Rock Fragmentation by Blasting, Symposium Series S21, Johannesburg, SAIMM, 1999, 213–219.
6. Kanchibotla S. S. Modelling fines in blast fragmentation and its impact on crushing and grinding / S. S. Kanchibotla, W. Valery, S. Morrell // Proceedings of Explo 99. The Australasian Institute of Mining and Metallurgy, Kalgoorlie, Australia, 1999, 137–144.
7. Вохмин С. А. Обзор существующих методик расчета параметров зон разрушения породного массива / С. А. Вохмин, Г. С. Курчин, А. К. Кирсанов, Д. А. Грибанова // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1. С. 402.
8. Вохмин С. А. Процесс разрушения породы при взрыве заряда взрывчатого вещества / С. А. Вохмин, Г. С. Курчин, А. К. Кирсанов // Вестник Забайкальского государственного университета. 2015. № 11(126). С. 10–22.