Взрывчатое вещество. С энергетических позиций вторая составляющая буровзрывного способа рыхления скального массива представляется в явном виде. Более мощное взрывчатое вещество — дороже в производстве и, вследствие дополнительных мер предосторожности, в употреблении. Принцип комплексной механизации и автоматизации требует от взрывчатого вещества сыпучести или текучести, безопасности при доставке и механическом заряжании. Учитывая вышеизложенную перспективу по буровой технике, задаче обеспечения высокой степени дробления отвечает взрывчатое вещество с большой степенью концентрации энергии в единице объема.

Малый диаметр заряда и небольшая глубина скважины позволяют, предположить целесообразность заводского изготовления готовых цилиндрических зарядов кратной глубине скважины, или шланговых (шнуровых) зарядов для механизации и автоматизации процесса заряжания

Мощное взрывчатое вещество в зарядах малого диаметра, в комплексе с механизацией заряжания, позволяет уменьшить затраты на процесс взрывного рыхления горной массы.

Целесообразность применения концентрированного взрывчатого вещества подтверждается уменьшением затрат на доставку к горному предприятию, хранение и заряжание.

3.6 Эффективность создания бурозарядных комбайнов для разработки крепких горных пород

Существующая технология на открытых горных разработках при скальных и полускальных породах базируется на разделении горных работ по процессам: подготовка горных пород к выемке (бурение скважин, заряжание, взрывание), выемка (экскавация), перемещение и складирование (отвалообразование или разгрузка в бункер).

Каждая операция в процессах выполняется отдельной машиной или механизмом. Все операции выполняются над одним объектом, поэтому выполнение их производится поочередно.

В настоящее время машины, выполняющие отдельные операции по добыванию полезного ископаемого, имеют большую мощность и в перспективе — тенденцию к ее увеличению.

При увеличении мощности машин свободная связь является причиной низкого коэффициента использования машин, а, следовательно, увеличения энергозатрат и себестоимости добычи полезного ископаемого. Чем больше мощность машин, тем больше в единицу времени потери производительности.

На карьерах с мягкими породами машины, выполняющие разные операции, объединены в один комплекс, например, транспортно-отвальный мост с многочерпаковыми экскаваторами: или роторный экскаватор с отвалообразователем или конвейерами.

В этих комплексах периодическое отделение горной массы от массива режущей кромкой ковша строго ритмично и выполняется в соответствии с установленной скоростью вращения привода. А мощность привода и его режим работы установлены в соответствии с конструктивными характеристиками рабочего органа экскаватора, физико-механическими свойствами разрабатываемой породы и объемом отделяемой породы.

Следующие за рабочим органом механизмы и машины внутренне с ними связаны и рассчитаны на работу, которую они должны выполнять с этими поступающими объемами породы по ее перемещению и погрузке.

Существующие перспективы развития технологии на карьерах со скальными породами предполагают конвейеризацию, а именно к перемещению породы ленточным или другими видами конвейеров. Но при этом сохраняется разделение процессов в производстве. Для бурения предлагаются многошпиндельные буровые станки, для погрузки —

гребково-погрузочные машины или экскаваторы с передвижными дробилками.

Однако сохранение технологии, основанной на разделенном в пространстве выполнении операций, не позволяет полностью использовать, например, погрузочную машину вследствие необходимости отгона оборудования во время взрыва, бурового станка — из-за неубранной взорванной породы в забое или необходимости заряжания скважин и т.п.

Таким образом, существующая механизация не предусматривает строгой внутренней взаимосвязи между машинами в различных процессах.

Одним из путей создания специальных средств для поточной технологии разработки полускальных и скальных горных пород является создание комбайнов, в которых машины и механизмы, выполняющие отдельные операции подготовки горных пород к выемке, объединяются общим технологическим циклом.

Конструкция комбайнов предусматривает взаимное соответствие по мощности и производительности всех рабочих узлов, выполняющих различные операции.

Обычно при рассмотрении возможности непрерывной разработки скальных пород подразумевают разрушение горных пород какими-либо новыми средствами (тепловыми, механическими и т.п.) и исключается существующий — буровзрывной.

В настоящее время буровзрывной метод хорошо освоен. Кроме того, все новые способы разрушения горных пород пока находятся на экспериментальной стадии. Поэтому в основу разрушения горных пород в комбайне может быть положен буровзрывной способ.

В настоящее время существует множество способов, позволяющих управлять взрывом, исключать разброс горной массы и разлет кусков породы на большие расстояния. Это свидетельствует о том, что при заранее рассчитанном использовании силы взрыва можно совершенно исключить стихийность разрушения горной породы взрывом, достигнуть такого положения, чтобы при взрыве был отдален от массива и раздроблен в нужной степени установленный объем горной породы.

В процессе взрывного рыхления массива энергия на разброс породы с точки зрения цели разработки породы является бесполезной. Энергия взрыва в этой части должна расходоваться только на дробление и разрыхление массива.

В цикл работы комбайна входят бурение скважин для необходимой степени дробления по установленной сетке, заряжание скважин, взрывное дробление массива, передвижка бурозарядной части на расстояние, равное расстоянию между рядами скважин. За время бурения в новом блоке взорванная порода в погрузочной части комбайна грузится на конвейер.

Малый диаметр скважин, жесткость сетки скважин позволяют предполагать устойчивое качество горной массы при разработке комбайном.

Производительность комбайна прямо пропорциональна объему отбиваемой породы за цикл и количеству циклов в единицу времени:

Количество циклов в единицу времени обратно пропорционально времени бурения скважины и времени передвижки комбайна, поэтому высота уступа в этом случае снижается до возможности снижения затрат времени на бурение без наращивания штанг.

В настоящее время разработаны два эскизных проекта: первый — комбайна (рис. 31), второй — комплекса, состоящего из буро-зарядного агрегата и погрузочной машины непрерывного действия (рис.32).

Создаваемый комбайн предназначен для поточной разработки скальных и полускальных пород, который обеспечивает полную механизацию процессов разрушения массива и погрузки.

Рис. 31. Комбайн для разработки скальных и полускальных пород на карьерах.

Рис. 32. Комплект из буро-зарядного агрегата и погрузочной машины непрерывного действия

Комбайн состоит из двух агретатов: верхнего буро-зарядного, и нижнего погрузочного. Бурение, заряжание и взрывание осуществляются агрегатом, расположенным на уступе, а погрузка — нижним агрегатом, расположенным у основания уступа.

В задачу схемы взрывания и конструкции зарядов в комбайне входят: использование энергии взрыва для погрузки, ограничение развала, силы динамического воздействия взорванной горной массы на погрузочную плиту и сейсмического воздействия на массив. В варианте комбайна требуется к тому же обеспечение контура отбойки, т.е. гладкий откол с вертикальным откосом для беспрепятственного перемещения и подведения погрузочной плиты к основанию забоя.

Бурозарядный агрегат представляет собой буровые машины, заряжающего механизма и ходовой части.

В качестве взрывчатого вещества может быть использовано льющиеся взрывчатое вещество. Однако не исключена возможность использования шланговых или стержневых зарядов с готовым внутренним рассредоточением и распределением по мощности зарядов.