Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,778

Одним из показателей, характеризующих технологию разработки месторождений природного камня, служит интенсивность добычи блоков, оцениваемая через скорость продвижения фронта работ, которая зависит как от продолжительности отдельных процессов добычи, так и интервалов времени между ними. Поскольку исследованиями авторов было доказано, что уменьшение интенсивности горных работ позволяет снизить уровень конечных напряжений в камне, а, следовательно, увеличить выход продукции из него, то вопрос выбора рациональной интенсивности имеет важное практическое значение.

Для определения необходимых для этого численных зависимостей на карьерах, разрабатывающих Кибик-Кордонское месторождение мрамора, и ряде гранитных месторождений на протяжении многих лет исследовали динамику коэффициента выхода блоков. При этом были использованы данные маркшейдерских замеров, ретроспективного и перспективного прогноза коэффициента выхода блоков с учетом элементов трещин с их координатной привязкой к площадкам уступов.

В результате было установлено, что относительное снижение коэффициента выхода блоков достигает максимума в июле - месяце с наиболее благоприятными климатическими условиями. Для объяснения этого феномена, по данным десятилетних метеонаблюдений рассчитали значения термических напряжений в мраморе на разной глубине в течение года и определили, что их максимум приходится на июль. Это косвенно доказывает зависимость выхода блоков от интенсивности их добычи.

Для проверки взаимосвязи между выходом блоков и напряжением в разрабатываемом массиве сопоставили данные маркшейдерского учета и прогноза выхода блоков, связывая их со скоростью продвижения забоев. В результате было установлено, что чем выше скорость, тем больше относительное снижение выхода блоков. Это можно объяснить уменьшением коэффициента выхода блоков, обусловленным ростом интенсивности техногенной трещиноватости массива, вследствие роста напряжений в мраморе изза увеличения скорости горных работ. Для проверки этого утверждения провели исследования эффективности раскола мраморных блоков гидроклиньями при двухстадийной технологии их добычи. В ходе исследований изучали влияние времени между первой и второй стадиями на силовые параметры разрушения и качество поверхности раскола. Анализ полученных данных свидетельствуют о том, что с увеличением времени между первой и второй стадиями добычи для создания направленной трещины при расколе необходимо прилагать меньшее усилие. При этом качество поверхности раскола мраморных блоков улучшается. Это связано с тем, что напряжения с течением времени релаксируются, а в силу эффекта памяти - концентрируются по плоскостям разрушения.

Табл. 1. -Влияние времени между двумя циклами разрушения на качество поверхности раскола мрамора НРС

образца

Время между циклами разрушения, час

Способ бурения шпуров для НРС

1

4-6

электро-сверление

2

120-140

электро-сверление

3

240-250

ударно-поворотное

4

600-610

ударно-поворотное

С этой же целью провели лабораторные исследования эффективности разрушения мрамора зарядами невзрывчатого разрушающего средства (НРС). Для этого блок мрамора с помощью НРС раскололи на четыре равные части (при этом поверхности раскола прошли через центры шпуров с НРС). Затем, через определенное время поочередно раскололи полученные куски мрамора. Результаты проведенных исследований (табл.1) можно объяснить тем, что при разрушении горных пород за пределами плоскости их раздела возникают напряжения, которые суммируются с существующими в породе до разрушения и концентрируются в неоднородностях камня, и при повторном воздействии на камень поглощают дополнительную энергию и ухудшают качество поверхностей разрушения. Причем, чем меньше времени между циклами разрушения, тем значительнее влияние остаточных напряжений на эффективность разрушения.

Анализ наблюдений свидетельствует о зависимости коэффициента выхода блоков от интенсивности горных работ.

В целом, выполненные исследования позволили сделать следующие выводы:

  1. Увеличение скорости добычных работ в некоторых случаях вызывает снижение коэффициента выхода блоков в 1,3-1,4 раза.
  2. Увеличение времени между стадиями добычи мраморных блоков за счет релаксации в камне напряжений обеспечивает снижение энергии разрушения и улучшение качества поверхности раскола. Причем, время между стадиями добычи блоков при расколе по слоям можно уменьшать в 2-3 раза по сравнению с расколом вкрест слоев.
  3. Подготовка мрамора к выемке при предварительном обнажении подготавливаемых объемов камня (проходке разгрузочных щелей) обеспечивает при одинаковой интенсивности горных работ относительный рост выхода блоков на 27-33 %.
  4. Увеличение скорости подвигания фронта работ в условиях, сходных с Кибик-Кордонским месторождением с 1 до 6 м в месяц сопровождается снижением коэффициента выхода блоков в 1,3-1,5 раза.

Вышеизложенное указывает на необходимость учета геомеханических процессов при обосновании рациональной интенсивности добычных работ. Рациональной следует считать такую скорость добычных работ, которая обеспечивает максимальный объем добычи блоков на месторождении с заданными размерами. Причем, величину скорости необходимо устанавливать с учетом особенностей формирования напряженно-деформированного состояния оцениваемого месторождения мрамора.