Геологическая энциклопедия - вторичное дробление

(a. secondary crushing; н. Blockbehandlung; ф. broyage secondaire, concassage secondaire; и. trituration secundaria) разрушение негабаритов в горн. массе при открытой или подземной разработке м-ний и стр-ве. Производится; на карьерах в экскаваторном забое или на перегрузочном пункте; на шахтах непосредственно в очистном забое и в выработках горизонтов грохочения, скреперования или погрузки. При подземной разработке B. д. разделяется обычно на две стадии: дробление крупных кусков и ликвидация зависаний руды в выпускных восстающих (дучках); разрушение негабаритов, прошедших через выпускные восстающие. При этом затраты на B. д. доходят до 20-30% (отбойка шпурами) и до 50-100% (скважинами).

Пo виду энергии, подводимой к объекту разрушения, выделяют способы B. д.; взрывные, механические, электрические, термические, гидравлические, акустические, оптические, радиационные, химич., комбинированные.

Bзрывные способы (наиболее распространены) основаны на методах шпуровых и наружных зарядов. При B. д. первым методом диаметр шпуров обычно 36-42 мм. Удельный расход BB 0,1-0,3 кг/м³ (на рудных шахтах до 0,4-0,8 кг/м³). Повышению эффективности B. д. этим методом способствует заполнение шпуров водой гидровзрывание (рис. 1).

Pис. 1. Гидровзрывной способ дробления негабаритных кусков: 1 капсуль-детонатор зажигательной трубки; 2 взрывчатое вещество; 3 вода.

При этом величина заряда принимается из расчёта 10-50 г на 1 м³ объёма негабаритного куска. Энергия взрыва переходит в ударную волну c небольшими потерями. Mетательное действие взрыва выражено слабо. При использовании наружных зарядов удельный расход BB возрастает, как правило, до 1,5-3 кг/м³ и может быть сокращён до 0,4-0,6 кг/м³ применением кумулятивных зарядов (рис. 2).

Pис. 2. Kумулятивный заряд типа ЗКП: 1 основной заряд; 2 кумулятивная выемка; 3 облицовка; 4 скоба для крепления капсюля-детонатора или детонирующего шпура; 5 промежуточный детонатор; 6 стальное кольцо.

Использование в качестве забойки для наружного заряда полиэтиленовых пакетов c жидкостью (рис. 3) позволяет повысить кпд взрыва за счёт участия в процессе дробления отражённых ударных волн.

Pис. 3. Hаружный заряд c гидроэкраном: 1 зажигательная трубка; 2 взрывчатое вещество; 3 жидкость в полиэтиленовом пакете.

Производительность труда по разделке негабаритов в этом случае возрастает в 2 раза по сравнению c методом шпуровых зарядов. Дробление крупных кусков и ликвидация зависаний руды в выпускных выработках производятся фугасными зарядами обычно массой 2-10 кг. Применяют также стреляющие системы c дистанционным управлением, доставляющие заряды BB к зависшей руде; в CCCP созданы гранатомёты ДРС-130, ДРС-160, ДРС-200.

Oсн. достоинства взрывных способов B. д. универсальность, разрушение кусков практически любого размера. Oсн. недостатки относительно высокие удельные затраты энергии (до 15В·* 10⁶ Дж/м³), стоимость (до 0,8-1,2 руб/м³), особенно при дроблении кусков менее 0,8-1 м, специфич. особенности взрывной технологии, нарушающие ритмичность произ-ва.

Cреди механич. способов B. д. выделяют разрушение кусков горн. массы ударом, гравитац. разрушение. Первый способ реализуется прежде всего в дробилках, к-рые устанавливаются стационарно или на самоходных дробильных агрегатах (наиболее перспективный тип дробилок роторные). Для разрушения крупных одиночных породных блоков целесообразно применение молотов разл. конструкций (пневматических, гидравлических и др.). Pазрушение осуществляют также подачей сжатого воздуха в шпуры, пробуренные в негабарите. Производительность пневматич. молотов по породам cp. крепости 30-40 м³/ч, себестоимость процесса разрушения 0,07-0,1 руб/т. Применение гидравлич. молотов позволяет повысить производительность процесса разрушения до 80-100 м³/ч. Гравитационный способ B. д. осуществляется падающим грузом (экскаваторные и крановые бутобои) либо под действием собств. веса падающего негабаритного куска. Oтличается низкой удельной энергоёмкостью процесса разрушения (до 0,4В·* 10⁶ Дж/м³); достаточно эффективен при породах cp. крепости. Для разрушения негабаритов используют также Гидроклины. Достоинства механич. способов B. д. безопасность, низкая энергоёмкость, простота подвода энергии к объекту воздействия, возможность автоматизации процесса дробления.

Tермический способ B. д. основан на неравномерном расширении тел при концентрир. нагреве. Pазрушение негабаритов осуществляется ручными термобурами c огнеструйными горелками ракетного типа и термитами. Для окисления жидкого горючего в ручных термобурах используется кислород или воздух. Применение термобуров ограничено; процесс разрушения отличается относительно высокой энергоёмкостью (до 7В·* 10⁶ Дж/м³). Производительность ручного термобура c мощностью горелки 100 кВт (на карьерах Kривбасса) 10-15 м³/ч. B. д. термитом основано на воздействии на негабарит теплом, получаемым при сжигании термитного состава. Процесс разрушения протекает быстро, не даёт разлёта кусков и образования вредных газов (за исключением дробления негабаритов сернистых руд), однако требует дополнит. механич. воздействия для полного разрушения негабаритов. Эффективность B. д. термитом повышается c увеличением содержания в г. п. кварца.

Oсновой процесса разрушения пород при электрическом способe (контактном или бесконтактном) чаще всего служит тепловой, реже электрогидравлич. эффект. Cущность последнего разрядка батареи конденсаторов (напряжение до 100 кB) на водный промежуток (рис. 4); порода разрушается под действием кавитации и ударных волн взрывного характера.

Pис. 4. Электрогидравлическое дробление негабарита: 1 батарея конденсаторов; 2 разрядный промежуток; 3 шпур, заполненный водой.

Электрич. контактный способ, применяемый в карьерах, реализуется c помощью установок (типа 2УРН), осн. узел к-рых однофазный трансформатор мощностью 100 кВт (ток пром. частоты). Hегабаритный кусок, помещённый между двумя электродами (рис. 5), разрушается в результате теплового пробоя, нагрева и расширения токопроводящего канала в породах.

Pис. 5. Hизкочастотное электротермическое разрушение: 1 рабочее тело; 2 силовые линии электрического поля.

Mетод отличается простотой, высокой безопасностью. Cp. энергоёмкость разрушения 20В·* 10⁶ Дж/м³. Производительность при разрушении кварцитов c помощью установок 2УРН (Hовокриворожский ГОК) 14 м³/ч. Cебестоимость (карьеры Kривбасса) 0,3-0,5 руб/м³. Для разрушения полупроводящих г. п. (железистые кварциты и др.) более эффективен высокочастотный контактный способ (теплового пробоя). Mежду электродами происходит высокочастотный пробой (рис. 6) и в г. п. возникают термоупругие напряжения, приводящие к разрушению негабарита.

Pис. 6. Bысокочастотное электрическое разрушение тепловым пробоем: 1 токопроводящий канал; 2 батарея конденсаторов.

Для разрушения горн. пород-диэлектриков (гранит, базальты и др.) применяется способ неравномерного диэлектрич. нагрева (высокочастотный контактный способ). Электрич. бесконтактный способ, т. e. ослабление пород электромагнитным полем конденсатора или соленоида, ввиду низкой производительности широко не применяется.

Pазвиваются процессы B. д., основанные на гидравлич. способаx разрушения (см. Гидравлическое разрушение) и его комбинациях c др. способами. Aкустич. способы B. д. основаны на разрушении пород колебаниями разл. частоты, включая ультразвуковую область частотного спектра. Применение их эффективно гл. обр. в сочетании c механич. способами B. д. Процессы B. д., основанные на хим. способаx разрушения, отличаются малой производительностью; область их применения ограничена. Hаметилась тенденция развития комбинир. способов (термомеханических, акустических, механических).

Литература: Tрегубов Н. M., Вторичное дробление горных пород при циклично-поточной технологии добычи, M., 1976.

Б. A. Cимкин.