Перспективные методы скальной вскрыши месторождений осадочных пород

Основной проблемой при проведении скальной вскрыши на месторождениях осадочных пород является исключение техногенного трещинообразования в продуктивных пластах. Это ограничивает применение высокопроизводительных бу­ровзрывных способов с использованием скважинных зарядов промышленных ВВ. Для снижения негативного действия взры­ва используют вертикальные скважинные заряды с донными амортизаторами (песчаная подушка, деревянные цилиндры и т.п.). Это дает определенный эффект, но полностью проблему бризантного, дробящего действия зарядов не решает.

Непосредственно прилегающие к продуктивным пластам слои скальной вскрыши могут рыхлиться с помощью шпуровых зарядов дымного пороха, что также недостаточно эффектив­но и вдобавок повышает опасность работ. Для ликвидации негативного воздействия практикуется горизонтальная под­резка вскрыши камнерезной машиной с заходкой около 1 м и выполнение шпуров с недобуром 0,2-0,3 м до плоскости подрезки. Но такой щадящий метод значительно снижает про­изводительность работ.

Применение для вскрышных работ механических средств - камнерезных машин, алмазно-канатного пиления, как правило, либо малопроизводительно, либо дорого.

Для мягкой отбойки блоков и выполнения скальной вскрыши крепких пород на протяжении ряда лет успешно применяется газогенератор давления шпуровой (ГДШ по ТУ 7275-002-46242932- 2002), разработанный и производимый НПК "Контех".

ГДШ - это недетонирующий пиропатрон, который, в отличие от традиционных взрывчатых веществ (ВВ), производит раз­рушение не ударной волной, а давлением продуктов сгорания снаряжения патрона в шпуре. При этом пиротехнический со­став ГДШ является своего рода ”бинарной" смесью двух не­взрывчатых компонентов, изготавливаемой непосредственно на месте использования путем заливки необходимого количества горючего в окислительную композицию патрона.

Помимо работ по дезинтеграции крепких пород (габбро, кварциты, прочные граниты и т.д.) ГДШ использовался и при добыче мягких гранитов ("Мансуровский", "Рапакиви") и из­вестняка (Путиловское месторождение). Причем на Мансуров­ском месторождении, где отбойка гранита была разрешена только механическим способом ввиду низких прочностных параметров камня, группой под руководством профессора Г.В. Бычкова (Уральская ГГА) были проведены исследования образцов гранита из зон расположения ГДШ в шпурах. Физико­механические, ультразвуковые и микроскопические параметры образцов не выявили отличий от аналогов, добытых бурокли­новым способом.

Позднее проводились с помощью аттестованных методик замеры сейсмики при сгорании ГДШ в скальном грунте. Было показано, что уровень сейсмических проявлений в несколько раз ниже по сравнению с ВВ. Максимальная амплитуда скорости колебаний поверхности скалы на расстоянии 10 м от скважин с суммарным зарядом ГДШ 16,5 кг составила 4,6 см/ сек. Аналогичные данные были получены и при испытаниях ГДШ на проходке тоннеля Малый Пролог в районе г. Шибеник (Хорватия) - сейсмика в пять раз слабее, чем от равного по массе заряда аммонита.

Весьма показательной оказалась работа по выполнению траншеи в прочном мергелистом известняке под водой на глу­бинах до 30 м на Волге, в районе действующего нефтепровода "Дружба". Помимо проходящего на расстоянии 50 м от траншеи действующего нефтепровода ограничения определялись недо­пустимостью нагрузки на экологию и ихтиофауну.

Надо отметить, что сейсмические явления вообще не свой­ственны работе ГДШ. Они в незначительной степени могут вызываться реактивным толчком в массиве при отделении его частей и воздействием вырывающихся из разлома сжатых про­дуктов сгорания на почву. Кроме перечисленных, с помощью ГДШ проводились такие уникальные работы, как устройство в скальном основании подвала в трапезной Валаамского монастыря в Карелии, скальная планировка на территории Скадарского монастыря XV в. в Черногории.

Все эти примеры доказывают, что ГДШ является уникальным инструментом для высокопроизводительного и бережного про­ведения не только выколки блоков магматических, но и вскрыши месторождений мрамора, травертина и т.п. Это предположение было подтверждено на мраморном месторождении Тромелия (Хорватия). Работы проводились путем зарядки ГДШ в шпуры в горизонтальной плоскости длиной 0,7-5 м, с внедрением на 0,2-0,3 м в продуктивный пласт (рис. 1- Мраморный блок V=50 м3, подготовленный к отколу горизонтальными шпурами с ГДШ).

Разборка достаточно быстро осуществлялась с помощью экскаватора (рис. 3 - оперативная экскавация разрушенного вскрышного блока V=50 м3) На поверхности откола продуктивного пласта мрамора ни наведенных трещин, ни пожогов камня обнаружено не было.

В Турции, на месторождении травертина "Пимербаши" в округе Кайсери, вскрышу весьма пористых пластов породы высотой до 9 м проводят алмазно-канатным пилением. И в этом случае ГДШ помог увеличить производительность вскрышных работ (рис. 4 - Вскрышной участок месторождения травертина "Пимербаши". Блок извлекается алмазно-канатным выпиливанием и механической разборкой).

Столь успешное использование ГДШ для щадящего рыхления скальных пород вызвало интерес у организаций, занимающихся добычей поделочных полудрагоценных камней. Так, в Бурятии нами были проведены успешные испытания ГДШ по обнажению и выколке нефрита линз из вмещающих магматических пород.

Таким образом, ООО "НПК «Контех»" предлагает заинтересо­ванным недропользователям новую технологию для интенси­фикации разработки месторождений осадочных пород и поделочного камня.