Yeraltı Maden Kazısı Kaya Patlatma Tasarım Planı
Giriş Yeraltı maden ocağı kazısı için kaya patlatma tasarımı, madencilik sürecinin kritik bir parçasıdır. Tasarımın makul olması, kazı verimliliğini, maliyetini, güvenliğini ve çevredeki kaya üzerindeki etkisini doğrudan etkiler. Optimize edilmiş bir kaya patlatma planı, ilerleme hızlarını artırabilir, patlatma titreşimini kontrol edebilir, çevredeki kayanın stabilitesini koruyabilir ve sonraki madencilik için uygun koşullar yaratabilir. Bu makale, birden fazla kaynağa dayanarak, yeraltı maden ocağı kazısı için kaya patlatma tasarımının temel unsurlarını ve pratik yöntemlerini özetlemektedir.
Patlatma Tasarımı için Ön Hazırlıklar Jeolojik durum analizi: Kaya türleri, sertlik ve eklem ve çatlakların dağılımı dahil olmak üzere madenin jeolojisi hakkında ayrıntılı bilgi edinin. Örneğin, eklem ve çatlak oluşumu, gerilim dalgası yayılımını ve kaya kırılmasını etkileyebilir. Saha araştırmaları, sondaj verileri ve jeofizik incelemeler yoluyla doğru jeolojik bilgiler toplanmalıdır. Farklı kaya türleri ve sertlikleri farklı patlatma parametreleri gerektirir; sert kayalar genellikle daha yüksek patlayıcı yükleri ve uygun delik düzenleri gerektirir.
Mühendislik gereksinimlerini tanımlayın: Döküntü boyutlarını, kesit şeklini ve kazı yönünü netleştirin. Örneğin, dairesel ve dikdörtgen döküntüler farklı patlatma tasarımları gerektirir; dikdörtgen döküntülerdeki köşeler, profili kontrol etmek için özel delik düzenlemeleri gerektirebilir. Gerekli ilerleme hızlarını göz önünde bulundurun; daha hızlı kazı, daha verimli patlatma teknikleri ve parametre kombinasyonları gerektirebilir.
Patlatma Deliği Düzeni Tasarımı Yarık delik tasarımı:
Yiv açma yöntemi seçimi: Yaygın yiv açma yöntemleri arasında kama biçimli yiv açma ve düz delikli yiv açma bulunur. Kama biçimli yiv açma, orta yumuşak ve yumuşak kayalar için uygundur: açılı yiv delikleri, sonraki patlatma için kama biçimli serbest bir yüzey oluşturur. Düz delikli yiv açma, sert kayalar için kullanılır; burada paralel boş delikler serbest bir yüzey ve telafi alanı oluştururken, çevreleyen yüklü delikler kırılma işlemini gerçekleştirir. Boşluklu yiv açma ve parça fırlatmalı yiv açma (CCFT) gibi yenilikçi yiv açma teknikleri incelenmiş ve uygulanmıştır; örneğin, çift atış delikli (P-DFH) paralel yiv açma tasarımı, dipteki patlayıcıları güçlendirir ve daha eksiksiz bir yiv boşluğu oluşturan iki aşamalı bir patlama üreterek geleneksel yoğun sondajın sınırlamalarını aşar.
Yarık delik parametresi belirleme: Yarık delik derinliğini, aralığını ve açısını belirtin. Etkili bir yarık açma sağlamak için yarık delik derinliği genellikle diğer patlatma deliklerinden %15-20 daha büyüktür. Orta sertlikteki kayaçlar için kama şeklindeki yarık açıları, kaya özelliklerine bağlı olarak 0,5-1,0 m aralıklarla 60°-75° olabilir. Düz delikli yarık açma için, boş delikler ile yüklü delikler arasındaki aralık genellikle 0,2-0,5 m'dir.
Yardımcı (kurtarma) delikler: Yuva delikleri ile çevre delikleri arasına, yuva hacmini genişletmek ve çevre patlayıcıları için daha iyi bir serbest yüzey oluşturmak amacıyla yerleştirilir. Yardımcı delik aralıkları genellikle çevre deliklerinden biraz daha büyüktür ve patlayıcı yükler nispeten daha büyük olabilir. Orta sertlikteki kayalarda, yardımcı delik aralıkları 0,6-0,8 m olabilir ve yük miktarları kaya özelliklerine göre ayarlanabilir.
Çevre (kontur) delikleri: Sürüklenme profilini kontrol etmek ve kesitin tasarım boyutlarına uygunluğunu sağlamak için kullanılır. Çevre delik aralığı ve şarj miktarı, profil kontrolü için kritik öneme sahiptir. Sayısal simülasyon ve saha testleri, belirli koşullar altında (örneğin, Kaiyang fosfat madeninin derin sürüklenmelerinde), S = 0,70 m çevre delik aralığı, β = 0,9 kg/m² doğrusal şarj yoğunluğu ve ζ = 2,5 ayırma katsayısının, minimum aşındırma/alt aşındırma ile iyi kontur patlatma sonuçları sağladığını göstermektedir. Çevre deliklerinde kum sıkıştırma kullanılması, çevredeki kayaya verilen hasarı azaltır ve patlayıcı enerji kullanımını iyileştirir.
Patlatma Parametresi Tasarımı Patlatma yükü miktarı hesaplaması: Patlatma yükü miktarı, patlatma sonucunu etkileyen önemli bir faktördür ve genellikle kaya özellikleri, delik çapı, delik derinliği ve delik aralığı tarafından belirlenir. Yaygın ampirik formüller arasında hacim formülü ve birim başına tüketim formülü bulunur. Örneğin, hacim formülü Q = qV'dir; burada Q patlayıcı yükü, q birim kaya hacmi başına patlayıcı tüketimi ve V patlatılacak kaya hacmidir. Birim tüketim q, kaya dayanımına bağlıdır ve genellikle 0,3-1,5 kg/m³ aralığındadır.
Ateşleme sırası ve gecikme süreleri: Rasyonel bir ateşleme sırası ve gecikme zamanlamaları, patlatma titreşimini kontrol altına alabilir ve kırılmayı iyileştirebilir. Genellikle önce yuva delikleri, ardından yardımcı delikler ve son olarak çevre delikleri ateşlenir. Gecikme süreleri, titreşim azaltmanın yanı sıra kaya kırılması ve fırlatma sürelerini de dikkate almalıdır. Örneğin, yuva delikleri ile yardımcı delikler arasındaki gecikmeler 25-50 ms, yardımcı ve çevre delikleri arasındaki gecikmeler ise 50-100 ms olabilir. Parçalanmayı iyileştirmek ve titreşimi azaltmak için gecikme sürelerini optimize etmek amacıyla sayısal simülasyon ve saha testleri kullanılabilir.
Patlatma Malzemeleri ve Ekipmanlarının Seçimi Patlayıcı seçimi: Maden koşullarına uygun bir patlayıcı türü seçin. Yeraltı kaya kazılarında, emülsiyon patlayıcılar gibi yüksek güvenlikli ve orta güçte patlayıcılar yaygın olarak kullanılır. Emülsiyon patlayıcılar, iyi su direncine ve istikrarlı performansa sahip olduklarından çoğu yeraltı patlatma operasyonu için uygundur. Gaza eğilimli kömür madenlerinde, güvenlik yönetmeliklerine uygun olarak yalnızca maden kullanımı için onaylanmış patlayıcılar kullanılmalıdır.
Başlatma ve kapsül seçimi: Yaygın başlatma cihazları arasında elektrikli kapsüller ve şok tüplü (elektriksiz) kapsüller bulunur. Elektrikli kapsüllerin kullanımı basit ve güvenilirdir, ancak kaçak akımların olduğu ortamlarda tehlikeli olabilirler. Şok tüplü kapsüller statik ve kaçak akımlara dayanıklıdır ve yeraltı patlatmalarında yaygın olarak kullanılır. Karmaşık patlatma ortamlarında elektronik kapsüller kullanılabilir; hassas zamanlama kontrolü sağlayarak patlatma etkinliğini ve güvenliğini artırırlar.
Patlatma Etkisi Tahmini ve Değerlendirmesi Sayısal simülasyon tahmini: Sürükleme patlatmasının sayısal bir modelini oluşturmak için sayısal simülasyon yazılımları (örneğin, ANSYS/LS-DYNA) kullanın. Kaya mekanik parametrelerini, delik düzenini ve patlatma parametrelerini girerek, patlatma sırasında kaya kırılmasını, fırlatılmasını ve titreşimini simüle edin. Örneğin, simülasyonlar farklı yuva açma yöntemlerinin ve patlatma parametrelerinin kazı sonuçları üzerindeki etkilerini değerlendirebilir ve tasarımı optimize etmek için bir temel oluşturabilir.
Saha deneme değerlendirmesi: Tam ölçekli kazıdan önce küçük ölçekli saha denemeleri yapın. Kaya parçalanmasını, sürüklenme profili oluşumunu gözlemleyerek ve patlatma titreşimini ölçerek patlatma etkinliğini değerlendirin. Büyük ölçekli inşaatlarda tatmin edici performans sağlamak için deneme sonuçlarına göre tasarımı ayarlayın ve optimize edin.
Güvenlik Önlemleri Güvenlik mesafelerinin belirlenmesi: Patlayıcı miktarına ve kaya özelliklerine göre patlatma güvenlik mesafeleri belirleyin. Yetkisiz erişimi önlemek için güvenlik mesafesi içindeki yasak bölgeleri işaretleyin ve emniyete alın. Yeraltı sürüklenme patlatmalarında güvenlik mesafeleri genellikle 100-300 m aralığında olup, belirli değerler her durum için ayrı ayrı hesaplanır.
Havalandırma ve toz kontrolü: Patlatma, derhal uzaklaştırılması gereken gaz ve toz üretir. Hava kalitesinin güvenlik standartlarını karşıladığından emin olmak için yerel havalandırma fanları, kanalları ve diğer havalandırma ekipmanlarını kullanın. Ayrıca, çalışanların toza maruziyetini azaltmak için su spreyleri ve sisleme uygulayın.
Patlatma titreşim kontrolü: Patlatma parametrelerini optimize ederek (şarj boyutunu kontrol ederek ve uygun ateşleme sıraları ve gecikmeleri kullanarak) patlatma titreşiminin çevredeki kaya ve yapılar üzerindeki etkilerini azaltın. Titreşime duyarlı alanlarda, ön bölme, pürüzsüz patlatma ve diğer kontrollü teknikler titreşimi daha da sınırlayabilir.
Sonuç Yeraltı maden ocağı kazısı için kaya patlatma planı tasarlamak, jeolojik koşulların, mühendislik gerekliliklerinin, patlatma malzemelerinin ve güvenlik önlemlerinin dikkate alınmasını gerektiren karmaşık ve sistematik bir iştir. Rasyonel delik düzeni, hassas patlatma parametresi tasarımı, uygun patlayıcı ve ateşleme sistemi seçimi ve titiz güvenlik prosedürleri sayesinde verimli, güvenli ve ekonomik bir kaya patlatma kazısı gerçekleştirilebilir. Patlatma performansını tahmin etmek ve değerlendirmek, farklı madenlerin özel koşullarını karşılamak ve madencilik verimliliğini ve ekonomik getirileri artırmak için tasarımları sürekli olarak optimize etmek amacıyla sayısal simülasyon ve saha denemeleri kullanılmalıdır.
