KŐBÁNYÁK OPTIMÁLIS JÖVESZTÉSTECHNOLÓGIÁJÁNAK KIALAKÍTÁSA

Átírás

1 A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 68. kötet, (2006) p KŐBÁNYÁK OPTIMÁLIS JÖVESZTÉSTECHNOLÓGIÁJÁNAK KIALAKÍTÁSA Böhm Szilvia PhD-hallgató Miskolci Egyetem, Bányászati és Geotechnikai Tanszék A Colas-Északkő Bányászati Kft. és a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kara között létrejött kutatás-fejlesztési szerződés alapján a feladatunk a megbízó két bányájában, a sárospataki (Szemince-hegyi) és a tállyai (Kopasz-hegyi) andezitbányában a jövesztett készlet optimális szemcseszerkezetének elérése, valamint a megengedett környezeti hatásokat kielégítő robbantási technológia kidolgozása volt. A projekt vezetőjével, Dr. Bohus Géza egyetemi docenssel, helyszíni bejárások és az üzemi robbantások megfigyelése után javaslatot tettünk egy új, a megbízó érdekeit kielégítő robbantástechnológiára. 119

2 Böhm Sz. A SÁROSPATAKI (SZEMINCE-HEGYI) BÁNYA Az andezitbánya Sárospatak és Bodrogolaszi között helyezkedik el a 37-es főúttól DK-re. A bányatelek közvetlen közelében nem találhatók lakóépületek. A bányabeli robbantások méreteit korlátozza a közelben húzódó gáz-gerincvezeték. Jelenleg a bányamüvelés egy kb. 150 m széles süllyesztőszinten folyik. A bányafal magassága m. A frontok előrehaladása É-ÉNy-i irányú, a bővítést K-i irányba tervezik. A homlokkal szembenézve a bal oldali rész nagytömbös", a jobb oldali rész cserepes" kifejlődésű, ezért a jövesztésük és az aprításuk eltérő. Ebben az esetben két robbantástechnológia kialakítása indokolt, ennek ellenére eddig egységes technológiát alkalmaztak az üzemben. Oszlopos sorozatrobbantást alkalmaznak mm átmérőjű, 75 -os dőlésű, talp alá fúrásos, 2 soros technológiával. A robbantólyukak fúrása bérfúrással történik, esetenként a cég tulajdonában lévő fúrógépet alkalmazzák. A kb. 150 m széles művelt homlokon általában 2 önálló frontot alakítanak ki. A jövesztett kőzetet kanalas kotró segítségével dömperre rakják és így kerül az előtörőre. [1] A nagytömbös kifejlődésnél elkerülhetetlen azonban, hogy a fojtás előtti kőzetrészekből és a lyukak elferdülése miatt egymástól távol került töltetek közötti tömegekből olyan méretű tömbök is keletkezzenek, amelyek nem adhatók fel az előtörőre. Műszaki és gazdasági számítások szerint akkor tekinthető jónak egy robbantás, ha a méreten felüli tömbök össztömege nem haladja meg a robbantott kőzet tömegének 4...6%-át. [2] A TÁLLYAI (KOPASZ-HEGYI) BÁNYA A tállyai andezitbánya a Tokaji-hegység délnyugati részén, a tengerszint felett 416 m magas Kopasz-hegy területén helyezkedik el, a Szerencs-patak dél felé kinyúló völgymedencéjének északkeleti szárnyán ban kezdődik meg a hegység délnyugati részének nagy kutatófúrási programja. A magaslatok közül a 400 m alattiak riolitos vagy riolittufás, a többiek andezit anyagúak. A lejtőkön a riolittufa különböző változatai bukkannak a felszínre. A Kopasz-hegyen és a környékén található lejtőkön a képződmények települési sorrendje a következő: andezit, réteges, leveles riolittufa, vastagpados riolittufa, vastagpados, cementált riolittufa. A kőzet jellegzetessége a hólyagüresség, a néhány cm 3 -es térfogattól a több dm 3 -es térfogatú üregekig változhat méretük. A kőzetben a kémiai összetételből fakadóan gyakoriak a vasoxidos, mangánoxidos, vörösesbarna, sötétbarna vagy fekete színű bevonatok is. 120

3 Kőbányák optimális jövesztéstechnológiájának kialakítása A bányában évente átlagosan 1 millió tonna követ termelnek ki. A 300 és 400 mbf szintek között 5 szinten kb. 20 méteres szintmagassággal, kb. 300 méteres fejtési hosszon történik a jövesztés, fúró-robbantó technikával. Az 1,2 m-nél kisebb darabok az előtörőre kerülnek. Törés, meddőleválasztás és osztályozás után az anyag 2,8 km hosszúságú gumiszalagon jut le a község szélén kialakított finom-törő és osztályozó rendszerre. A bányát erdők, kissé távolabb szőlők veszik körül. A robbantások káros hatásainak kitett létesítmények nincsenek a közelben. A bányában a nagyfúrólyukas robbantástechnológiák közül a 2 soros oszlopossorozatrobbantást alkalmazzák. A robbantólyukakat a saját tulajdonú TAMROCK típusú fúrógéppel és/vagy bérfúrást igénybe véve MONTABERT típusú, ütveforgatva működő géppel fúrják ki. A robbantási feladatokat az üzem saját, jól felkészült robbantószemélyzete oldja meg. A rakodógép KOMATSU-dömperekre rakja a készletet. A szállító jármüvek m út megtétele után ürítenek az előtörőre. [3] A KET BANYA ÜZEMI ROBBANTASTECHNOLOGIAJA A robbantáshoz szükséges robbantóanyagokat a miskolci székhelyű MIKEROBB Kft. szállítja. A sárospataki bánya robbantástechnológiájának paraméterei: a homlok és a lyukak dőlésszöge: a = 75 ± 4 előtét az 1. sorban Wi = 2,5 ± 0,3 m a II. sorban W 2 = 2,8 ± 0,3 m lyuktávolság az I. sorban Ei = 3,0 ± 0,6 m a II. sorban Ei = 2,8 ± 0,8 m munkaterület T = 7,5...8,5 m 2 fojtáshossz az I. sorban l fl = 3,0 ± 0,3 m a II. sorban 1 G = 2,6 ± 0,4 m a túlfúrás hossza: l t = 1,0 ± 0,2 m a robbantó lyukak hossza: L = 17 ± 1 m időzítés a szomszédos töltetek között: Ax t = 25 ms. időzítés a sorok között: x s =100ms. alkalmazott robbanóanyagok: lábtöltetként: ANDO-ÉV főtöltetként: ANDO-prill alkalmazott gyutacssorozat: DeM-S (1-30 fokozat). a fojtás anyaga: fúrópor. 121

4 Böhm Sz. A tállyai bánya robbantástechnológiájának paraméterei: a homlok és a lyukak dőlésszöge: a = 75 ± 4 előtét az I. sorban Wi = 3,0 í 0,4 m a II. sorban W 2-3,2 ± 0,4 m lyuktávolság az I. sorban E = 3,3 ± 0,3 m a II. sorban E = 3,3 ± 0,3 m munkaterület T = m 2 fojtáshossz az I. sorban l f] = 3,0 í 0,3 m all. sorban Iß = 3,0 ± 0,3 m a túlfúrás hossza: l t m a robbantólyukak hossza: L = m időzítés a szomszédos töltetek között: Ax t = 25 ms. időzítés a sorok között: x s =100ms. alkalmazott robbanóanyagok: lábtöltetként: ANDO-ÉV főtöltetként: ANDO-prill, ANDO alkalmazott gyutacssorozat: DeM-S (1-30 fokozat). a fojtás anyaga: fúrópor. Jól látható, hogy az egyes geometriai paraméterekben az indokoltnál nagyobb a pontatlansága 1][3] Az üzemi robbantások következtében a készlet viszonylag magasan helyezkedik el, és az aprítás mértéke sem kielégítő. Rendszeresen maradnak vissza kőzetlábak. Ezen hatások elkerülése érdekében dolgoztunk ki kísérleti úton új technológiákat. JAVASOLT ROBBANTÁSTECHNOLÓGIÁK A legfontosabb az előtét helyes megválasztása. Előtét a töltet távolsága a szabad felülettől.[4] (Nem szabad összetéveszteni a peremtől a robbantólyukig mért távolsággal (W )!) Amennyiben a lyukak dőlésszöge 75 -os, akkor a következő összefüggés írható fel: W = W* - sin 75 «0,96 -W* (1) A káros repeszhatás elkerülésére ismert egyszerű összefüggés: 122

5 Kőbányák optimális jövesztéstechnológiájának kialakítása W >20-d "min AU "max (2) ahol d max - a robbantólyuk átmérője (esetünkben 89, 92 vagy 95 mm), de ha a lyuk széles rést harántol, akkor d helyébe d max értéket, vagyis a rés átmérőjét" kell írni. (W helyett azért szerepel itt W min, mert lehetnek a bányafalon olyan szakaszok, ahol a rakodógép részben alászedett, ill. lehetnek olyan lazább kőzetrészek, amelyek kihullanak. Ilyen helyeken lecsökken az előtét W-ről az itt mérhető W m i n értékre.) Általános esetben tehát a minimális előtét a sárospataki bányában: valamint a tállyai bányában: W mm >20-0,095m = l,9m W mm >20-0,089m = l,8m ami a tetőn a peremvonaltól számítva (1) képlet segítségével meghatározható: a sárospataki bányában: ' ' a tállyai bányában: ' 96 ' 96 Az előtét meghatározására már széles körben elterjesztett és bevált számítási képlettel dolgozunk: W = 0,88 d q ' m [m], (3) ahol p ra - a robbanóanyag töltési sűrűsége [kg/m 3 ]; q - a fajlagos robbanóanyag-fogyasztás [kg/m 3 ]; m-a közelségi tényező; E / W; E - a soron belüli lyuktávolság [m] Ezek: p ra = 760 kg/m 3, az ANDO-prill töltési sűrűsége, q ~ 0,7 kg/m 3 a várható érték ANDO-prill és ANDO-ÉV töltetkonstrukciónál a nagytömbös" kőzetben, m = 0,95 a javasolt érték. 123

6 Böhm Sz. Az adatok behelyettesítésével a következő értékeket kaptuk: W = 0,88 0,095 «3,5m a sárospataki bányánál: W 0 " 0 ' 95 W = 0,88 0, = 2,7 w. a tállyai bányánál: ' ' ' Ezeket az értékeket, amit úgy kell értelmeznünk, hogy a sárospataki bánya nagytömbös kőzetében W n = 3,0 m, a cserepes kőzetében W cs = 4,0 m, a tállyai bánya nagytömbös kőzetében W n = 2,7...3,0 m, a cserepes kőzetében W cs = 3,5...4,0 m előtéttel célszerű dolgozni. Az első töltetsor előtété a tetőn a peremtől mért W* távolságra tűzhető ki: W*= = 3,2 a sárospataki bánya esetében: ' ill. 4,2 m, W W = = 2,8...3,1 n QA a tállyai bánya esetében: ' ill. 3,6...4,2 m. A robbantási paraméterek meghatározásának következő paramétere a munkaterület (T), ami az egy sorban levő két szomszédos robbantólyuk távolságának szorzata az előtéttel.[4] Kétsoros robbantásnál andezitben általában T = m 2 ajánlott. Ebben az esetben a sárospataki bányában a cserepes kőzetnél T = 15 m 2, a nagytömbös kőzetnél T = m 2, továbbá a tállyai bányában a cserepes kőzetnél T = 14 m 2, a nagytömbös kőzetnél T = 8, m 2 értékekkel lehet számolni. A közelségi tényező értelmezése a szomszédos töltetek közötti távolság (E) és az előtét (W) hányadosa. Jelenleg a sárospataki bányában 0,85...0,90 értéket alkalmaznak, de javaslatunk szerint azt célszerű megnövelni 0,95 értékre. A tállyai bányában m = 1, ,05 közelségi tényező értéket használnak, azonban itt is érdemes növelni az értéket legalább 1,10-re. A soron belüli lyuktávolság az alábbi összefüggéssel írható fel: E = m-w [m](4) Az adatok behelyettesítésével a sárospataki bánya esetében a nagytömbös kőzettartományban 2,8 m, a cserepes kőzettartományban pedig 3,8 m értékeket 124

7 Kőbányák optimális jövesztéstechnológiájának kialakítása kaptunk az E-re. Ebből számítva az átlagos munkaterület 8,5 m 2 illetve 15 m 2. A tállyai bányában az értékek a következőképpen alakulnak: Et ö mbös = 3,1...3,2 m, E C serepes= 4,0...4,2 m, az átlagos munkaterület 9 m 2 illetve 15,4 m 2. A robbantás eredményességét jelentősen befolyásolja a fojtás jósága. A fojtás a töltési tér lezárása, illetve a rátett töltet letakarása tömítőanyaggal a robbantás hatásának irányítása és a robbanási energia hasznosítása érdekében.[5] A jó minőségű fojtás szükséges hossza a következő képlettel számítható: D-a robbanóanyag detonációsebessége, [m/s]; Ci - a kőzetben terjedő hangsebesség, [m/s]; p f - a fojtás sűrűsége, [kg/m 3 ]., ahol (5) A főtöltetnek javasolt ANDO-prill detonációsebessége D = 3300 m/s, a sárospataki bánya andezitében terjedő hang átlagsebessége kb. Q = 3750 m/s. A javasolt minőségű fojtás sűrűsége a lyukban p f ~ 1800 kg/m 3. Az adatok behelyettesítésével a sárospataki bányában 2,5 m, a tállyai bányában 2,0 m hosszúságú, jó minőségű fojtást kell alkalmazni. Biztonsági okokból a sárospataki bánya esetében az első sorban 3,0 m, a hátsó sorban 2,0...2,5 m, a tállyai bánya esetében az első sorban 2,5 m, a hátsó sorban 1,5...2,0 m hosszú fojtás ajánlott. A szomszédos töltetek közötti időzítés meghatározására az alábbi képletet alkalmazhatjuk: A7 r,» = = 26 Jms» 25ms op1 C. 3750, A tölteteket a DeM-S, 30 fokozatú villamos gyutacssorozat elemeivel iniciálják. Az indítás a lábtöltetben történjen. A töltetsorok közötti időzítést tapasztalat szerint 100 ms-ról ms-ra meg kell növelni mindkettő bánya esetében. A túlfúrás a tervezett kitörésen (az alsó szinten) túlra nyúló lyukszakasz. [4] Javaslatunk szerint a bányákban 1,5 m-es túlfúrás ajánlott. [6] ^ 125

8 Böhm Sz. A sárospataki bányában a javasolt robbantástechnológiai paraméterek: a homlok és a lyukak dőlésszöge a = 75 ± 1, előtét a) nagytömbös kőzetben Wj = 3,0 ± 0,2 m, W 2 = 3,3 ± 0,2 m b) cserepes kőzetben Wi - 4,0 ± 0,2 m, W 2 = 4,4 ± 0,2 m távolság a peremtől ill. az 1. sortól a) Wi*= 3,1 ± 0,2 m; W 2 *= 3,4 ± 0,2 m b) W,*= 4,2 ± 0,2 m; W 2 *= 4,6 ± 0,2 m lyuktávolság a) E t = 2,8 m, b) E cs = 3,8 m a túlfúrás hossza l t = 1,5 ± 0,2 m, a robbantólyukak hossza 15 m magas falaknál L = 17,0 ± 0,2 m fojtáshossz: I. sorban mindenütt: In = 3,0± 0,2m, II. sorban mindenütt: l ß = 2,0...2,5 m időzítés a szomszédos töltetek között Ax = 25 ms, időzítés a sorok között T = ms. A tally ai bányában a javasolt robbantástechnológiai paraméterek: a homlok és a lyukak dőlésszöge a = 75 ± 1, előtét a) nagytömbös kőzetben Wi = 2,7 ± 0,2 m, W 2 = 3,0 ± 0,2 m b) cserepes kőzetben W] = 3,6± 0,2m, W 2 = 4,0±0,2m távolság a peremtől ill. az I. sortól a) Wi*= 2,8 ± 0,2 m; W 2 *= 3,1 ± 0,2 m b)w,*=3,8±0,2m; W 2 *= 4,2 ± 0,2 m lyuktávolság a) E, = 3,l±0,2m, b) E cs = 4,0±0,2m a túlfúrás hossza l t = 1,5 ± 0,2 m, a robbantólyukak hossza 20 m magas falaknál L = 22,2 ± 0,2 m fojtáshossz: I. sorban mindenütt: l n = 2,5 ± 0,2 m, II. sorban mindenütt: lo = l,5...2,0m időzítés a szomszédos töltetek között Ax = 25 ms, időzítés a sorok között x = ms. A mai bányaszinteken ± 1 m-es szintkülönbségek is előfordulnak. Természetes, hogy ezeket a szintbeli különbségeket is figyelembe kell venni a robbantólyukak fúrásánál. A töltetsorok száma: 2 db. 126

9 Kőbányák optimális jövesztéstechnológiájának kialakítása ÖSSZEFOGLALÁS A sárospataki (Szemince-hegyi) kőbánya és a tállyai (Kopasz-hegyi) andezitbánya kőzetanyaga két eltérő típusba sorolható, nagytömbös és cserepes kifej lödésűbe. Ez indokolta mind a kettő bánya esetében a két robbantástechnológia kialakítását. A megadott paraméterek pontos betartására törekedni kell, hiszen csak így érhető el a megfelelő szemcseszerkezetű anyag, aminek feldolgozása egyszerűbbé és olcsóbbá válik. Itt most nem térhetünk ki arra az előnyre, amit a robbantások káros környezeti hatásaiban bekövetkező csökkenés jelent. Felhasznált irodalom [1] Bohus, G.: Szakvélemény a sárospataki Szemince-hegyi kőbánya jövesztéstechnológiájának felülvizsgálatáról. A Miskolci Egyetem szakvéleménye, december [2] Beregszászi, J. - Bohus, G.: A kőbányai robbantások kőzetaprító hatásának fokozása, Építőanyag, XXXIII. évf, szám [3] Bohus, G.: Szakvélemény a tállyai Kopasz-hegyi kőbánya jövesztéstechnológiájának felülvizsgálatáról. A Miskolci Egyetem szakvéleménye, december [4] Bohus, G.: Robbantástechnikai terminológia, Bányászati és Kohászati Lapok Bányászat, N 2 10 [5] Bohus, G. - Horváth, L. - Papp, J.: Ipari robbantástechnika, Műszaki Könyvkiadó, [6] Bohus, G.: A talptöltetek kiváltásának lehetőségei a COLAS-ÉSZAKKŐ Kft. kőbányáiban. A Miskolci Egyetem szakvéleménye, Miskolc, 2004.augusztus 127