Projektowanie i wykonanie kompleksowych robót wiertniczo-strzałowych długimi otworami w górnictwie odkrywkowym surowców skalnych

Transkrypt

1 Projektowanie i wykonanie kompleksowych robót wiertniczo-strzałowych długimi otworami w górnictwie odkrywkowym surowców skalnych Inżynier strzałowy SSE Polska mgr inż. Łukasz Kordyzon Kraków, kwiecień 2017

2 Spis zagadnień 1. O SSE Polska 2. Sylwetka inżyniera strzałowego 3. Roboty wiertniczo-strzałowe w praktyce Etap projektowania Etap wykonania 4. Bezpieczeństwo robót strzałowych 5. Problematyka RWS na wybranych przykładach 6. Prezentacja filmowa

3 O SSE Polska Do głównych obszarów działalności SSE Polska należy: Produkcja materiałów wybuchowych - emulsyjnych i amonowosaletrzanych (ANFO) Świadczenie kompleksowych usług wiertniczo-strzałowych - od projektowania prac po nadzór oraz wykonawstwo Prace inżynieryjne - w budownictwie drogowym oraz przy pracach wyburzeniowych

4 O SSE Polska Ponad 100 pracowników w całej Polsce w tym 23 inżynierów strzałowych 8 baz logistycznych i 6 MMW 14 pojazdów specjalistycznych do wytwarzania i załadunku MW 15 wiertnic w systemie górnego i dolnego młotka 19 specjalistycznych samochodów do przewozu MW 2 koparki wyposażone w młoty hydrauliczne

5 Wiertnica Atlas Copco F6

6 Wiertnica Atlas Copco F9C

7 Samochód Unibody Quad do wytwarzania i mechanicznego załadunku MWE, MW ANFO i Heavy ANFO

8 Samochód do wytwarzania i mechanicznego załadunku MW ANFO

9 Samochód SSE (Site Sensitized Emulsion) do wytwarzania i mechanicznego załadunku MWE

10 Samochód Euromaster do wytwarzania i mechanicznego załadunku MWE, ANFO i Heavy ANFO

11 Ruchomy skład MW / samochód specjalistyczny do przewozu środków strzałowych do 1 tony

12 Samochód specjalistyczny do przewozu środków strzałowych powyżej 1 tony

13

14

15

16 O SSE Polska Oferowane przez SSE Polska usługi Usługa strzałowa Usługa wiertnicza Usługa rozbijania brył nadgabarytowych Najczęściej spotykany model współpracy z klientem Usługa strzałowa Usługa wiertniczostrzałowa Usługa wiertniczostrzałowa z rozbijaniem brył nadgabarytowych

17 Sylwetka inżyniera strzałowego Kompetencje twarde Wiedza dotycząca PGiG oraz przepisów z nim związanych Wiedza specjalistyczna z zakresu górnictwa i geologii Wiedza specjalistyczna z zakresu wiercenia (otworów strzałowych) Wiedza specjalistyczna z zakresu techniki strzałowej Kompetencje miękkie Zarządzanie sobą w czasie i elastyczność Odporność na stres i umiejętność działania pod presją czasu Delegowanie zadań, komunikatywność i praca w grupie Dynamizm działania Analityczne myślenie Dążenie do realizacji celów

18 Roboty wiertniczo-strzałowe w praktyce

19 Globalne aspekty związane z przygotowaniem i organizacją RWS Posiadane zasoby ludzkie i techniczne Bezpieczeństwo Oczekiwania klienta Względy ekonomiczne Warunki górnicze i geologiczne Uwarunkowania formalne

20 Roboty wiertniczo-strzałowe w praktyce Gdzie będą prowadzone prace? Jaki system wiercenia? Jaka będzie średnica wiercenia? Jakie materiały wybuchowe zostaną zastosowane? Strzelanie jedno czy wieloszeregowe? Określenie parametrów siatki strzałowej Wyznaczenie siatki otworów w terenie Roboty wiertnicze Obliczenia zapotrzebowania na MW i ŚS Roboty strzałowe Projektowanie Wykonanie

21 Etap projektowania Gdzie będą prowadzone prace? Budowa geologiczna, parametry geomechaniczne, warunki hydrogeologiczne w istotny sposób wpływają na późniejszy dobór systemu wiercenia oraz rodzaj zastosowanych materiałów wybuchowych. W zależności od miejsca prowadzenia robót dobiera się również długość otworów strzałowych, w sposób umożliwiający prowadzenie poziomu zgodnie z przyjętymi rzędnymi wysokościowymi jego stropu oraz spągu. Dla każdego miejsca prowadzenia robót określone są strefy dopuszczalnych ładunków MW: ładunku całkowitego Qc, zwłokowego Qz, otworowego Qo.

22 Etap projektowania Jaki system wiercenia? Zastosowany system wiercenia otworów strzałowych jest uzależniony od warunków górniczo-geologicznych. Powszechnie obecne na rynku wiertnicze oferują system dolnego lub górnego młotka.

23 Etap projektowania Jaki system wiercenia? System dolnego młotka młotek udarowy napędzany pneumatycznie zamontowany jest na dole przewodu wiercącego przekazując udar bezpośrednio na koronkę. sprawdza się w skałach osadowych (wapienie i dolomity), z przerostami gliny oraz z obecnością wody. System ten zapewnia większą prostoliniowość otworów oraz dobry transport zwiercin do wylotu otworu. System górnego młotka wiertarka wraz z młotkiem umieszczone są na maszcie wiertnicy, udar przenoszony jest przez kolumnę żerdzi na koronkę. System ten sprawdza się w skałach twardych i abrazywnych, wszelkie przerosty gliny utrudniają wiercenie. Otwory zachowują gorszą prostoliniowość. Za doborem systemu wiercenia podąża typoszereg średnic koronek wiertniczych.

24 Etap projektowania Jaka średnica wiercenia? W praktyce do urabiana skał (cement i kruszywa) stosuje się koronki o średnicy od 89 do 115 mm. Dla wiertnic z górnym młotkiem najczęściej dostępne są koronki 89 i 102 mm. W przypadku wiertnic dolnomłotkowych są to średnice 95, 100, 105, 115 mm. Z parametrami geomechanicznymi zwiercanej skały powiązany jest dobór koronki z odpowiednim rozstawem i kształtem słupków. Najczęstszą zasadą jest iż w skałach twardych słupki mają kształt kulisty. Koronki takie z reguły nie pozwalają na osiągnięcie dużych postępów wiercenia lecz wydłużają żywotność koronki. W skałach miększych stosuje się słupki o kształcie tzw. balistycznym lub semibalistycznym. Kształt ten pozwala na osiągnięcie szybszych postępów wiercenia, lecz w przypadku zmian twardości zwiercanego ośrodka koronka ulega szybszemu zużyciu.

25 Etap projektowania Jaka średnica wiercenia? Generalną zasadą jest fakt iż wraz ze wzrostem średnicy wiercenia spada postęp wiercenia, rośnie spalanie paliwa w wiertnicy. Dobór odpowiedniej koronki wpływa bezpośrednio na pojemność 1 mb otworu (wypełnienie materiałem wybuchowym), a co za tym idzie na ładunek MW w otworze strzałowym. Wielkość ładunku MW w otworze strzałowym decyduje o minimalnych parametrach zabioru, przybitki, odległości pomiędzy otworami i szeregami (w związku z zachowaniem nie większego niż określony w dokumentacji strzałowej wskaźnik qj jednostkowego zużycia MW).

26 Etap projektowania Jakie materiały wybuchowe zostaną zastosowane? Dobór MW uzależniony jest od warunków górniczo-geologicznych panujących w miejscu prowadzenia robót. Generalnie rozróżnia się dwie grupy materiałów: sypkie i mieszane oraz emulsyjne i zawiesinowe. Dla każdej z tej grup pojemność 1 mb otworu jest inna i zależna od średnicy otworu strzałowego.

27 Etap projektowania Strzelanie jedno czy wieloszeregowe? Strzelanie jednoszeregowe Strzelanie wieloszeregowe Gorsze rozdrobnienie urobku Lepsze rozdrobnienie urobku Wysoki usyp urobku pod ścianą Większa ilość bloków nadgabarytowych Dalej odsunięty i niższy usyp urobku

28 Etap projektowania Strzelanie jedno czy wieloszeregowe? Strzelanie jednoszeregowe realizacja tylko i wyłącznie usługi strzałowej. Otwory są wyznaczanie i wiercone siłami własnymi ZG.

29 Etap projektowania Strzelanie jedno czy wieloszeregowe? Strzelanie jednoszeregowe realizacja tylko i wyłącznie usługi strzałowej. Otwory są wyznaczanie i wiercone siłami własnymi ZG.

30 Etap projektowania Strzelanie jedno czy wieloszeregowe? Strzelanie wieloszeregowe kompleksowe wykonawstwo RWS przez SSE Polska. Widoczne tzw. odcięcie od ściany

31 Etap projektowania Strzelanie jedno czy wieloszeregowe? Strzelanie wieloszeregowe kompleksowe wykonawstwo RSW przez SSE Polska.

32 Etap projektowania Określenie parametrów siatki otworów strzałowych Z a b

33 Etap projektowania Określenie parametrów siatki otworów strzałowych Określenie teoretycznych parametrów siatki otworów strzałowych tzn.: z zabiór, a odległość pomiędzy otworami, b odległość pomiędzy szeregami a także długości i kątów nachylenia otworów strzałowych odbywa się w oparciu o zapisy dokumentacji strzałowej. O dobrym efekcie odstrzału decyduje poprawne dobranie parametrów siatki otworów strzałowych. Do projektowania parametrów siatki otworów niezbędna jest wiedza o: Średnicy koronki jaką będą wiercone otwory strzałowe Wysokości urabianego poziomu/piętra Dopuszczalnych maksymalnych ładunkach MW Qc, Qo

34 Etap projektowania Określenie parametrów siatki otworów strzałowych Dokumentacja strzałowa jest niezbędna do poznania przedziału minimalnych i maksymalnych wielkości w jakim muszą zawierać się parametry siatki strzałowej. W praktyce parametry siatki wynikają bezpośrednio ze średnicy otworów strzałowych.

35 Etap projektowania Określenie parametrów siatki otworów strzałowych Dokumentacja może określać również zależność pomiędzy wysokością urabianej ściany/piętra, kątem nachylenia otworów a ich długością. Z reguły podane wielkości są wielkościami maksymalnymi których nie wolno przekroczyć (maksymalna długość przewiertu, graniczne kąty nachylenia otworów strzałowych). Do obliczenia długości otworów stosuje się wzór:

36 Etap projektowania Określenie parametrów siatki otworów strzałowych Dla obliczenia ilości MW w otworze strzałowym niezbędne jest określenie długości przybitki. W przypadku jeżeli: wtedy należy zastosować przesypkę rozdzielającą.

37 Schemat zależności poszczególnych parametrów robót strzałowych Warunki górniczo-geologiczne / miejsce prowadzenia robót Lotw Maksymalne Qo System wiercenia Rodzaj zastosowanych MW Maksymalne Qz Maksymalne Qc Średnica wiercenia Ładunek MW w otworze Minimalny zabiór, odległości pomiędzy otworami i szeregami, przybitka Realne parametry siatki otworów strzałowych Ładunek MW w serii Spełnienie warunku o qj Ilość otworów w serii

38 Etap wykonania Wyznaczenie siatki otworów w terenie Przy wyznaczaniu siatki otworów w terenie należy uwzględnić: Nierówności na stropie urabianego poziomu Kształt czoła ściany Nachylenie czoła ściany Obecność spękań i szczelin Obecność przerostów z łupków, gliny itp.

39 Etap wykonania Wyznaczenie siatki otworów w terenie W zależności od stanu calizny urabianej ściany w trakcie wyznaczania otworów strzałowych można: Zmienić kąt wierconego otworu Zmienić azymut wierconego otworu Przesunąć otwór w inne miejsce Zrezygnować z wyznaczania otworu

40 Etap wykonania Wyznaczenie siatki otworów w terenie Calizna ściany bez widocznych zaburzeń

41 Etap wykonania Wyznaczenie siatki otworów w terenie Calizna ściany bez większych zaburzeń

42 Etap wykonania Wyznaczenie siatki otworów w terenie Calizna ściany z widocznymi przerostami łupków

43 Etap wykonania Wyznaczenie siatki otworów w terenie Calizna ściany z widocznymi spękaniami wypełnionymi gliną

44 Etap wykonania Wyznaczenie siatki otworów w terenie Calizna ściany z przerostem gliny w części przyspągowej

45 Etap wykonania Wyznaczenie siatki otworów w terenie Calizna ściany niejednorodna, z widocznymi silnymi przerostami gliny, górotwór spękany z widocznymi szczelinami

46 Etap wykonania Roboty wiertnicze Protokół z przebiegu realizacji usługi procedura wewnętrzna SSE Polska dostarcza wielu cennych informacji o stanie górotworu w miejscu strzelania.

47 Etap wykonania Roboty wiertnicze Protokół z przebiegu realizacji usługi procedura wewnętrzna SSE Polska dostarcza wielu cennych informacji o stanie górotworu w miejscu strzelania.

48 Etap wykonania Określenie zapotrzebowania na MW i ŚS Przyjęty ładunek MW w pojedynczym otworze strzałowym Informacja o przebiegu wiercenia / zaburzenia w górotworze Korekta parametrów przybitki i/lub przesypki Zmniejszenie ilości MW w pojedynczym otworze strzałowym

49 W zależności od zapisów w dokumentacji strzałowej do odpalenia serii mogą być użyte różne opóźnienia w zapalnikach powierzchniowych (konektorach) oraz wewnątrzotworowych. W praktyce stosuje się dwa rodzaje włomów: skrajny i środkowy. Lokalizacja włomu jest uzależniona od zapisów w dokumentacji strzałowej lub od panujących warunków (ilość płaszczyzn odsłonięcia). Etap wykonania Określenie zapotrzebowania na MW i ŚS

50 Etap wykonania Roboty strzałowe Wcześniejsze sprawdzenie siatki otworów strzałowych Sprawdzenie stanu przygotowania przodka do prowadzenia robót Odpowiednie rozplanowanie w czasie przyjazdu zespołu strzałowego na kopalnie Ustalenie sposobu zabezpieczenia maszyn i urządzeń przed uszkodzeniem w związku z wykonywaniem robót strzałowych Poinstruowanie zespołu strzałowego o sposobie wykonywania prac, związanymi z tym zagrożeniami, podziałem obowiązków Ciągły nadzór oraz bieżąca analiza przebiegu prowadzonych prac

51 Etap wykonania Roboty strzałowe Sieć otworów strzałowych połączona i gotowa do odpalenia

52 Bezpieczeństwo robót strzałowych

53 Bezpieczeństwo robót strzałowych Rozrzut odłamków skalnych Bezpieczeństwo robót strzałowych jest kwestią priorytetową. Największym spośród bezpośrednich zagrożeń związanych z prowadzeniem robót strzałowych jest niekontrolowany rozrzut odłamków skalnych poza wyznaczoną strefę rozrzutu. Bezpośrednimi przyczynami mogą być: niepoprawnie wyznaczona siatka otworów strzałowych źle wykonana przybitka bądź przesypka rozdzielająca nie uwzględnienie zaburzeń górotworu ucieczka i kumulacja MW w szczelinach, pustkach w górotworze zbyt wysoka kolumna MW spowodowana przewężeniem otworu strzałowego próg przyspągowy

54 Bezpieczeństwo robót strzałowych Rozrzut odłamków skalnych Dla minimalizacji zagrożenia związanego z rozrzutem odłamków skalnych podczas załadunku otworów strzałowych należy: zwrócić szczególną uwagę na sposób układania się i wypełniania otworu strzałowego materiałem wybuchowym szczególnie dokładnie wykonać przesypkę rozdzielającą człony MW w miejscach gdzie w caliźnie widoczne są przerosty gliny bądź zagłębienia/spękania/szczeliny dokładnie wykonać przybitkę zamykającą otwór strzałowy pamiętać iż zapobieganie zjawisku rozrzutu odłamków skalnych następuje już na etapie wyznaczania siatki otworów strzałowych w terenie

55 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 1

56 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 1 Charakterystyka złoża wapieni dewońskich kopalnia 1: skały twarde brak zawartości krzemionki eksploatowany poziom niezawodniony liczne przerosty złożowe liczne szczeliny, kawerny bądź pustki krasowe

57 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 1 Specyfika wykonywania RWS kopalnia 1: duża wychodowość brył nadgabarytowych z części przybitkowej możliwość kumulowania się MW w pustkach i szczelinach bardzo dobre prowadzenie spągu wyrobiska wysokie postępy wiercenia średnie spalanie paliwa w przeliczeniu na mb otworu bliskość innych zakładów górniczych i obiektów chronionych Różne strefy dopuszczalnych ładunków MW: od Qc = 900 kg, Qz =23 kg do Qc = 4700 kg, Qz = 125 kg

58 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 1

59 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 1

60 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 1

61 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 1

62 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 1

63 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2

64 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2 Charakterystyka złoża piaskowca kwarcytowego kambryjskiego kopalnia 2: skały bardzo twarde wysoka zawartość SiO2 - bardzo wysoka abrazywność eksploatowany poziom silnie zawodniony liczne przerosty z łupków i kwarcytu

65 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2 Specyfika wykonywania RWS kopalnia 2: szybkie zużywanie się narzędzi wiertniczych tendencja do powstawania brył nadgabarytowych tendencja do powstawania nierówności na spągu wyrobiska rozmywanie, zamulanie i skracanie otworów strzałowych obrywanie fragmentów skał i zatykanie otworów strzałowych podcinanie i tworzenie nawisów po północnej stronie wyrobiska wysokie spalanie w przeliczeniu na mb otworu, niskie postępy wiercenia

66 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2

67 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2

68 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2

69 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2

70 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2

71 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2

72 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2

73 Problematyka RWS na wybranych przykładach Kopalnia 2

74 Dziękuję za przybycie i uwagę.