Effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance in surface mines

Purpose. A fit excavator in a surface mine gives a trouble free production. To maintain the condition and safety of an excavator, proper sizes of rock fragmentation and muckpile parameters are crucial besides its maintenance. Optimum size of fragmentation and muckpile shape parameters increases the production hours of an excavator so study was conducted to investigate the effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance. Methods. The study was conducted in two different surface coal mines namely A and B of India. Drilling, blasting and shovel-Dumper combination were used in mines for overburden removal and as well as coal production. The trial blasts were conducted in surface mines to investigate the effect of rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance. Findings. The results obtained from this study indicate that the fragmentation size should be optimum with respect to bucket size of the excavator so that the excavator can load more material in less time. Also, muckpile should be loose, with proper muckpile angle. The results of this study show that the cycle time of the excavator is minimum at fragment size of 0.30 – 0.45 and 0.15 – 0.20 m for mine A and B respectively and muckpile angle in the range of 52 – 58 degree for both mine. Originality. This study is a field based study and the results are based on the data collected and analyzed. Similar type of studies have been done by few researchers though to improve the productivity of the mine for different conditions. The results are condition, machinery, method and mine specific. Practical implications. This study was conducted for surface coal mines but it is applicable for limestone and stone quarry also.Мета. Дослідження впливу вибухового руйнування породи і кута її навалу на продуктивність та безпеку роботи екскаватора. Методика. Дослідження проводилися на базі двох вугільних кар’єрів в Індії – А і В. У комплексі були використані технології буріння, підривання, риття та відвалоутворення для видалення порід розкриття та видобутку вугілля. У кар’єрах були проведені експериментальні вибухи для того, аби вивчити вплив вибухового руйнування породи і кута її навалу на продуктивність екскаватора. Результати. Встановлено, що ступінь подрібнення породи повинен бути оптимальним по відношенню до розміру ковша екскаватора для можливості завантаження більшої кількості породи за менший час. Також важливо, щоб навал мав оптимальний кут і був досить рихлим. В результаті даного дослідження з’ясувалося, що мінімальний час одного циклу роботи екскаватора відповідає наступному ступеню подрібнення: 0.30 – 0.45 м у кар’єрі А та 0.15 – 0.20 м у кар’єрі В, відповідно при куті навалу 52 – 58 градусів в обох кар’єрах. Наукова новизна. Для геотехнологічних умов відкритої розробки вугільних родовищ Індії виявлені нові закономірності зміни продуктивності видобутку від умов, механізмів та обладнання, методу виїмки та стану кар’єра. Практична значимість. Використання встановлених закономірностей дозволить оптимізувати технологічні параметри при проектуванні вибухових і видобувних робіт на кар’єрах з розробки різних видів корисних копалин (вугілля, будівельних матеріалів та ін.).Цель. Исследование влияния взрывного разрушения породы и угла ее навала на производительность и безопасность работы экскаватора. Методика. Исследования проводились на базе двух угольных карьеров в Индии – А и В. В комплексе были использованы технологии бурения, взрывания, рытья и отвалообразования для удаления вскрыши и добычи угля. В карьерах были произведены экспериментальные взрывы для того, чтобы изучить влияние взрывного разрушения породы и угла ее навала на производительность экскаватора. Результаты. Установлено, что степень измельчения породы должна быть оптимальной по отношению к размеру ковша экскаватора для возможности загрузки большего объема породы за меньшее время. Также важно, чтобы навал имел оптимальный угол и был достаточно рыхлым. В результате данного исследования выяснилось, что минимальное время одного цикла работы экскаватора соответствует следующей степени измельчения: 0.30 – 0.45 м в карьере А и 0.15 – 0.20 м в карьере В, соответственно при угле навала 52 – 58 градусов в обоих карьерах. Научная новизна. Для геотехнологических условий открытой разработки угольных месторождений Индии выявлены новые закономерности изменения производительности добычи от условий, механизмов и оборудования, метода выемки и состояния карьера. Практическая значимость. Использование установленных закономерностей позволит оптимизировать технологические параметры при проектировании взрывных и добычных работ на карьерах по разработке различных видов полезных ископаемых (угля, строительных материалов и др.).The author is indebted towards the excellent cooperation and support provided by the entire operational crew, staff and management of the BCCL and Shree Cement Ltd during collection of data for this study. Thanks to MOM, GOI, India for sponsoring projects “Development of eco-friendly blasting techniques

Research into the effect of gallery size on blast pull in underground coal mines

Purpose. To investigate the effect of gallery size on blast pull in underground colliery by drilling and blasting techniques. Methods. The study conducted in three different underground collieries namely A, B and C located in eastern part of India has been accomplished by solid blasting using milli-second short delay detonators and wedge cut pattern. The trial blasts were conducted in underground mines to investigate the effect of gallery size on blast pull. Findings. From the study it was found that the pull is related to the cross sectional area of the drive. It increases as the face size increases. This relation is obtained considering width of the gallery in the range of 3.0 – 4.8 m and height of the gallery in the range of 2.2 – 3 m. It is assumed that the angle of the hole and the length of the hole are optimum, charging and connections being appropriate. Advancement per blast round was found to vary from 0.8 to 1.5 m whereas average advancement per blast round was 0.98 m. Originality. This is a field study and the results are based on the data collected and analyzed on site. Although similar studies have been done by various researchers to improve the productivity of the mine for different conditions, the obtained results are condition, machinery, method and mine specific. Practical implications. This study is applicable for underground coal mine but can be extended in underground metal and tunneling projects for improving the blast pull.Мета. Дослідження впливу розмірів виробки на посування вибою у вугільній шахті при веденні буропідривних робіт. Методика. Дослідження проводилися на трьох шахтах A, B і C, розташованих у східній частині Індії. Підривання цілика здійснювалось методом клинового врубу із використанням детонаторів з мілісекундним уповільненням. Вибухова речовина, що використовувалась – Senatel 5000, Pentadyne Solar Coal 5. Випробувальні вибухи були проведені в шахтах для вивчення впливу розмірів виробки на посування вибою. Результати. Експериментальними шахтними дослідженнями встановлено, що посування вибою залежить від поперечного перерізу штреку та зростає зі збільшенням площі поверхні забою за поліноміальною залежністю, отриманою для виробок шириною 3.0 – 4.8 м і висотою 2.2 – 3.0 м. Визначено, що кути встановлення шпурів та їх довжина були оптимальні, а забійка заряду і з’єднання відповідають чинним нормативам. Встановлено, що посування вибою за один вибух склало 0.8 – 1.5 м при середній величині посування забою 0.98 м. Наукова новизна. Отримані результати впливу розмірів виробки на посування її вибою при проведенні є новими для певних умов шахт східної Індії, механізмів і методів видобутку. Практична значимість. Збільшення поперечного перерізу поверхні вибою дозволяє визначити оптимальний кут клину при бурінні шпурів. Отримані результати мають практичне значення не лише для вугільних шахт, а й для поліпшення посування вибою при будівництві тунелів і видобутку металевої руди.Цель. Исследование влияния размеров выработки на подвигание забоя в угольной шахте при ведении буровзрывных работ. Методика. Исследования проводились на трех шахтах A, B и C, расположенных в восточной части Индии. Взрывание целика производилось методом клинового вруба с использованием детонаторов с миллисекундным замедлением. Используемое взрывчатое вещество – Senatel 5000, Pentadyne Solar Coal 5. Испытательные взрывы были проведены в шахтах для изучения влияния размеров выработки на подвигание забоя. Результаты. Экспериментальными шахтными исследованиями установлено, что подвигание забоя зависит от поперечного сечения штрека и растет с увеличением площади поверхности забоя по полиномиальной зависимости, полученной для выработок шириной 3.0 – 4.8 м и высотой 2.2 – 3.0 м. Определено, что что углы установки шпуров и их длина были оптимальны, а забойка заряда и соединения соответствуют действующим нормативам. Установлено, что подвигание забоя за один взрыв составило 0.8 – 1.5 м, при средней величине подвигания забоя 0.98 м. Научная новизна. Полученные результаты влияния размеров выработки на подвигание ее забоя при проведении являются новыми для определенных условий шахт восточной Индии, механизмов и методов добычи. Практическая значимость. Увеличение поперечного сечения поверхности забоя позволяет определить оптимальный угол клина при бурении шпуров. Полученные результаты имеют значение не только для подземных угольных шахт, но и для улучшения подвигания забоя при строительстве туннелей и добычи металлической руды.The author is indebted towards the excellent cooperation and support provided by the entire operational crew, staff and management of the BCCL during collection of data for this study