СКВАЖИННЫЙ ЗАРЯД Российский патент 1994 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для дробления горных пород на разрезах и карьерах взрывом.

Известен скважинный заряд взрывчатого вещества (ВВ), содержащий ВВ, забойку и зону перебура, которая для улучшения качества проработки рабочей площадки у подошвы уступа заполняется тем же ВВ, что и основной заряд [1].

Однако, при практическом использовании этого заряда ВВ установлено, что в подошве уступа возникают пороги и заколы, вследствие недостаточной проработки подошвы уступа.

Известен также скважинный заряд ВВ, содержащий заряд ВВ, забойку и зону перебура, представляющую собой воздушный промежуток [2].

Однако, как показала практика применения этого заряда, ударная воздушная волна и продукты детонации от поршневой части скважинного заряда ВВ, распространяясь в сторону подошвы уступа, создают в ней заколы.

Применение этих зарядов ВВ требует дополнительных затрат и времени на подготовку рабочей площадки, приводит к простоям транспортно-погрузочного оборудования и снижает эффективность поточной технологии.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности поточной технологии открытых горных работ за счет сокращения времени простоя мощного погрузочно-транспортного оборудования и снижения затрат на подготовку рабочих площадок.

Поставленная цель достигается с помощью скважинного заряда, содержащего ВВ, забойку и зону перебура, в котором зону перебура заполняют водой, при этом длину водного промежутка определяют как сумму длины зоны перебура l и величины Δl, рассчитываемых по формулам
l=K₁ ˙K₂ ˙Wп.у., м;
Δl = (0,1...0,2)l, м, где K₁ - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства горных пород;
K₂ - коэффициент, учитывающий длину заряда ВВ и диаметр скважины;
Wп.у. - длина линии сопротивления на подошве уступа;
l - длина водного промежутка зоны перебура;
Δl - длина водного промежутка, превышающая зону перебура.

Так как акустическая жесткость воды значительно больше, чем у воздуха и значительно меньше, чем у горных пород, то в водном промежутке происходит более резкое затухание волны напряжения, чем в воздухе. Кроме того, вследствие малой сжимаемости воды, процессов диссоциации и испарения воды непосредственно в слое водного промежутка и торца заряда ВВ водный промежуток играет роль "демпфера" - накопителя энергии. Проникая в трещины, образующиеся за счет сдвиговых напряжений в сторону открытой поверхности у подошвы уступа, вода проводит их расширение и способствует распространению трещин в сторону свободной поверхности.

Экспериментальным путем установлена величина перебура l и длина водного промежутка l+Δl , превышающая зону перебура на толщину слоя Δl, в зависимости от свойств горной породы и параметров БВР. Величина зоны перебура определяется по формуле
l=K₁ ˙K₂ ˙Wп.у., м, (1) где К₁ - коэффициент, учитывающий длину L и диаметр d скважины; для значений L ≅ 10 м и d ≅ 200 мм К₁=0,9; для L>10 м и d ≅ 200 мм К₁=1,0; для L>10 м, d>200 мм К₁=1,1; К2 - коэффициент, учитывающий свойства горных пород, значение которого в зависимости от крепости горных пород по шкале проф. М.М.Протодьяконова f приведены в таблице.

Длина водного промежутка превышает величину зоны перебура, определяемого по формуле (1), на толщину слоя Δ l, зависящую от типа ВВ, физико-механических свойств горного массива (его трещиноватости, блочности и т.д.). Экспериментально установлено, что его величина может быть определена для большинства промышленных ВВ, используемых на карьерах и разрезах по формуле
Δ l=(0,1-0,2) l, м (2)
Значение коэффициента в формуле (2) 0,1 принимается для трещиноватых слабых и средней крепости пород, а значение 0,15 - для монолитных, крепких горных пород при использовании ВВ средней мощности. При использовании мощных ВВ значения коэффициентов в формуле (2) увеличивается соответственно до 0,15 и 0,2.

Полная длина водного промежутка lв. п., помещаемого у дна скважины, определяется из формулы:
lв.п.=l+ Δl, м. (3)
Конструкция осуществляется следующим образом: параметры заряда ВВ, забойки, диаметр и длина скважин, величины wп.у. и расстояния между скважинами и рядами скважин выбираются по существующему паспорту БВР. Величина перебура и водного промежутка определяется по формулам (1), (2), (3). Зарядку и подрыв производят принятым на данном карьере или разрезе способом.

Применение предлагаемой конструкции скважинного заряда за счет сокращения времени простоя транспортно-погрузочного оборудования и расходов на подготовку рабочих площадок позволяет повысить на (15-20%) эффективность поточной технологии на открытых работах.

Использование: поточная технология на открытых работах. Сущность изобретения: зона перебура представляет собой водный промежуток с длиной l + Δl , определяемой из выражений l = K₁· K₂·W_n.y , М, Δl = (0.1- 0.2)l , М, где K₁ - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства горных пород, K₂ - коэффициент, учитывающий длину заряда взрывчатого вещества (ВВ) и диаметр скважины, W_n.y - длина линий сопротивления на подошве уступа, l - длина водного промежутка зоны перебура, Δl - длина водного промежутка, превышающая зону перебура. 1 табл.

СКВАЖИННЫЙ ЗАРЯД, содержащий ВВ, забойку и зону перебура, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности поточной технологии открытых горных работ за счет сокращения времени простоя мощного погрузочно-транспортного оборудования и снижения затрат на подготовку рабочих площадок, зону перебура заполняют водой, при этом длину водного промежутка определяют как сумму длины l зоны перебура и величины Δ l , рассчитываемых по формулам
l = K₁˙K₂˙W_п.у., м ;
Δ l = (0,1-0,2)˙l , м ,
где K₁ - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства горных пород;
K₂ - коэффициент, учитывающий длину заряда ВВ и диаметр скважины;
W_п.у. - длина линии сопротивления по подошве уступа;
l - длина водного промежутка зоны перебура;
Δ l - длина водного промежутка, превышающая зону перебура.