СПОСОБ ВЗРЫВНОГО ДРОБЛЕНИЯ СКАЛЬНЫХ ПОРОД Российский патент 1994 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к горному делу, к области ведения взрывных работ на карьерах.

Известен способ взрывного дробления скальных пород, по которому схема коммутации, интервал замедления и масса зарядов в одной ступени рассчитаны только на обеспечение минимального сейсмического эффекта [1].

Недостатком такого способа является невозможность улучшения качества дробления массива горных пород.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к изобретению является способ взрывного дробления скальных пород, по которому осуществляют бурение скважин, размещение в них зарядов ВВ, монтаж взрывной сети с использованием КЗДШ с различными интервалами замедления при врубовых схемах замедления и инициирование зарядов от промежуточных боевиков.

Основным недостатком такого способа является высокая вероятность появления одиночных отказов скважинных зарядов из-за сложных условий работы врубовой скважины (особенно при проходке разрезных траншей на новый горизонт) и затрудненного формирования открытых поверхностей вруба.

Целью изобретения является повышение надежности способа предотвращением возникновения одиночных отказов.

Цель достигается тем, что по способу взрывного дробления скальных пород, включающему бурение скважин, размещение в них зарядов ВВ, монтаж взрывной сети с использованием КЗДШ и врубовых схем замедления и инициирование зарядов от промежуточных боевиков, во врубовых скважинах размещают рассредоточенные заряды, каждую из частей которых инициируют от отдельного боевика в нисходящем порядке с внутрискважинным замедлением, при этом верхнюю точку инициирования врубовой скважины располагают выше точек инициирования соседних скважин, причем расстояние от точки инициирования верхней части заряда врубовой скважины меньше, чем расстояние от врубовой скважины до соседней, величину интервала замедления между детонацией соседних групп скважинных зарядов увеличивают от врубовых скважин с оконтуривающим до оптимальной для данного блока величины.

Указанные отличия обуславливают соответствие заявленного технического решения критерию "новизна". Признаки, указанные в данном техническом решении, являются неизвестными. Такая совокупность признаков не встречалась в других, известных науке и технике решениях, направленных на достижение цели. Действительно, основным свойством заявленного технического решения является повышение надежности способа предотвращением возникновения одиночных отказов.

Использование во врубовых скважинах рассредоточенных зарядов позволяет поднять первую точку его инициирования по сравнению с соседними зарядами без увеличения массы заряда в скважине. Инициирование каждой из частей рассредоточенного заряда от отдельного боевика в нисходящем порядке с использованием внутрискважинного замедления позволяет вести формирование вруба наиболее экономно с позиций затрат энергии - от верхней поверхности обнажения вглубь массива. При этом именно расположение верхней точки инициирования врубовой скважины выше точек инициирования остальных скважин исключает вероятность подбоя соседних скважин. Например, если бы врубовая скважина инициировалась в обратном порядке (снизу), а соседняя - в прямом (сверху), то становится возможным пережим колонки заряда последней осколками горной породы, что, как правило, приводит к затуханию детонации в нижней части колонки, т.е. к отказу.

Из классической работы (Покровский Г.И., Федоров П.С. Действие удара взрыва в деформируемых средах. М., 1957, с. 29) известно, что основное действие энергии взрыва направлено в сторону ближайшей свободной поверхности, т. е. выбор расстояния от точки инициирования до ближайшей свободной поверхности меньшим, чем до ближайшей скважины позволяет направить основной поток энергии именно в сторону свободной поверхности. При этом снижается воздействие в сторону соседних скважин, уменьшается вероятность ее повреждения и, следовательно, отказа.

Увеличение интервала замедления до выхода на оптимальную для данного блока величину по мере удаления от врубовой скважины к оконтуривающим способствует "оттягиванию" во времени начала детонации каждой последующей группы зарядов. С распространением детонации от одной группы зарядов к другой в перемещение вовлекаются все большие объемы горной породы. Cледовательно, для их "отбрасывания" требуется и большее время. Именно последовательное увеличение интервала замедления позволяет реализовать эту возможность, т.е. к моменту начала детонации ВВ в каждой из групп зарядов обеспечивается формирование новых свободных поверхностей, чем уменьшается поток энергии, направленный в сторону еще не сдетонировавших зарядов, и снижается вероятность их подбоя.

Возрастание интервала замедления не может быть бесконечным. Поэтому при взрывании блоков с большим количеством рядов скважин по достижении определенной величины (зависящей только от конкретных условий) дальнейшее увеличение интервала замедления становится нецелесообразным (поскольку условия взрывания каждой последующей группы зарядов уже не отличается от условий взрывания предыдущей) и невозможным (ввиду того, что интервалы замедлений промышленных КЗДШ имеют пределы, определенные ГОСТом).

Таким образом, стало возможным достигнуть поставленную в техническом решении цель. Поэтому можно сделать вывод о том, что все признаки, указанные в совокупности, вступили во взаимодействие, т. е. способ взрывного дробления скальных пород соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 показан план размещения скважин на блоке; на фиг.2 - конструкция зарядов в скважинах.

Предлагаемый способ применительно к условиям работы карьера Киембаевского асбестового ГОКа осуществляют следующим образом. На уступе 1 по сетке 7х7 м пробуривают скважины 2 диаметром 250 мм. Размещают в скважинах заряды 3 ВВ (например, граммонит 30/70) с промежуточными боевиками 4. При этом во врубовой скважине 5 заряд делают рассредоточенным на две и более частей. Промежуточный боевик 6 верхней части рассредоточенного заряда располагают выше боевиков остальных зарядов так, чтобы его удаление от ближайшей свободной поверхности АВ было меньше расстояние между скважинами СD. C помощью детонирующего шнура 7 монтируют сеть и производят взрывание таким образом, чтобы интервалы замедления групп зарядов II-V по отношению к группе I соответственно составляли 20, 30, 50 мс, а взрыв частей заряда ВВ во врубовой скважине осуществляют с внутрискважинным замедлением 5-10 мс. Целесообразно при этом уровень размещения промежуточных боевиков каждой последовательно взрываемой группы зарядов располагать ниже, чем у предыдущей группы.

Кроме того, при большом количестве рядов скважин во взрываемом блоке для каждого конкретного случая существует предельная величина интервала замедления, например 100-150 мс.

Вслед за распространением детонации по колонке рассредоточенного заряда врубовой скважины от верхней бровки откоса уступа начинается формирование врубовой полости. При этом, поскольку свободная поверхность откоса уступа находится ближе к верхней точке инициирования заряда вруба, чем соседние скважины, основной поток выделяющейся при взрыве энергии перераспределится именно в направлении этой поверхности. Благодаря использованию внутрискважинного замедления в зарядах вруба инициирование каждой нижележащей части заряда в этой скважине начинается уже после того, как над ней образовался "мини-вруб", т.е. образовалась новая свободная поверхность, менее удаленная от заряда, чем соседние скважины. После того, как сдетонировали все заряды врубовых скважин (благодаря использованию кроткозамедленного взрывания) и образовалась новая открытая поверхность вруба, начинается детонация последующих групп зарядов. Причем детонация каждой из групп начинается после формирования новой поверхности обнажения откоса уступа. В сторону этой новой поверхности обнажения и направляется основной поток выделяющейся при взрыве энергии.

Наблюдениями установлено, что в настоящее время на долю отказов, образовавшихся в результате подбоя скважин, приходится 0,5% общего количества взрываемых зарядов. Принимая во внимание, что в год на комбинате взрывается в среднем 12300-12400 скважин, подбои могут наблюдаться в (12300-12400)х0,05=61-62 скважинах.

Преимущества предлагаемого способа дробления скальных пород заключаются в следующем: предотвращается возникновение одиночных отказов, образующихся вследствие подбоя соседних скважин, облегчаются условия работы заряда во врубовой скважине, поскольку формирование вруба начинается в наиболее выгодных условиях - вблизи свободной поверхности.

Использование: ведение взрывных работ при открытых разработках. Сущность изобретения: в разрушаемом массиве бурят скважины рядами вдоль бровки уступа. Заряжают скважины ВВ с промежуточными детонаторами. В ближних к бровке уступа скважинах заряд создают рассредоточенным на секции. В каждой секции устанавливают отдельный промежуточный детонатор. Верхний из промежуточных детонаторов размещают выше промежуточных детонаторов в последующих рядах скважин и на глубине, меньшей расстояния между рядами скважин. Взрывание зарядов осуществляют порядно, начиная от ближних к бровке уступа. Интервал взрывания каждого последующего ряда скважинных зарядов увеличивают. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ВЗРЫВНОГО ДРОБЛЕНИЯ СКАЛЬНЫХ ПОРОД, включающий бурение в уступе скважин рядами вдоль бровки уступа, заряжание их ВВ с промежуточными детонаторами, монтаж взрывной сети и короткозамедленное порядное взрывание зарядов ВВ, начиная от ближних к бровке уступа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности дробления, в первых по очереди взрывания скважинах размещают рассредоточенные заряды ВВ, состоящие из секций, при этом в каждой секции размещают отдельный промежуточный детонатор, причем верхний из них располагают выше промежуточных детонаторов в зарядах ВВ в последующих рядах скважин, взрывание секций рассредоточенных зарядов ВВ производят раздельно в нисходящем порядке, а расстояние от промежуточного детонатора в верхней секции рассредоточенного заряда ВВ до свободной поверхности принимают меньшим, чем расстояние от первых по очереди взрывания скважин до последующих, наиболее удаленных от бровки уступа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интервал взрывания каждого последующего ряда скважинных зарядов ВВ увеличивают.