СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ С ЭКРАНИРОВАНИЕМ Российский патент 1994 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при производстве буровзрывных работ для снижения их сейсмического действия на охраняемые объекты и повышения качества дробления горных пород.

Известен способ снижения сейсмического эффекта при производстве буровзрывных работ на карьерах, включающий бурение скважин рыхления, заряжание их взрывчатым веществом (ВВ), установку забойки, взрывание с замедлением и создание экранирующего слоя [1].

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемому является способ взрывания с экранированием взрывных волн с помощью щели [2].

Недостатками указанных способов являются низкая эффективность защиты охраняемых объектов и дробящего действия взрыва.

Цель изобретения - повышение эффективности защиты охраняемых объектов и улучшение качества дробления горных пород за счет учета направления распространения фронта волны при падении ее на границу раздела массив горной породы - щель в процессе взрыва удлиненных скважинных зарядов ВВ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе взрывания с экранированием, включающем предварительное щелеобразование и последующую отбойку массива горных пород удлиненными зарядами взрывчатого вещества, достигается соответствующее взаимное расположение экранирующей щели относительно скважинных зарядов дробления ВВ тыльного ряда взрываемого блока, при котором тыльный ряд скважин рыхления и скважины, предназначенные для создания сейсмоэкрана, образуют угол между собой, находящийся в пределах 30≅τ≅60,град., при этом ряды указанных скважин можно забуривать под различными требуемыми углами их заложения к дневной поверхности (в соответствии с данным условием).

Угол в пределах 30 ≅τ≅ 60^о является оптимальным (рабочим) и учитывает направление распространения фронта взрывной волны при падении ее на границу раздела массив горной породы - щель. Поэтому при соответствующем взаимном расположении зарядных и экранирующей выработок в породном массиве сохраняется оптимальный (близкий к максимальному) угол падения фронта волны (угол падения луча) на стенку щели, который является расчетным и составляет 75-90^о. Максимальный угол падения фронта волны на стенку щели практически исключает прохождение энергии падающей волны через щель.

Поставленная цель также достигается соответствующей "доработкой" приконтурной зоны отрабатываемого породного массива.

На чертеже представлена схема взрывания с экранированием, в частности показано взаимное расположение в массиве горных пород 1 экранирующей щели 2 относительно основных скважинных разрядов 3 дробления (на примере вертикально расположенных скважин тыльного ряда) с указанием места 4 инициирования, а также относительно укороченных скважинных зарядов 5 и контурных зарядов 6, обеспечивающих "доработку" приконтурной зоны 7. На чертеже стрелкой 8 обозначено направление на охраняемый объект. Схематично определены положения падающей и отраженной изохром волны 9, а также положения лучей 10 и 11 падающей и отраженной волны соответственно.

Способ осуществляют следующим образом.

Способ ведения взрывных работ заключается в установке с тыльной стороны последнего взрываемого ряда скважинных зарядов 3 рыхления экранирующей щели 2. Создание сейсмоэкрана (производится по известной технологии и включает забуривание ряда скважин, заряжание их зарядами ВВ специальной конструкции и взрывание) предшествует основным технологическим взрывам скважинных зарядов 3 рыхления. При незначительной глубине заложения основных скважинных зарядов рыхления возможно использование экранирующей щели, предварительно пройденной механическим способом при помощи специального оборудования.

По предлагаемому способу взрывания с экранированием выбирают требуемый угол наклона тыльного ряда скважин 3 рыхления и экранирующей щели 2 относительно дневной поверхности в зависимости от необходимости, обусловленной геолого-технологическими ограничениями: тип пород, технологические возможности бурового оборудования, тип ВВ, конструкции применяемых зарядов ВВ и т. п. При этом соответствующее взаимное расположение скважин для образования экранирующей щели 2 и скважин зарядов 3 рыхления удовлетворяет условию, когда между рядами соответствующих скважин угол находится в пределах 30 ≅τ≅ 60^o (угол τ не показан).

В случае необходимости забуривания вертикальных скважин рыхления тыльного ряда скважины, предназначенные для образования сейсмоэкрана, образуют под углом γ, равным не более 60^о к дневной поверхности. Угол наклона экранирующей щели 2 определяется расчетом, исходя из условия, при котором угол падения луча 10 на стенку щели α₁ составляет от 75 до 90^о. На чертеже обозначен угол отражения α₂ , град., и угол преломления в экранирующую среду β , град., при оптимальных значениях α₁ . При соответствующем взаимном расположении зарядных и экранирующей выработок в породном массиве, когда выполняется условие 30≅τ≅60^о, коэффициент прохождения падающей волны в пространство щели уменьшается от 0,7 дл 0. При других значениях угла падения луча 10 (от 75 до 0^о) - возрастает от 0,7 до 1,6 в зависимости от амплитуды падающей волны. Угол γ определен из условия обеспечения максимального угла падения взрывной волны на поверхность щели. Это зависит от угла наклона фронта взрывной волны относительно свободной поверхности, что определяется такими характеристиками, как скорость детонации ВВ технологического ряда скважинных зарядов 3 и скорость распространения взрывной волны по массиву горных пород.

Предлагаемый способ взрывания предусматривает, что экранирующую щель 2 можно использовать дополнительно в качестве выработки, оконтуривающей рабочий или нерабочий борт карьера с заданным углом откоса. Однако при отрицательном угле откоса уступа, образованного за счет экранирующей щели 2, отбойку законтурного массива горных пород осуществляют контурными зарядами 6 и укороченными скважинными зарядами 3 малой мощности, взрываемыми с замедлением по отношению к основным зарядам 3 рыхления. Короткозамедленное взрывание производят в следующей последовательности: скважинные заряды, образующие экранирующую щель 2 (сейсмоэкран создают предварительно - до проведения технологических взрывов), основные скважинные заряды 3 рыхления, контурные заряды 6, укороченные скважинные заряды 5 малой мощности. Интервалы замедления между взрывами выбирают исходя из конкретных условий или принимают по проекту, причем угол заложения контурных скважинных зарядов 6 соответствует заданному углу откоса рабочего или нерабочего борта карьера (линия ВС на чертеже).

По предлагаемому способу в качестве сейсмоэкрана можно использовать предварительно разрыхленный объем горной породы (АВС). Образовывают его взрыванием рядов зарядов экранирующей щели 2, контурных скважинных зарядов 6 и ряда укороченных скважинных зарядов 5. При этом ряд скважин, предназначенный для образования экранирующей щели, забуривают на глубину ниже подошвы уступа, а основные технологические взрывы производят после создания данного сейсмоэкрана (АВС). В этом случае ударные волны, направленные в сторону охраняемого объекта, экранируются за счет обеспечения максимального угла падения взрывной волны на поверхность (линия АВ) предварительно разрыхленного массива, а также гасятся непосредственно в нем. Контурные заряды 6 (линия ВС) формируют в зависимости от требуемого угла откоса, что связано с типом и крепостью пород.

Предложенный способ взрывания с экранированием позволяет эффективно гасить сейсмоколебания на их пути к охраняемым объектам, обеспечивая при этом уменьшение доли прошедшей через щель (сейсмоэкран) энергии сейсмической волны в 2-3 раза по сравнению с прототипом, а также улучшает дробящее действие взрыва отрабатываемого массива горных пород.

Использование: взрывная отбойка горных пород вблизи охраняемых объектов. Сущность изобретения: между последним рядом отбойных скважин и охраняемым объектом бурят скважины для образования экранирующей щели. Отбойные и экранирующие скважины бурят так, чтобы угол между ними составлял 30 - 60°. При отрицательном угле наклона экранирующей щели в законтурном массиве дополнительно бурят укороченные и контурные скважины. Отбойные скважины заряжают зарядами рыхления, а укороченные - зарядами малой мощности. Первоначально взрывают заряды в экранирующих скважинах, затем заряды рыхления и с замедлением контурные заряды и заряды малой мощности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ С ЭКРАНИРОВАНИЕМ, включающий предварительное образование сейсмоэкранирующей щели и последующую отбойку массива горных пород скважинными зарядами рыхления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты охраняемого объекта и улучшения качества дробления пород путем учета влияния угла падения фронта волны на стенку щели, сейсмоэкранирующую щель образуют путем взрывания зарядов ВВ, установленных в скважинах, при этом скважины, предназначенные для образования сейсмоэкранирующей щели, и находящиеся перед ними отбойные скважины бурят с образованием между этими скважинами угла 30 - 60^o. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбойные скважины бурят вертикально, а скважины, предназначенные для создания сейсмоэкранирующей щели, - под углом к дневной поверхности не более 60^o. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что сейсмоэкранирующую щель образуют под заданным углом откоса борта карьера. 4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при отрицательном угле наклона сейсмоэкранирующей щели в законтурном массиве дополнительно устанавливают контурные скважинные заряды под углом откоса борта карьера, а между ними и сейсмоэкранирующей щелью - заряды малой мощности, размещаемые в укороченных скважинах, при этом контурные скважинные заряды взрывают с замедлением по отношению к зарядам рыхления, а заряды малой мощности - с замедлением по отношению к контурным. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что скважины, предназначенные для создания сейсмоэкранирующей щели, бурят на глубину ниже подошвы уступа, а разрыхленный объем горной породы, образованный взрыванием экранирующих, контурных и укороченных скважин, используют в качестве сейсмоэкрана.