СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ ОКСИЛИКВИТАМИ Российский патент 1995 года по МПК F42D1/00 F42D1/08 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для взрывного способа ведения вскрышных работ при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ ведения взрывных работ промышленными взрывчатыми веществами (ВВ) заводского изготовления [1]
Этот способ имеет следующие недостатки: необходимость транспортирования ВВ от заводов к местам их применения; высокая стоимость ВВ при ограниченном уровне энергии ВВ, что вызывает повышенные расходы на бурение; вредное воздействие тротила на организм человека; наличие ядовитых газов в продуктах взрыва (окислы азота и окись углерода) обусловливает длительное проветривание карьера с распространением ядовитых газов на значительные расстояния с ухудшением экологической обстановки окружающей среды.

Известны оксиликвиты, обладающие высокой энергией и получаемые из доступных и экономичных компонентов. Оксиликвиты не содержат соединений азота и при избытке кислорода не выделяют окиси углерода, их изготовление осуществляют вблизи мест применения.

Известны два способа ведения взрывных работ оксиликвитами:
заряжание скважин готовыми патронами оксиликвита после пропитки углеродного поглотителя жидким кислородом в термосе;
получение оксиликвита непосредственно в скважине опусканием в скважину патронированного поглотителя с последующей заливкой жидкого кислорода [2]
Основной недостаток оксиликвитов (независимо от способа применения) малая жизненность (время годности к применению), обусловленная быстрым испарением жидкого кислорода, имеющего температуру кипения -183^оС, в связи с чем промышленное применение оксиликвитов практически прекращено.

Кроме того, при взрыве разрушение происходит только в верхней части скважины, в нижней же части массив взрываемых пород остается неразрушенным, так как нижние патроны с углеродным поглотителем не насыщаются жидким кислородом. Отмечено повышение потерь жидкого кислорода по сравнению с заряжанием скважин готовыми патронами оксиликвита.

Целью предлагаемого изобретения является повышение жизненности оксиликвитов и обеспечение стабильности скважинных зарядов до времени, необходимого для заряжания серии скважин.

В качестве углеродного поглотителя применяют гранулированную сажу карбюризатор карбоксил (размер гранул 1-10 мм, насыпная плотность 0,7-1,0 г/см³, содержащие углерода 99,2-99,7% ), сибунит (диаметр гранул 0,2-5,0 мм, насыпная плотность 0,4-0,7 г/см³), технический углерод П 226-М (порошок остаток на сите с отверстиями 45 мкм не более 0,1% удельная поверхность 100 м²/г, насыпная плотность 0,34 г/см³), кероген, порошкообразный каменный уголь (размер частиц 0,2-1,2 мм) или их смеси при содержании тонкодисперсных порошков в гранулированном материале до 20% Пылевые частицы размещаются в межгранульном пространстве, не заполняя его полностью, увеличивают насыпную плотность поглотителя и ВВ оксиликвита.

Для повышения жизненности оксиликвита в скважину с углеродным поглотителем заливают жидкий азот и после его полного испарения в охлажденный до криогенных температур поглотитель в скважине с замороженными и охлажденными стенками заливают жидкий кислород.

Применение гранулированного поглотителя обеспечивает беспрепятственное проникновение криогенных жидкостей до дна скважины со значительным ускорением процессов пропитки.

П р и м е р. В скважину опускают шашку промежуточного детонатора с детонирующим шнуром, засыпают углеродный наполнитель смесь гранулированной сажи, угольного порошка с пылевыми частицами сажи или керогена. Возможно применение углеродного поглотителя без примеси пылевых частиц для исключения пыления при загрузке. Изложенную операцию осуществляют со всеми скважинами взрываемого блока.

В скважину заливают жидкий азот до уровня размещения углеродного поглотителя. При этом охлаждается поглотитель и замораживаются стенки скважины с их последующим глубинным охлаждением до криогенных температур. Замораживание стенок закрепляет пробуренные скважины с исключением их нарушений.

В процессе теплообмена происходит интенсивное испарение криогенной жидкости, окончание процесса фиксируется визуально по прекращению генерации тумана из сконденсировавшейся влаги воздуха из атмосферы над скважиной.

После полного испарения жидкого азота в скважину заливают жидкий кислород в следующей последовательности: в первые скважины блока со значительным (до 50%) избытком, в последующие скважины с уменьшающимся количеством избыточного кислорода, в последние скважины с небольшим (5-10%) избытком от стехиометрического содержания.

Если скважина обводнена, воду откачивают и в скважину заливают небольшое количество жидкого азота, что сопровождается мгновенным замораживанием стенок скважины, исключающим проникновение в нее воды. После этого в скважину опускают шашку промежуточного детонатора с детонирующим шнуром, засыпают углеродный поглотитель и выполняют все описанные выше операции в той же последовательности.

При взрывном разрушении трещиноватого массива для исключения потерь жидкого кислорода в скважину опускают рукав из полимерного пленочного материала, сохраняющего эластичность при криогенных температурах. К концу рукава прикрепляют шашку промежуточного детонатора с детонирующим шнуром. Порядок последующих операций формирования скважинных зарядов и подготовки их к взрыву описан выше.

После заливки в скважины жидкого кислорода монтируют взрывную цепь и взрывают серию зарядов в блоке. Для сокращения продолжительности подготовки зарядов к взрыву и уменьшения потерь кислорода забойку не применяют.

Для получения сжиженных азота и кислорода из воздуха вблизи карьера (разреза) может быть установлено оборудование для их получения. Отечественной промышленностью выпускаются установки различной мощности, работающие в автоматическом режиме.

В связи с тем что ожиженного азота из воздуха получается в 4 раза больше, чем кислорода, избыточное количество азота может быть использовано для двухкратной заливки в скважины для более глубокого их охлаждения и с промораживанием массива вокруг скважин на большее расстояние.

Скважина с углеродным наполнителем, охлажденная до криогенных температур, может рассматриваться как термос большой массы, в котором время хранения оксиликвита достигает 10 ч. После заливки кислорода, монтажа взрывной сети и ухода взрывников не безопасное расстояние процесс дальнейшего охлаждения зарядов и горных пород вокруг скважин продолжается за счет испарения избыточного кислорода. На испарение 1 м³ жидкого кислорода необходимо 242 МДж за счет изменения внутренней энергии системы, т. е. снижения температуры заряда и стенок скважины. Таким образом, заливкой избыточного кислорода жизненность зарядов может быть еще более увеличена с возможностью одновременного заряжания и взрыва 100-120 скважин в блоке.

Основные преимущества предлагаемого способа заключаются в следующем. Наряду с повышением жизненности оксиликвита увеличивается эффективность взрывного разрушения массива благодаря высокой энергии оксиликвита, вдвое превышающей энергию применяемых промышленных ВВ. Высокая энергия ВВ позволяет увеличить сетку скважин со снижением расходов на бурение. Улучшается экология разреза за счет полного исключения содержания окислов азота в продуктах взрыва и окиси углерода при избытке кислорода, необходимом для полного окисления горючего.

Дополнительным преимуществом предлагаемого способа ведения взрывных работ оксиликвитами является глубокое охлаждение атмосферы над взрываемым блоком атмосфера над скважинами вытесняется испаряющимися азотом и кислородом.

Газообразные продукты взрыва вследствие подъемной (архимедовой) силы поднимаются в атмосферу на высоту до 7-8 км и разносятся воздушными течениями на значительные расстояния, увлекая также мелкодисперсные пылевые частицы.

При контакте с газами испаряющихся при криогенных температурах жидкостей газообразные продукты взрыва охлаждаются до температур ниже температуры окружающей среды, что исключает их подъем в атмосфере и дальнейшее распространение.

Локализованное газопылевое облако удаляют из разреза мощной всасывающей вентиляцией, пропуская вентиляционный поток через циклоны и фильтры для удаления пыли.

Использование: при взрывном ведении вскрышных работ при открытой разработке полезных ископаемых. Сущность изобретения: способ ведения взрывных работ оксиликвитами включает размещение в скважине промежуточного детонатора с детонирующим шнуром и загрузку в скважину поглотителя из горючего материала. После загрузки поглотителя в скважину заливают жидкий азот и выдерживают ее до его испарения. После испарения жидкого азота в скважину заливают кислород.

СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ ОКСИЛИКВИТАМИ, включающий загрузку в скважину поглотителя из горючего материала и последующую заливку в скважину жидкого кислорода, отличающийся тем, что в скважину с поглотителем из горючего материала заливают жидкий азот, после испарения которого заливают жидкий кислород.