СПОСОБ ОТБОЙКИ ГОРНЫХ ПОРОД ВЗРЫВОМ НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК F42D3/04 E21C41/26 

Изобретение относится к области взрывных работ, а именно к способам отбойки горных пород взрывом на земной поверхности, и может быть использовано в горной промышленности и строительстве. Преимущественная область применения - взрывная отбойка вскрышных пород на угольных разрезах.

Известен способ отбойки горных пород взрывом на земной поверхности, включающий бурение нисходящих скважин, их заряжание зарядами взрывчатого вещества (ВВ) и взрывание этих зарядов ВВ [1]
Этот способ является наиболее распространенным при отбойке скальных горных пород. Однако он требует строгого соответствия бурового оборудования рациональным параметрам взрывных работ для условий каждого конкретного предприятия: возможность бурения скважин заданного диаметра и глубины при ограничениях, накладываемых свойствами пород, от которых зависит способ бурения, выполнением необходимого объема бурения малым количеством буровых станков, стоимостными показателями буровых работ и др. В противном случае резко ухудшаются технико-экономические показатели буровзрывных работ (БВР) и возрастает стоимость погрузки и переработки отбитой горной массы.

Известен также способ отбойки горных пород взрывом на земной поверхности, включающий бурение нисходящих скважин, расширение их нижних заряжаемых частей, заряжание расширенных скважин удлиненными зарядами ВВ и взрывание этих зарядов. Расширение скважин осуществляют механическим или огневым способом на высоту, соизмеримую с высотой заряда ВВ [1]
Однако расширение скважин механическим способом не нашло практического применения из-за низкой надежности расширителей, а расширение огневым способом применяется только в терморазрушаемых породах, количество которых весьма ограничено. В частности, данный способ отбойки горных пород не может быть использован при ведении вскрышных работ на угольных разрезах.

Ближайшим техническим решением к заявленному является способ отбойки горных пород взрывом на земной поверхности, включающий бурение вертикальных скважин, расширение их нижних заряжаемых частей путем размещения в них и взрывания прострелочных зарядов ВВ, заряжание расширенных скважин основными зарядами ВВ и взрывание этих зарядов ВВ [2]
Данный способ отбойки (метод котловых зарядов) используется в тех случаях, когда требуемая величина заряда не размещается в скважине, и имеет ограниченную область применения: небольшие по производительности горные предприятия и строительство, особенно в труднодоступных районах. Кроме того, результаты взрыва ненадежны из-за обрушения котлов, образуется большое количество негабарита. В непосредственной близости к сосредоточенному основному заряду ВВ порода подвергается излишне мелкому дроблению, а с удалением с заряда разрушается на естественные отдельности. Увеличиваются расходы взрывчатых материалом (ВМ) на вторичное взрывание, снижается производительность погрузки и транспортирования горной массы. Это ухудшает технико-экономические показатели БВР, и способ не применяется на средних и крупных предприятиях, в том числе и на угольных разрезах.

Задачей изобретения является расширение области применения способа с одновременным улучшением технико-экономических показателей БВР в породах, имеющих показатель простреливаемости более 10 дм³/кг, в частности во вскрышных породах угольных разрезов, особенно в условиях отсутствия парка мощных буровых станков для бурения скважин диаметром 320 550 мм.

Указанная задача решается тем, что в известном способе отбойки горных пород взрывом на земной поверхности, включающем бурение вертикальных скважин, расширение их нижних заряжаемых частей путем размещения в них и взрывания прострелочных зарядов ВВ, заряжание расширенных скважин основными зарядами ВВ и взрывание этих зарядов ВВ, согласно изобретению, высоту основных зарядов ВВ принимает равной 0,5 0,87 глубины скважины, а прострелочные заряды ВВ формируют удлиненными с высотой, равной 0,7 1,2 высоты соответствующего основного заряда ВВ.

Возможно формирование прострелочных зарядов ВВ с неравномерной массой 1 м длины этих зарядов и (или) в виде рассредоточенной гирлянды.

При высоте основных зарядов ВВ, равной 0,5.0,87 глубины скважины, и формировании прострелочных зарядов ВВ удлиненными с высотой, равной 0,7.1,2 высоты соответствующего основного заряда ВВ, происходит переход от метода ведения взрывных работ котловыми зарядами на гораздо более эффективный метод удлиненных скважинных зарядов. Это расширяет область применения способа и улучшает технико-экономические показатели БВР в породах с показателем простреливаемости более дм³/кг, особенно при отсутствии станков для бурения взрывных скважин большого диаметра. Появляется возможность использования способа на угольных разрезах при отбойке вскрышных пород, которые имеют показатель простреливаемости до 200 дм³/кг.

Высота основного заряда ВВ менее 0,5 глубины скважины приведет к увеличению выхода негабарита, а более 0,87 к увеличению разлета кусков и силы ударной воздушной волны. Чем больше глубина скважины, тем больше отношение высоты основного заряда к глубине этой скважины.

Высота прострелочных зарядов ВВ определяется свойствами взрываемых пород: чем меньше осыпание породы при простреливании и больше показатель простреливаемости, тем меньше высота зарядов. Кроме того, эта высота зависит от конструкции как прострелочных, так и основных зарядов ВВ. При высоте прострелочного заряда менее 0,7 высоты соответствующего основного заряда нет гарантии получения зарядной полости заданной высоты, а более 1,2 возможно разрушение устьевой части скважины.

Неравномерность массы 1 м длины прострелочного заряда обеспечивает создание зарядной полости сложной конфигурации с увеличенной или уменьшенной вместимостью в заданных местах по глубине скважины.

Формирование прострелочных зарядов ВВ в виде рассредоточенной гирлянды позволяет расширить технические возможности способа, например расширить скважину только на заданных участках по ее высоте, применить штатные патронированные ВВ и т.д.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Производилась взрывная отбойка пород вскрыши на угольном разрезе. Породы имели следующие основные характеристики: категория блочности - III, классификация по СНиПу и V группа, показатель простреливаемости 65 дм³/кг, осыпаемость породы со стенок образованной после простреливания полости 5.10% от ее объема. Высота уступа 20 м, экскаватор ЭКГ 12,5, буровой станок СБР-160 для вращательного бурения со шнековой очисткой скважины, диаметр бурения 160 мм.

Для этих условий более целесообразным является использование скважин большого диаметра с увеличенным удельным расходом ВВ. При принятом удельном расходе ВВ 0,7 кг/м³ (граммонит 79/21), плотности заряжания 0,9 кг/дм³ и сетке скважин 12 х 12 м (скважины вертикальные, пробурены по шахматной сетке) масса основного заряда составит 2000 кг. Для его размещения в скважине необходима зарядная полость диаметром 450 мм и высотой 14 м, что составляет 0,61 глубины скважины (23 м при перебуре 3 м). После окончания бурения скважин осуществляли расширение их нижних заряжаемых частей простреливанием с помощью удлиненных сплошных прострелочных зарядов ВВ. Масса каждого прострелочного заряда составляла 35 кг (аммонит 6ЖВ, 25 патронов в полиэтиленовой оболочке массой по 1400 г и диаметром 60 мм), высота заряда равна высоте основного заряда ВВ. Патроны каждого заряда на уступе укладывались встык, прикреплялись к шпагату из синтетического материала, затем к ним и шпагату привязывались две нитки детонирующего шнура (ДШ) ДШЭ-12. Подготовленные прострелочные заряды опускали на шпагате в скважины и осуществляли их забойку буровой мелочью. После этого производили монтаж взрывной сети из ДША и взрывание прострелочных зарядов ВВ. Расширение таким образом скважины заряжали основными зарядами ВВ с одновременным размещением в них промежуточных детонаторов, производили забойку скважин дробленым материалом или буровой мелочью монтировали взрывную сеть из ДША по диагональной схеме и производили отбойку вскрышных пород коротко-замедленным взрыванием основных зарядов ВВ.

Пример 2. Отбойка производилась при тех же условиях, что и в примере 1, но осыпаемость породы со стенок образованной после простреливания полости 10.15% от ее объема, а в нижней части уступа залегают породы, имеющие более высокую сопротивляемость разрушению при взрывании. В этом случае целесообразно формировать прострелочные заряды ВВ в виде рассредоточенной гирлянды с увеличенной массой 1 м длины нижней части заряда по сравнению со средней массой 1 м длины всего заряда. Скважины бурили на глубину 22 м при перебуре 2 м. Для размещения в расширенной части каждой скважины тех же 2000 кг основного заряда ВВ прострелочные заряды ВВ массой 36 кг разбивали на 4 части, нижняя из которых имела массу 15 кг (аммонит 6ЖВ, 5 патронов в полиэтиленовой оболочке массой по 3000 г и диаметром 90 мм, общая длина при соединении встык 2,6 м), а три остальные по 7 кг каждый (аммонит 6ЖВ, 5 патронов в полиэтиленовой оболочке массой по 1400 г и диаметром 60 мм, общая длина при соединении встык 2,8 м). Высота основных зарядов ВВ принята 0,65 глубины скважины или 14,3 м, а высота прострелочных зарядов 0,98 высоты основных зарядов ВВ или 14 м. При этом расстояние между отдельными частями прострелочных зарядов равно 1 м. Средняя масса 1 м длины каждого прострелочного заряда составляет 2,57 кг/м, масса 1 м нижней части заряда 4,84 кг/м, а выше расположенных трех частей - 1,93 кг/м, т.е. масса 1 м нижней части прострелочного заряда увеличена в 1,88 раза по сравнению со средней массой. Остальные операции способа осуществляли так же, как и в примере 1.

Использование: взрывные работы в горной промышленности и строительстве, особенно отбойка вскрышных пород на угольных разрезах. Сущность изобретения: высоту основных зарядов взрывчатого вещества (ВВ) в вертикальных скважинах принимают равной 0,5...0,87 глубины скважины, а прострелочные заряды ВВ формируют удлиненными с высотой, равной 0,7...1,2 высоты соответствующего основного заряда ВВ. Возможно формирование прострелочных зарядов ВВ с неравномерной массой 1 м длины этих зарядов и (или) в виде рассредоточенной гирлянды. 2 з. п. ф-лы.

1. Способ отбойки горных пород взрывом на земной поверхности, включающий бурение вертикальных скважин, расширение их нижних заряжаемых частей путем размещения в них и взрывания прострелочных зарядов взрывчатого вещества (ВВ), заряжание расширенных скважин основными зарядами ВВ и взрывание этих зарядов ВВ, отличающийся тем, что высоту основных зарядов ВВ принимают равной 0,5 0,87 глубины скважины, а прострелочные заряды ВВ формируют удлиненными с высотой, равной 0,7 1,2 высоты соответствующего основного заряда ВВ. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прострелочные заряды ВВ формируют с неравномерной массой 1 м длины этих зарядов. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что прострелочные заряды ВВ формируют в виде рассредоточенной гирлянды.