СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ГОРНЫХ ПОРОД К ЭКСКАВАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК E21C41/26 F42D3/04 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для подготовки горных пород к экскавации при вскрытии угольных, рудных и др. месторождений, а также для разрушения горных пород при подземной разработке.

Известен способ подготовки горных пород к экскавации, включающий бурение вертикальных скважин, их заряжение взрывчатыми материалами (ВМ) и взрывание [1] Этот способ характеризуется большим объемом буро-взрывных работ (БВР) и высоким расходом ВМ. Оборудование необходимо перегонять на безопасное расстояние от зоны взрывания. Для оцепления опасной зоны требуется большое количество людей. Кроме того, имеются ограничения по заряду ВВ в каждую скважину, если вблизи от места ведения взрывных работ находятся населенные пункты.

Наиболее близким к изобретению является способ подготовки горной породы к экскавации, при котором бурят вертикальные взрывные скважины и скважины для заливки разупрочняющего раствора [2] Этот способ позволяет сократить расход ВМ и повысить безопасность взрывных работ. Однако бурение скважин для разупрочняющего раствора и сама операция заливки увеличивают общее время технологического цикла. Кроме того, при заливке разупрочняющего раствора неизбежно происходит частичная засыпка взрывных скважин, что усложняет их заряжание.

Задачей изобретения является повышение эффективности работ при подготовке горных пород к экскавации.

Эта задача решается способом подготовки горных пород к экскавации, включающем бурение в уступе взрывных скважин, пропитку горной породы разупрочняющим раствором и взрывание, при этом взрывные скважины бурят с откоса горизонтально или наклонно, а на поверхности над взрывными скважинами в горной породе формируют желоба, предпочтительно не доходящие до кромки уступа на расстояние не менее радиуса пропитки, в которые подают разупрочняющий раствор.

Желоба можно формировать путем образования параллельных гребней из вскрышного материала, в промежутки между которыми подают разупрочняющий раствор, или путем нарезания на поверхности параллельных щелей, которые заливают разупрочняющим раствором.

При большой мощности обрабатываемого пласта между взрывными скважинами с откоса дополнительно могут быть пробурены горизонтальные или наклонные скважины, в которые подают разупрочняющий раствор.

Предлагаемый способ позволяет вести операции пропитки и бурения взрывных скважин независимо друг от друга. При этом гребни из вскрышного материала формируют в процессе вскрытия подготавливаемой к экскавации горной породы. Число взрывных скважин сокращается за счет увеличения расстояния между ними, что позволяет значительно уменьшить объем бурения и расход ВМ. Возведение гребней над взрывными скважинами позволяет направить часть энергии взрыва на свободную поверхность между скважинами, где будут наблюдаться откольные явления. В результате воздействия разупрочняющего раствора изменяются физико-механические и пластические свойства горной породы. Часть ударных волн, отражаясь от поверхности слоя, обработанного разупрочняющим раствором, будет концентрировать энергию взрыва по всему объему горной породы, способствуя более равномерному ее дроблению. Наличие гребней над взрывными скважинами практически исключает выброс кусков породы вверх, что повышает безопасность ведения взрывных работ. Это особенно важно при их проведении вблизи населенных пунктов. Отпадает также необходимость перегона транспортного и другого оборудования в безопасную зону. Оно может быть переведено на подготовку нового блока. Преимуществом способа является также возможность сокращения числа людей, занятых на охране зоны взрыва.

Желоба в виде щелей целесообразно формировать в горных породах, обладающих незначительной крепостью или малым коэффициентом впитывания.

При обработке пластов большой мощности часть пробуренных с откоса горизонтальных скважин заполняют не ВМ, а разупрочняющим раствором так, чтобы скважины с раствором равномерно распределялись между взрывными скважинами, что в сочетании с заливкой раствора в желоба на поверхности обеспечивает пропитку всего отрабатываемого массива.

Для бурения скважин можно использовать существующее буровое оборудование.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение фронта подготовки горной породы к экскавации с насыпкой гребней; фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; фиг. 3 - поперечное сечение фронта подготовки горной породы большой мощности с желобами в виде щелей и скважинами, заполняемыми разупрочняющим раствором; фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3.

Подготовку к экскавации горной породы 1 начинают снятием почвенного слоя и другого насыпного материала и бурением с откоса горизонтальных или наклонных взрывных скважин 2. При этом над пробуренными скважинами 2 оставляют параллельные гребни 3 из вскрышного материала, ширина которых по основанию составляет приблизительно половину расстояния между скважинами. В образованные между гребнями 3 желоба заливают разупрочняющий раствор 4, подаваемый из емкости 5 по шлангам 6. Подачу раствора ведут или поочередно на отдельные участки, или одновременно по всему блоку. В случае наклона поверхности от борта 7 карьера к забою 8 по его кромке возводят из вскрышного материала оконтуривающий вал 9 таким образом, чтобы расстояние от концов образованных желобов до кромки уступа было не менее радиуса пропитки. Пропитку начинают с возвышенного участка желоба и в зависимости от угла наклона поверхности горной породы изменяют темп подачи раствора.

При подготовке к экскавации пласта 10 большой мощности производят бурение в несколько рядов по мощности горизонтальных взрывных скважин 11, а между ними рассредотачивают скважины 12, в которые подают разупрочняющий раствор 13. В случае наклона скважин 12 от борта 14 к забою 15 или при подаче раствора под давлением используют герметизаторы 16 или забойку. Заливку раствора в скважины 12 сочетают с подачей раствора в желоба на поверхности, которые на фиг. 3 изображены в виде щелей 17.

Нарезку щелей целесообразно производить при пропитке породы незначительной крепости или с низким коэффициентом впитывания. Щели 17 в плане располагают между взрывными скважинами 11, не доводя их до линии забоя 15 на расстояние не менее радиуса пропитки.

Во всех случаях взрывание производят после выдержки в течение определенного времени, необходимого для пропитки массива горной породы.

Использование: способ подготовки горных пород к экскавации рекомендуется при вскрытии угольных, рудных и др. месторождений, а также может быть использован при разрушении самого полезного ископаемого как при подземной, так и при открытой разработке. Сущность изобретения: основными признаками предлагаемого способа является то, что при снятии грунта над подготавливаемой породой оставляют над взрывными скважинами гребни, между которыми заливают разупрочняющий раствор с учетом геологического залегания горной породы, а также, при необходимости, рассредотачивают между взрывными скважинами для заливки раствора. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ подготовки горных пород к экскавации, включающий бурение в уступе взрывных скважин, пропитку горной породы разупрочняющим раствором и взрывание, отличающийся тем, что взрывные скважины бурят с откоса горизонтально или наклонно, а на поверхности над взрывными скважинами в горной породе формируют желоба, в которые подают разупрочняющий раствор. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что желоба формируют путем образования параллельных гребней из вскрышного материала, в промежутки между которыми подают разупрочняющий раствор. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что желоба формируют путем нарезания на поверхности горной породы параллельных щелей, в которые подают разупрочняющий раствор. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что формируемые на поверхности горной породы желоба не доходят до кромки уступа на расстояние не менее радиуса пропитки. 5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что при большой мощности отрабатываемого пласта между взрывными скважинами дополнительно бурят горизонтальные или наклонные скважины, в которые подают разупрочняющий раствор.