СПОСОБ ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОТБОЙКЕ НА ОТКРЫТУЮ ПОВЕРХНОСТЬ Российский патент 1999 года по МПК F42D3/04 

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при взрывном разрушении трещиноватого горного массива при отбойке на обнаженную плоскость.

Известен способ взрывного разрушения трещиноватого горного массива (Б. Кутузов, В. Н. Тюмин. Определение размера зоны регулируемого дробления при взрыве заряда в трещиноватом массиве. Изв. ВУЗов. Горный журнал. 1979, N 8, с. 30-35).

Недостатками способа являются отсутствие учета влияния глубины бурения скважин и величины зарядов в них в зависимости от горно-геологических и горно-технических условий ведения горных работ, направление отбойки, неоптимальность предлагаемого способа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разрушения горного массива (А.П.Андриевский. Способ взрывного разрушения трещиноватого горного массива при отбойке на обнаженную плоскость. Пол. реш. заявка N 95105787/03 (0105-68).

Недостатками способа являются: не учитывается глубина бурения и величина зарядов в скважинах для конкретных горно-геологических и горно-технических условий; неоптимальность действия взрыва и образующейся формы развала взорванной горной массы в контуре отбиваемого блока. Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности взрывного разрушения трещиноватого горного массива при различных горно-геологических и горно-технических условиях, возможность учета глубины обуривания скважин в разрушаемом массиве и величины заряда для конкретных условий, а также оптимального действия взрыва. С этой целью в известном способе, включающем бурение скважин в контуре разрушаемого трещиноватого массива, размещение в них зарядов ВВ и поочередное их взрывание, блок обуривают таким образом, что к оси обуриваемого блока разбитой на участки: первый на расстоянии W, остальные на - 2W (начиная от нижней бровки в пределах контура) под углом 30^o по обе стороны от нее обуривают ряды скважин на расстоянии (не более этой величины) друг от друга в пределах отбиваемого контура глубиной L_сквi, размещают в них заряды ВВ величиной L_зi и поочередно взрывают, начиная от открытой поверхности.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 2 показана схема расположения скважин на площади забоя, глубина бурения и величина заряда в них (А-А - ось блока; I, II, III... - участки на оси блока; I, II-II^I... - ряды отбойки и очередность взрывания; 1, 2, 3... - обуриваемые скважины).

Способ осуществляется следующим образом: в проектном контуре отбиваемого трещиноватого массива в направлении отбойки определяется осевая линия (А-А, см. рис.), которая разбивается на равное количество участков, начиная от нижней бровки отбиваемого блока первый длиной W, остальные - 2W (не более этой величины); из каждого участка по обе стороны от осевой линии под углом 30^o проводятся ряды отбойки, которые разбиваются на равное количество участков (в пределах контура) длиной R_p (не более этой величины); в каждой из полученных точек определяется глубина бурения скважины (L_сквi) и величина заряда в ней (L_зi).

Глубина бурения и величина заряда определяются из соотношения:


где Hyi - высота уступа в месте обуривания скважины, м;
W - линия наименьшего сопротивления, м;
W = Rp • cos3D^o;
R_p= 0,2102d•g^0,75•Д^1,5•σ-0,5сж

•τ-0,5ср•K-0,5c;
d - диаметр заряда ВВ, м;
Д - скорость детонации применяемого ВВ, м/с;
σ_сж - предел прочности пород на сжатие, Па;
τ_ср - предел прочности пород на срез, Па;
K_c - коэффициент структурного ослабления, д.ед.;

L_т - среднее расстояние между трещинами, м;

Существо и пример конкретного выполнения способа заключается в следующем. Определяется горно-геологические и горно-технические условия отбойки трещиноватого массива; например, необходимо произвести отбойку трещиноватого массива в породах с пределом прочности на сжатие 140 МПа; предел прочности пород на срез 42 МПа; среднее расстояние между трещинами 50 см; ВВ - зерногранулит 78/21 (скорость детонации 4,2 км/с); плотность заряжания 1,1 г/см³; высота уступа 10 м; диаметр скважин 250 мм.

1) Определяет величину
R'_p = 0,2102 • 0,25 • 1100^0,75 • 4200^1,5(14 • 10⁷)(42 • 10⁶)⁰⁵ = 3,75 ≈ 4 м
2) Определяем виличину R_p:

3) Определяем величину W:
W = 6 • cos30^o = 4,94 ≈ 5 м
4) Определяем глубину бурения вертикальных скважин (по формуле 1):

5) Определяем длину заряда в скважине (по формуле 2);
L_з = 10,5 - 5 = 5,5 м (5,5 > 0,5 • 10,5)
Имея все необходимые данные можно приступить к обуриванию, и отбойке планируемого блока (с таким условием, что глубина бурения скважин равна 10,5, а длина заряда в скважинах 5,5 м; величина R_p = 6 м; величина W = 5 м).

Таким образом, предлагаемый способ имеет преимущества по сравнению с прототипом: позволяет обеспечить стабильность отбойки для различных горно-геологических и горно-технических условий; получить оптимальную глубину бурения и величину заряда в скважинах, а также обеспечить оптимальность действия взрыва в разрушаемом массиве.

Изобретение используют для взрывного нарушения любых типов трещиноватых горных пород при отбойке на открытую поверхность. Способ взрывного разрушения трещиноватого горного массива позволяет повысить эффективность этих видов работ за счет оптимального рассредоточения скважин по площади и глубине отбиваемого массива, а также дифференцированного распределения ВВ в объеме разрушаемого блока. Способ включает обуривание рядов скважин в строго определенном порядке: ряды бурят под углом 30^o к оси отбиваемого блока, первый на расстоянии W, остальные - 2W, начиная от нижней бровки отбиваемого блока; расстояние между скважинами в рядах должно быть не более R_p, глубина бурения каждой скважины не боле L_сквi, а величина заряда в ней не более L_зi; величины W, R_p, L_сквi, L_зi определяются в зависимости от горно-геологических и горно-технических условий ведения горных работ. 2 ил.

Способ взрывного разрушения трещиноватых горных пород, включающий бурение рядов скважин, размещение в них зарядов ВВ и последовательное (порядное) их взрывание, начиная от обнаженной поверхности, отличающийся тем, что ряды скважин бурят под углом 30^o к оси отбиваемого блока (в направлении отбойки) глубиной L_сквi

с размещением в них зарядов ВВ длиной L_зi:

где H_уi - высота уступа в месте обуривания скважины, м;
W - линия наименьшего сопротивления, м,
W = R_р • cos30^o;
R_p= 0,2102d×g^0,75Д^1,5×σ-0,25сж

×τ-0,5cp×K-0,5c;
d - диаметр заряда ВВ, м;
g - плотность ВВ в заряжаемой скважине, кг/м³;
Д - скорость детонации применяемого ВВ, м/с;
σ_сж - предел прочности пород на сжатие, Па;
τ_cp - предел прочности пород на срез, Па;
K_с - коэффициент структурного ослабления, д.ед,

L_т - среднее расстояние между трещинами, м;

при этом расстояние между рядами отбойки по оси блока должно быть не менее 2W (за исключением первого, который бурится на расстоянии W от нижней бровки взрываемого блока), а в рядах между скважинами не более R_р, начиная от нижней бровки блока с учетом размещения их в проектном контуре.