СПОСОБ ЗАОТКОСКИ ВЫСОКИХ УСТУПОВ НА ПРЕДЕЛЬНОМ КОНТУРЕ КАРЬЕРА Российский патент 2002 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений при заоткоске высоких уступов на предельном контуре карьера.

Известен способ отработки приконтурной зоны карьера, включающий одновременную отработку приконтурной ленты с взрыванием скважин контурного ряда (а. с. СССР 1025886 Е 21 С 41/00). Такой порядок выполнения работ приводит к несомненному нарушению законтурного массива, особенно в верхней его части. Известно, что в направлении, перпендикулярном оси заряда, зона нарушения массива распространяется по поверхности уступа на расстояние 100-140 диаметров заряда, а в глубине массива (нижней части скважины) на расстояние, равное 10-20 диаметрам заряда. Поэтому оставляемая приконтурная лента мощностью 6-7 м не обеспечивает в полной мере сохранность законтурного массива по всей его высоте. Особенно опасную ситуацию по безопасности создают нарушения законтурного массива в верхней части уступа, так как в дальнейшем при длительном периоде эксплуатации этот участок массива будет интенсивно разрушаться.

Кроме того, для отработки приконтурной ленты мощностью 6-7 м, даже при уменьшении нагрузки на одну скважину за счет уменьшения расстояния между скважинами в контурном ряду до 3-3,5 м потребуется в контурных скважинах применять достаточно мощные заряды. Так, для проработки и разрыхления массива с линией наименьшего сопротивления 6-7 м скважинами диаметром 214-269 мм плотность заряда взрывчатого вещества (ВВ) должна находиться в пределах 30-45 кг на один погонный метр скважины, даже при сгущении сетки между контурными скважинами. Для размещения указанного количества ВВ в одном погонном метре контурной скважины для промышленных ВВ может быть применена только сплошная конструкция заряда, предусматривающая размещение ВВ по всему сечению скважины. А при указанном размещении в контурной скважине ВВ при его взрывании значительная часть энергии будет передаваться в законтурный массив и соответственно его разрушать.

Кроме этого, предложенный способ отработки приконтурной зоны карьера не может быть осуществлен при постановке в предельное положение высоких уступов путем сдваивания или страивания рабочих подуступов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ заоткоски уступов, предусматривающий формирование в пределах проектного контура карьера отрезной щели, отработку приконтурного массива до плоскости отрезной щели и последующую заоткоску уступа взрыванием зарядов в укороченных скважинах (а. с. СССР 1670133 Е 21 С 41/26). Указанный порядок выполнения работ приведет к тому, что отстроенная плоскость уступа не будет соответствовать проектным параметрам и получится выпуклый профиль уступа. В средней части отстраиваемого уступа ниже укороченных скважин останется неотбитый массив буферной зоны до проектного контура. Поскольку этот буферный массив в момент взрыва скважин рыхления будет находиться за отрезной щелью, то он плохо проработается и даже в последующем не сможет разобраться экскаватором. Тем более рассматриваемая часть буферного массива не может быть проработана при сотрясательном взрывании зарядов в укороченных скважинах. Известно, что в торце заряда массив прорабатывается на глубину всего до 5-7 диаметров заряда. Оставшаяся часть буферного массива приведет к необходимости соответствующего увеличения ширины предохранительной бермы.

Кроме этого, предложенный способ заоткоски уступов не может быть осуществлен при постановке в предельное положение высоких уступов путем сдваивания или страивания рабочих подуступов.

Целью настоящего изобретения является повышение устойчивости высоких уступов за счет уменьшения образования трещин в законтурном массиве и образования относительно ровной поверхности плоскости отстраиваемого откоса уступа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе заоткостки уступов, включающем бурение контурных и отбойных скважин, их заряжание и взрывание, отгрузку горных пород, бурят вначале скважины приконтурного ряда на высоту по крайней мере одного рабочего подуступа на расстоянии 14 диаметров скважин от проектного контура, затем бурят скважины контурного ряда в плоскости отстраиваемого высокого уступа на всю его высоту и скважины отбойные в каждом рабочем подуступе, заряжают и взрывают скважины, производят отгрузку горных пород. Причем вначале заряжают и взрывают скважины приконтурного ряда, потом скважины отбойные верхнего рабочего подуступа, затем скважины контурного ряда и наконец скважины отбойные в каждом нижележащем рабочем подуступе, при этом скважины контурного ряда заряжают в верхней части зарядами с кольцевым зазором и с плотностью заряда 4-8 кг/пог. м, а в нижней части - на высоту нижележащего рабочего подуступа зарядами с плотностью заряда 1-2 кг/пог. м, и производят отгрузку горных пород вначале верхнего рабочего подуступа, затем приконтурной зоны и наконец каждого нижележащего рабочего подуступа.

Созданная экранирующая щель перед предельным контуром, при взрывании отбойных скважин в предохранительных целиках, в значительной мере ограничивает распространение вредных деформаций и обеспечивает частичную защиту массива, расположенного за экранирующей щелью. Известно, что в направлении, перпендикулярном оси заряда, нарушения распространяются по поверхности уступа на расстояние 100-140 диаметров заряда, а в глубине массива (нижней части скважины) - на расстояние до 20 диаметров заряда. Поэтому горные породы, расположенные между экранирующей щелью и предельным контуром, в незначительной мере разрушаются, однако этого недостаточно для их выемки и отгрузки экскаватором. При этом верхняя часть законтурного массива нарушается в большей степени относительно нижней. Частично нарушенный уступ при длительном сроке стояния под воздействием атмосферных осадков и выветривания быстро будет разрушаться, особенно интенсивно в верхней части. Поэтому после отбойки и уборки основной части предохранительных целиков верхнего и среднего рабочего подуступов в плоскости отстраиваемого высокого уступа на предельном контуре карьера бурят ряд контурных скважин на всю высоту отстраиваемого уступа глубиной 45 м.

Верхнюю часть контурных скважин, соответствующую высоте верхнего и среднего подуступов, заряжают зарядами, обеспечивающими при взрыве дробление и обрушение оставшейся приконтурной части предохранительных целиков. Учитывая, что линия сопротивления по всей высоте скважин для этих условий взрывания составляет всего 3,5 м, величина зарядов в этом случае может быть максимально уменьшена. Поэтому отбойка может быть осуществлена зарядами с кольцевым зазором и с плотностью заряда 4-8 кг/пог. м. При такой конструкции заряда, его плотности и ширине отбиваемого слоя на поверхности отстраиваемого уступа останутся следы скважин, в которых размещаются заряды. Оставшиеся следы скважин на плоскости откоса показывают, что законтурный массив не подвергся разрушению при взрывании зарядов в контурных скважинах.

Нижнюю часть контурных скважин, соответствующую высоте нижнего подуступа, заряжают зарядами, обеспечивающими образование в рассматриваемой части экранирующей щели. Для образования экранирующей щели используются заряды с кольцевым зазором и плотностью заряда 1,2 кг/пог. м.

Пример выполнения
Способ заоткоски высоких уступов на предельном контуре карьера поясняется схемами, показанными на фиг. 1 - 3, и осуществляется следующим образом. На предельном контуре карьера необходимо произвести отстройку сплошного уступа 1 высотой 45 метров путем страивания 15-метровых рабочих подуступов 2, 3, 4. При подходе горных работ на верхнем рабочем подуступе 2 к предельному контуру карьера оставляется предохранительный целик 5 шириной 25-30 м. В приконтурной части отстраиваемого уступа 1 на расстоянии, равном 14 диаметрам скважин (при диаметре скважин 0,25 м это расстояние составит 3,5 м), от проектного контура верхней бровки уступа 1, параллельно плоскости будущего уступа создается экранирующая щель на высоту двух подуступов 2 и 3 (верхнего и среднего). Для этого забуривается и взрывается приконтурный ряд скважин 6 со следующими параметрами: диаметр скважин 250 мм; глубина бурения 30 м; расстояние между скважинами в ряду 3,5 м; тип заряда - с кольцевым зазором; плотность заряда 1,2 кг/м; вес заряда 36 кг.

После этого производится последовательная отработка верхнего и среднего предохранительных целиков 5 и 7 путем бурения, заряжания и взрывания отбойных скважин 8 в пределах каждого рабочего подуступа 2, 3, 4. Для отработки предохранительных целиков 5 и 7 используются типовые параметры буровзрывных работ: диаметр скважин 250 мм; глубина бурения 17,5 м; расстояние от экранирующей щели 4 м; расстояние между скважинами в ряду 8 м; расстояние между рядами скважин 8 м; вес заряда ВВ в скважине 480 кг.

Взорванная горная порода верхнего и среднего предохранительных целиков 5 и 7 последовательно с каждого отгружается и вывозится.

В дальнейшем в плоскости отстраиваемого высокого уступа 1 на предельном контуре карьера бурят ряд контурных скважин 9 на всю высоту уступа 1 глубиной 45 м.

Верхнюю часть контурных скважин 9, соответствующую высоте верхнего и среднего подуступов 2 и 3 (равную 30 м), заряжают зарядами с кольцевым зазором и с плотностью заряда 4-8 кг/пог. м. Нижнюю часть контурных скважин 9, соответствующую высоте нижнего рабочего подуступа 4, заряжают зарядами с кольцевым зазором и с плотностью заряда 1-2 кг/пог. м.

Параметры БВР для контурного ряда скважин 9:
- диаметр скважин - 250 мм;
- глубина бурения - 45 м;
- расстояние между скважинами в ряду - 3,5 м;
а) заряд верхней части скважины:
- длина забойки - 3 м;
- длина заряда - 27 м (от забойки до нижнего подуступа);
- тип заряда - с кольцевым зазором;
- плотность заряда - 3,5 кг/м;
- вес заряда - 94,5 кг;
б) заряд нижней части скважины:
- длина заряда - 15 м (от верхней отметки нижнего подуступа до дна скважины);
- тип заряда - с кольцевым зазором;
- плотность заряда - 1,2 кг/м;
- вес заряда - 18 кг.

После взрывания зарядов в контурных скважинах 9 верхняя оставшаяся часть 10 предохранительных целиков 5 и 7 шириной 3,5 м будет обрушена на нижний рабочий подуступ 4, а в нижней части контурных скважин 9 образуется экранирующая щель 11.

Для продолжения работ по постановке уступа 1 в предельное положение необходимо будет убрать взорванную и обрушенную часть горных пород. Затем производится отработка предохранительного целика 12 нижнего рабочего подуступа 4 путем бурения, заряжания и взрывания отбойных скважин 8. Для отработки предохранительного целика 12 используются типовые параметры буровзрывных работ:
- диаметр скважин - 250 мм;
- глубина бурения - 17,5 м;
- расстояние от экранирующей щели - 4 м;
- расстояние между скважинами в ряду - 8 м;
- расстояние между рядами скважин - 8 м;
- вес заряда ВВ в скважине - 480 кг.

Взорванная горная порода нижнего предохранительного целика 12 отгружается и вывозится, и завершается отстройка высокого уступа 1.

Способ заоткоски высоких уступов на предельном контуре карьера аналогичным образом осуществляется при сдваивании рабочих подуступов. В этом случае работы ведутся на двух подуступах. Однако последовательность выполняемых операций и параметры буровзрывных работ остаются без изменения. Верхняя часть отстраиваемого уступа окончательно оформляется при взрывании зарядов в контурных скважинах с плотностью заряда 4-8 кг/м. Оформление нижней части отстраиваемого уступа производится под защитой экранирующей щели, образованной взрыванием зарядов также в скважинах контурного ряда.

Применение предлагаемой последовательности и параметров отстройки высоких уступов обеспечивает полную сохранность законтурного массива, особенно в верхней его части. При этом плоскость отстраиваемого откоса получается относительно ровной, за счет этого повышается устойчивость отстроенного высокого уступа.

Благодаря повышению устойчивости высоких уступов можно сократить ширину предохранительных берм и увеличить генеральный угол отстраиваемого карьера. Это позволит в значительной степени снизить объемы выемки вскрышных пород в карьере.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при заоткоске высоких уступов при отработке кимберлитовых месторождений карьером. В способе заоткоски высоких уступов на предельном контуре карьера бурят вначале скважины приконтурного ряда на высоту по крайней мере одного рабочего подуступа на расстоянии не менее 14 диаметров скважин от проектного контура, затем скважины контурного ряда в плоскости отстраиваемого высокого уступа на всю его высоту и скважины отбойные в каждом рабочем подуступе, заряжают и взрывают скважины, производят отгрузку горных пород. Причем вначале заряжают и взрывают скважины приконтурного ряда, потом скважины отбойные верхнего рабочего подуступа, затем скважины контурного ряда и наконец скважины отбойные в каждом нижележащем рабочем подуступе. При этом скважины контурного ряда заряжают в нижней части на высоту нижележащего рабочего подуступа зарядами с плотностью 1-2 кг/пог. м, а в верхней части зарядами с кольцевым зазором и с плотностью заряда 4-8 кг/пог. м, а отгрузку горных пород производят вначале верхнего рабочего подуступа, затем приконтурной зоны и, наконец, каждого нижележащего рабочего подуступа. Задача изобретения - повышение устойчивости высоких уступов за счет уменьшения образования трещин в законтурном массиве и образования относительно ровной поверхности плоскости отстраиваемого откоса уступа. 3 ил.

Способ заоткоски высоких уступов на предельном контуре карьера, включающий бурение контурных и отбойных скважин, их заряжание и взрывание, отгрузку горных пород, отличающийся тем, что вначале бурят скважины приконтурного ряда на высоту по крайней мере одного рабочего подуступа на расстоянии 14 диаметров скважин от проектного контура, затем скважины контурного ряда в плоскости отстраиваемого высокого уступа на всю его высоту и скважины отбойные в каждом рабочем подуступе, причем вначале заряжают и взрывают скважины приконтурного ряда, потом скважины отбойные верхнего рабочего подуступа, затем скважины контурного ряда и наконец скважины отбойные в каждом нижележащем рабочем подуступе, при этом скважины контурного ряда заряжают в верхней части зарядами с кольцевым зазором и с плотностью заряда 4-8 кг/пог. м, а в нижней части на высоту нижележащего рабочего подуступа зарядами с плотностью заряда 1-2 кг/пог. м, производят отгрузку горных пород вначале верхнего рабочего подуступа, затем приконтурной зоны и наконец каждого нижележащего рабочего подуступа.