СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЦЕЛИКОВ Российский патент 2003 года по МПК E21C41/22 F42D3/04 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых взрывным способом для разрушения межкамерных, подзавальных целиков рудных залежей, а также этажного обрушения блоков в условиях повышенного горного давления.

Известен способ разрушения целиков (патент RU 2046941, Е 21 С 37/00, F 42 D 3/00, 27.10.95, БИ 30), в котором первыми ступенями замедления образуют щели зарядами ВВ, расположенными в сопряженных скважинах, и последующим взрыванием камерных зарядов ВВ.

Недостатками указанного способа являются неравномерное и некачественное дробление массива в створе образующихся щелей из-за низких энергетических параметров взрыва зарядов ВВ, расположенных в сопряженных скважинах, а также высокие затраты на буровзрывные работы из-за негативного влияния горного давления на результаты взрыва.

Известен также способ взрывной отбойки полезных ископаемых (патент RU 2107890, F 42 D 3/04, 27.03.98, БИ 9), включающий бурение в целике скважин с размещением в них зарядов ВВ, проходку восстающих с размещением в них камерных зарядов ВВ, последовательное взрывание с образованием системы противолежащих ослабляющих полостей на две противоположные поверхности обнажения и окончательное разрушение массива целика взрыванием камерных зарядов ВВ.

Недостатком этого способа являются высокие затраты на буровзрывные работы (отбойку) из-за негативного влияния горного давления на результаты взрыва зарядов ВВ.

Задачей настоящего изобретения является снижение затрат на буровзрывные работы (отбойку) посредством снижения энергоемкости разрушения массива целика за счет использования энергии горного давления и воздействия на массив целика динамического касательного поля напряжений.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе разрушения целиков, включающем бурение в целике скважин с размещением в них зарядов ВВ, проходку восстающих с размещением в них камерных зарядов ВВ, последовательное взрывание с образованием системы противолежащих ослабляющих полостей на две противоположные поверхности обнажения целика и окончательное разрушение целика взрыванием камерных зарядов ВВ, согласно изобретению образуют несколько систем ослабляющих полостей и формируют их на различных уровнях по высоте целика, причем ослабляющие полости системы уровня в плане образуют напротив ослабляющих полостей системы прилежащего уровня, а ослабляющие полости в каждой системе уровня образуют через одну в шахматном порядке.

Образование нескольких систем ослабляющих полостей и формирование их на различных уровнях по высоте целика, а также образование ослабляющих полостей системы уровня в плане напротив ослабляющих полостей системы прилежащего уровня способствуют образованию "пружинообразной" многоуровневой формы целика с образованием обширных зон растягивающих напряжении от воздействия максимальных сжимающих напряжений σ_max и от веса налегающих пород γH. Формирование ослабляющих полостей в шахматном порядке предопределяет возникновение несимметричных динамических напряжений от взрывов зарядов ВВ, образующих ослабляющие полости. При этом известно, что сопротивление материала на растяжение и срез на порядок ниже, чем сжимающим нагрузкам. Этот факт предопределяет снижение энергоемкости взрывного разрушения как массива уровней, так и области недобура встречно-направленных скважин в центральной части целика.

Таким образом, формирование многоуровневых систем ослабляющих полостей в целике, находящемся под воздействием высокого горного давления, а также влияние по высоте и ширине целика несимметричных динамических касательных напряжений от взрывов скважинных зарядов ВВ создают критическое состояние массива с пониженной энергоемкостью разрушения. При этом возможно снижать количество ВВ в камерных зарядах. А при определенных напряженно-деформированных состояниях целика, горно-геологических ситуациях возможно саморазрушение целика после процесса образования многоуровневых систем ослабляющих полостей, и необходимость в использовании камерных зарядов ВВ вообще отпадает.

Предлагаемый способ разрушения целиков с указанной совокупностью признаков обеспечивает достижение результата, заключающегося в снижении затрат на буровзрывные работы посредством снижения энергоемкости разрушения массива целика за счет использования энергии горного давления и воздействия на массив целика динамического касательного поля напряжений.

Получение данного технического результата достигнуто решением задачи на изобретательском уровне, в частности, образованием нескольких систем ослабляющих полостей и формированием их на различных уровнях по высоте целика, причем ослабляющие полости системы уровня в плане образуют напротив ослабляющих полостей системы прилежащего уровня, а ослабляющие полости в каждой системе уровня образуют через одну в шахматном порядке, что не следует из известного уровня техники.

Реализация способа разрушения целиков осуществлялась на руднике Абаканского управления следующим образом.

Пример осуществления предлагаемого способа разрушения целиков представляет собой частный случай.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный вид целика вкрест простирания рудного тела, на фиг. 2 - поперечный вид целика по простиранию рудного тела, на фиг. 3 - целик в плане, на котором в качестве примера представлена схема расположения скважинных и камерных зарядов ВВ и схема формирования двух систем ослабляющих полостей на различных уровнях с их образованием на компенсационном пространстве и породе ранее обрушенного блока при системе разработки этажного обрушения.

Способ осуществляется следующим образом. Целик 1 встречно обуривают рядами нисходящих 2 и восходящих 3 скважин (пучков скважин) с верхнего 4 и нижнего 5 буровых горизонтов. Величина недобура в зависимости от взрываемости руд принимается (2-5) d_конд, где d_конд - диаметр кондиционного куска.

Известными способами определяют места расположения камерных зарядов ВВ. В указанных местах проходят восстающую выработку 6, например, секционным взрыванием глубоких скважин. По окончании бурения встречно-направленных скважин 2, 3 и проходки восстающих горных выработок 6 приступают к созданию удлиненных зарядов ВВ в скважинах 2, 3 и камерных зарядов ВВ в восстающих выработках 6.

При этом предполагают создать две системы ослабляющих полостей на различных уровнях: первый - на уровне нисходящих 2 скважин (верхний уровень), второй - на уровне восходящих 3 скважин (нижний уровень).

Взрывание зарядов ВВ во встречно-направленных скважинах 2, 3 и камерных зарядов ВВ в восстающих выработках 6 производят в определенной последовательности. Вначале взрывают короткозамедленно заряды ВВ в восходящих 3 и нисходщих 2 скважинах и образуют ослабляющие полости 7 системы верхнего и 8 - нижнего уровней на отрезную щель 9 и породы ранее обрушенного блока 10. Ослабляющие полости 7 и 8 в каждой системе верхнего и нижнего уровней образуют через одну в шахматном порядке. При этом ослабляющие полости 7 системы верхнего уровня образуют напротив ослабляющих полостей 8 системы прилежащего нижнего уровня.

После образования систем ослабляющих полостей 7 и 8 верхнего и нижнего уровней взрывают камерные заряды ВВ в восстающих выработках 6.

Снижение энергоемкости разрушения массива целика обуславливается тем, что при образовании ослабляющих полостей в каждой системе через одну в шахматном порядке взрывы зарядов ВВ образуют несимметричное динамическое касательное поле напряжений, под воздействием которого массив целика теряет свою прочность (А. с. СССР 1547476, Миндели Э.О., Мохначев М.П. "Метод и исследование поведения горных пород при пульсирующем режиме нагружения". Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, Новосибирск, Наука, 1971, 1, стр. 18-25) и тем самым снижается энергоемкость разрушения оставшегося массива целика взрывом камерных зарядов ВВ. Более того, после образования ослабляющих полостей 7, 8 в каждой системе целик принимает "пружинообразную" форму и в его массиве происходит перераспределение напряжений, действующих с торцов целика σ_mах с образованием обширных зон растягивающих напряжений, в поле которых процесс разрушения камерными зарядами ВВ происходит менее энергоемко, чем при разрушении изолированных участков массива в техническом решении прототипа (Ханукаев А.Н. и др. "Динамическая прочность на разрыв при взрыве в условиях предварительно напряженного состояния породы". Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, Новосибирск, Наука, 1976, 2, стр. 49-53).

Образование нескольких систем ослабляющих полостей и формирование их на различных уровнях по высоте целика, а также образование ослабляющих полостей 7 системы верхнего уровня в плане напротив ослабляющих полостей 8 системы прилежащего нижнего уровня призваны формировать в средней части целика по высоте обширные зоны касательных напряжений от веса налегающих пород γН. При этом известно, что сопротивление материала на срез на порядок ниже, чем сжимающие нагрузки. Этот факт предопределяет снижение энергоемкости взрывного разрушения области недобура встречно-направленных скважин 2 и 3 в центральной части целика.

Предлагаемое расположение зарядов ВВ в целике и очередность их взрывания обеспечивает значительное снижение затрат на буровзрывные работы (отбойку) за счет снижения объема буровых работ, сокращения расхода ВВ и СВ.

Предлагаемый способ разрушения целиков промышленно применим в горнодобывающей промышленности при взрывном дроблении полезных ископаемых скважинными и камерными зарядами ВВ.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых взрывным способом для разрушения межкамерных, подзавальных целиков рудных залежей, а также этажного обрушения блоков в условиях повышенного давления. Способ включает бурение в целике скважин с размещением в них зарядов ВВ, проходку восстающих с размещением в них камерных зарядов ВВ, последовательное взрывание с образованием системы противолежащих ослабляющих полостей на две противоположные поверхности обнажения целика и окончательное разрушение целика взрыванием камерных зарядов ВВ. Образуют несколько систем ослабляющих полостей и формируют их на различных уровнях по высоте целика, причем ослабляющие полости системы уровня в плане образуют напротив ослабляющих полостей системы прилежащего уровня, а ослабляющие полости в каждой системе уровня образуют через одну в шахматном порядке. Изобретение позволяет снизить затраты на отбойку. 3 ил.

Способ разрушения целиков включающий бурение в целике скважин с размещением в них зарядов ВВ, проходку восстающих с размещением в них камерных зарядов ВВ, последовательное взрывание с образованием системы противолежащих ослабляющих полостей на две противоположные поверхности обнажения целика и окончательное разрушение целика взрыванием камерных зарядов ВВ, отличающийся тем, что образуют несколько систем ослабляющих полостей и формируют их на различных уровнях по высоте целика, причем ослабляющие полости системы уровня в плане образуют напротив ослабляющих полостей системы прилежащего уровня, а ослабляющие полости в каждой системе уровня образуют через одну в шахматном порядке.