СПОСОБ ОТРАБОТКИ ВЫСОКИХ УСТУПОВ Российский патент 2004 года по МПК E21C41/00 F42D5/05 

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к разработке крепких горных пород в стесненных условиях, когда необходимо исключить разброс взрываемой горной массы под откос высоких уступов - при расконсервации временно нерабочих бортов глубоких карьеров, разноске бортов глубоких скальных выемок в дорожном строительстве и т.д.

Так, на глубоких карьерах Якутии, добывающих алмазы, возникает значительное усложнение организации непрерывной грузотранспортной связи добычных уступов с поверхностью при одновременном ведении горных работ в промежуточном и реконструируемом контурах, что обусловлено заваливанием спиральных съездов и берм взорванной горной массой при массовых взрывах на высоту уступа в зоне разноса борта. В связи с этим нарушается ритмичность работы карьеров по добыче руды, увеличиваются простои по организационным причинам. Объемы сваливаемых в промежуточный контур вскрышных пород составляют 8,3 м³ с 1 м² обнаженной поверхности борта и достигают 8% от общего объема работ по реконструкции [1]. Необходимо изыскивать такие способы разноски бортов, чтобы взрываемая горная масса оставалась на месте взрыва, а разлет породы с откоса уступа в сторону выработанного пространства был минимален. Способ взрывания в зажатой среде на подпорную стенку со стороны откоса уступа, исключающий разлет кусков с откоса уступа, неприемлем из-за отсутствия достаточной ширины площадок.

Наиболее распространенным способом снижения разлета кусков горной породы при взрывном дроблении является установка над взрываемой поверхностью специальных укрытий различных конструкций [2]. Основными их недостатками являются предотвращение разлета кусков только с площадки уступа, в то время как значительный выброс горной массы идет с откоса взрываемого уступа.

Известен вид укрытия в виде матов, изготовленных из отходов якорных цепей, данная конструкция имеет рабочий орган, воспринимающий воздействие взрыва, в виде звеньев якорной цепи, способных пропускать газы взрыва, снижая этим ударное воздействие на укрытие. Эластичность цепных матов при вспучивании породы от взрыва не позволяет отрываться отдельным кускам от общей массы, разрыхленная горная масса плотно обхватывается матом и удерживается им в компактном состоянии. Инерционное сопротивление компактной массы породы, усиленное массой укрытия, уравновешивает силу взрывного удара. Этим и объясняется полное отсутствие разлета отдельных кусков, а вся разрыхленная горная масса подбрасывается взрывом на 1-5 м вверх и падает обратно [3].

Наиболее близким по существу решаемой задачи является способ взрывной отработки уступов, согласно которому производят разделение высокого уступа на слои, бурят в каждом слое взрывные скважины, осуществляют их заряжание, причем крайний ряд взрывных скважин заряжают уменьшенным зарядом, производят взрывание и последующую выемку взорванных пород [4].

Недостатком этого способа является большой разлет кусков взорванной горной массы под откос уступа.

Решаемая задача изобретения - исключение разлета кусков породы под откос высоких уступов при взрывных работах и выемке горной массы.

Поставленная задача достигается тем, что в способе отработки высоких уступов, согласно которому производят разделение высокого уступа на слои, бурят в каждом слое взрывные скважины, осуществляют их заряжание, причем крайние от бокового откоса взрывные скважины заряжают уменьшенным зарядом, производят взрывание и последующую выемку взорванных пород, согласно изобретению высоту слоев при их разделении выполняют не превышающей высоты черпания выемочного оборудования, при этом каждый слой подготавливают к взрывному рыхлению и выемке, для чего на боковом откосе высокого уступа на уровне подошвы взрываемого слоя устанавливают анкеры, соединяют их поверху несущей связью и закрепляют на ней верхнюю часть полотна легкого плетеного мата, нижняя часть которого фиксируется утяжелителем на подошве нижнего слоя, затем во взрываемом слое бурят и заряжают взрывные скважины, на всех открытых поверхностях взрываемого участка слоя размещают укрытие, выполненное из газопроницаемых тяжелых цепных матов для исключения разлета кусков породы при взрыве, при этом укрытие бокового откоса опускают под легкий плетеный мат и производят взрыв слоя, после взрыва укрытие снимают и производят выемку взорванной горной массы торцовым забоем, при подготовке к взрыву следующего нижележащего слоя высокого уступа из-под легкого плетеного мата выбирают скопившуюся горную массу, освобождая пространство для нового цикла работ, уменьшают его длину на высоту подготавливаемого к взрыву слоя и закрепляют верхнюю часть полотен легкого плетеного мата на несущей связи анкеров, вновь установленных на уровне подошвы взрываемого слоя.

Укрытие торцевой поверхности взрываемого участка слоя выполняют подпорной стенкой из неубранной горной массы.

Укрытие торцевой и верхней поверхности взрываемого участка слоя выполняют мобильной установкой для локализации взрыва.

На фиг.1 схематично изображена реализация способа при выполнении укрытия из газопроницаемых тяжелых цепных матов; на фиг.2 - то же при укрытии торцевой части взрываемого слоя горной массой; на фиг.3 - то же при укрытии верхней и торцевой части взрываемого слоя мобильной установкой; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.1.

Способ отработки высоких уступов осуществляют следующим образом.

Высокий уступ на карьере или дорожной выемке в скальных породах разделяют по высоте на слои 1, не превышающие высоту черпания выемочного оборудования (см. фиг.1-3), и подготавливают каждый слой к взрывному рыхлению и выемке. Вначале его готовят к выемке, для чего на боковом откосе 2 взрываемого слоя 1 на уровне подошвы 3 устанавливают анкеры 4, соединяют их поверху несущей связью 5, и закрепляют на ней верхнюю часть нескольких соединенных боковыми частями полотен легкого плетеного мата 6, выполненных, например, из пропиленовых волокон, такие маты широко применяют в зарубежной практике для укрытия взрываемых участков [5]. Нижняя часть каждого полотна легкого плетеного мата 6, ширина которого соответствует ширине взрываемого блока слоя 1, фиксируется утяжелителем 7 на подошве 3 нижнего слоя 1 высокого уступа, и за счет этого он расстилается по всей длине бокового откоса 2 высокого уступа, прилегая к нему ниже анкеров 4 вплотную. Создается как бы мягкий сплющенный мешок с открытым приемным отверстием, при этом по ширине он опережает взрываемый блок на одно-два полотна. На этом подготовка к выемке пород слоя 1 завершается.

Затем слой 1 обуривают взрывными скважинами 8 (см. фиг.4) и производят их зарядку. При этом крайние от бокового откоса взрывные скважины 8 заряжают уменьшенным зарядом выпирающего действия, при котором энергия взрыва окажется достаточной для смещения породы в сторону свободной поверхности, причем это смещение охватит всю толщу породы между зарядом и поверхностью и будет сопровождаться ее дроблением с выпучиванием, без разброса [6].

После зарядки взрывных скважин 8 слой 1 готовят к взрыву, для этого на всех открытых поверхностях взрываемого участка слоя 1 - верхней части 9, торцевой части 10 и боковом откосе 2 размещают газопроницаемое укрытие из тяжелых цепных матов 11, выполненных, например, из обрывков якорных цепей, укладывая их, например, с помощью крана так, чтобы края матов располагались на 1,5-2 м далее края взрываемого участка слоя (см. фиг.1); или в качестве укрытия торцевой части 10 взрываемого слоя 1 используют подпорную стенку из неубранной горной массы 12 (см. фиг.2); или в качестве укрытия верхней части 9 и торцевой части 10 взрываемого слоя 1 используют мобильную установку для локализации взрыва 13, например, аналогичную описанной в [7] (см. фиг.3). Во всех случаях нижний край тяжелого цепного мата 11 на боковом откосе 2 взрываемого слоя 1 размещается ниже верхнего края полотна легкого плетеного мата 6 (см. фиг.4).

При поочередном взрыве зарядов рыхления основная доля энергии взрыва расходуется на дробление горных пород и смещение газопроницаемых тяжелых цепных матов 11, горной массы 12 или элементов укрытия установки для локализации взрыва 13. Эластичность цепных матов при вспучивании породы от взрыва не позволяет отрываться отдельным кускам от общей массы, разрыхленная горная масса плотно обхватывается матом и удерживается им в компактном состоянии. Инерционное сопротивление компактной массы породы, усиленное массой укрытия из цепных матов, уравновешивает силу взрывного удара. Высота подбрасывания породы с укрытием из газопроницаемых тяжелых цепных матов 11 зависит только от толщины взрываемого слоя и коэффициента разрыхления породы, поскольку от последнего зависит величина вспучивания породы после ее разрыхления. Отдельные куски горной массы из-под тяжелого цепного мата 11 на боковом откосе 2 могут скатиться под полотно легкого плетеного мата 6 в зазор, образованный анкерами 4, и плавно сползают под полотном легкого плетеного мата 6 по боковому откосу 2, скапливаясь у утяжелителя 7. При этом за счет трения о поверхность полотна легкого плетеного мата 6 и боковой откос 2 исключается скачкообразное перемещение кусков по склону, приводящее к их далекому падению.

После взрыва укрытия снимают со взорванной части слоя 1 и начинают выемку взорванной горной массы экскаватором или погрузчиком при высоте навала, равной высоте черпания, что обеспечит существенно меньшую подвижку горной массы и снизит количество кусков породы, скатывающихся под полотно легкого плетеного мата 6. Направление отработки слоя 1 показано на фиг.1 стрелкой.

После выемки взорванной горной массы может быть оставлена подпорная стенка из неубранной части горной массы, и способ будет развиваться по сценарию фиг.2 - укрытие из газопроницаемых тяжелых цепных матов 11 размещается только на верхней части 9 и боковом откосе 2 взрываемого слоя 1. Если горная масса убрана полностью, способ будет развиваться по сценарию фиг.3 - укрытие из газопроницаемых тяжелых цепных матов 11 размещается только на боковом откосе 2 или по сценарию фиг.1 - укрытие из газопроницаемых тяжелых цепных матов 11 размещается на всех свободных поверхностях слоя 1. При всех вариантах развития работ на этом слое снова на боковом откосе 2 взрываемого слоя на уровне подошвы 3 устанавливают анкеры 4, соединяют их поверху несущей связью 5 и закрепляют на ней верхнюю часть следующих одного-двух полотен легкого плетеного мата 6, затем соединяют их боковую часть с установленными ранее полотнами, сохраняя опережение укрытия бокового откоса 2 относительно взрываемого участка слоя 1. Затем весь цикл работ по взрыванию и выемке данного слоя 1 повторяется.

При подготовке к выемке следующего, нижележащего, слоя 1 высокого уступа на подошве высокого уступа приподнимают утяжелитель 7, например, краном и выбирают скопление горной массы, например, ковшовым погрузчиком, освобождая пространство под легким плетеным матом 6 для нового цикла работ. Затем верхнюю часть полотен легкого плетеного мата 6 снимают на высоту подготавливаемого к взрыву слоя и повторяют процесс его закрепления на анкерах 4 вышеописанным приемом. При взрывании самого нижнего слоя высокого уступа укрытие бокового откоса 2 взрываемого слоя пород выполняется только тяжелым цепным матом 11 (см. фиг.3).

Таким образом, заявляемый способ отработки высоких уступов обеспечивает послойную отбойку и выемку горных пород высоких уступов торцевым забоем без разброса кусков под откос уступа, позволяя тем самым решить поставленную задачу.

Источники информации

1. Андросов А.Д. Развитие технологии реконструкции глубоких карьеров Якутии. - Новосибирск: Наука, 1991. - 103 с.

2. Инструкция по производству взрывных работ с защитными укрытиями. М.: ЦПЭС, 1987.

3. Авдеев Ф.А., Южаков С.В. Новый вид защиты от разлета кусков породы при взрывах. //Взрывное дело №61/18. - М.: Недра, 1966. - С. 218-223.

4. Способ взрывной отработки уступов: Авт. свид. СССР №1707201, Е 21 С 41/26, Е 21с 37/00, 1992 (прототип).

5. Аверьянов В.И., Добрынин А.А. Взрывные работы вблизи городских и промышленных объектов //Горный журнал. 1999 №11. - С. 78-80.

6. Демидюк Г.П. Применение энергетического принципа к расчету скважинных зарядов на карьерах. //Взрывное дело №62/19. - М.: Недра, 1967. - С. 36-51.

7. Патент Российской Федерации №2163347, МКИ 7 F 42 D 5/045.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к разработке крепких горных пород в стесненных условиях, когда необходимо исключить разброс взрываемой горной массы под откос высоких уступов - при расконсервации временно нерабочих бортов глубоких карьеров, разноске бортов глубоких скальных выемок в дорожном строительстве и т.д. Цель изобретения - исключение разлета кусков горной массы при взрывных работах и выемке под откос высоких уступов. Способ отработки высоких уступов включает бурение, зарядку взрывных скважин, их взрывание и последующую выемку взорванных пород. Новым в способе является исключение разлета кусков породы при взрыве укрытием взрываемого слоя пород, а скатывание кусков породы под откос при выемке производится под легкий плетеный мат. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ отработки высоких уступов, согласно которому производят разделение высокого уступа на слои, бурят в каждом слое взрывные скважины, осуществляют их заряжание, причем крайние от бокового откоса взрывные скважины заряжают уменьшенным зарядом, производят взрывание и последующую выемку взорванных пород, отличающийся тем, что высоту слоев при их разделении выполняют не превышающей высоты черпания выемочного оборудования, при этом каждый слой подготавливают к взрывному рыхлению и выемке, для чего на боковом откосе высокого уступа на уровне подошвы взрываемого слоя устанавливают анкеры, соединяют их поверху несущей связью и закрепляют на ней верхнюю часть полотна легкого плетеного мата, нижняя часть которого фиксируется утяжелителем на подошве нижнего слоя, затем во взрываемом слое бурят и заряжают взрывные скважины, на всех открытых поверхностях взрываемого участка слоя размещают укрытие, выполненное из газопроницаемых тяжелых цепных матов для исключения разлета кусков породы при взрыве, при этом укрытие бокового откоса опускают под легкий плетеный мат и производят взрыв слоя, после взрыва укрытие снимают и производят выемку взорванной горной массы торцовым забоем, при подготовке к взрыву следующего нижележащего слоя высокого уступа из-под легкого плетеного мата выбирают скопившуюся горную массу, освобождая пространство для нового цикла работ, уменьшают его длину на высоту подготавливаемого к взрыву слоя и закрепляют верхнюю часть полотен легкого плетеного мата на несущей связи анкеров, вновь установленных на уровне подошвы взрываемого слоя.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что укрытие торцевой поверхности взрываемого участка слоя выполняют подпорной стенкой из неубранной горной массы.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что укрытие торцевой и верхней поверхности взрываемого участка слоя выполняют мобильной установкой для локализации взрыва.