СПОСОБ ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ РУДНЫХ МАССИВОВ ТРЕЩИННО-ДАЙКОВОЙ РЕШЕТЧАТОЙ СТРУКТУРЫ Российский патент 2004 года по МПК E21C41/22 F42D3/04 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на подземных горных работах при разработке рудных массивов субвертикальной трешинно-дайковой решетчатой структуры.

Известный способ отбойки полезных ископаемых включает многорядное бурение скважин, их заряжание взрывчатым веществом с дифференцированным распределением энергии ВВ в зависимости от отбиваемого массива горных пород каждым зарядом (а.с. №1113655).

Недостатком известного способа является отсутствие учета тектонических зон в массиве, образуемых дайками и минерализованными трещинами, экранирующими действие ударной волны, и, как следствие, энергия взрыва распределяется в массиве неравномерно, не точно рассчитывается отбиваемый объем горных пород каждым зарядом и образуются участки, существенно различающиеся по величине энергии ударной волны, действующей на взрываемый массив: слабоэнергоемкие с отсутствием дробящего действия взрыва и сильноэнергоемкие с излишним передрабливанием массива горных пород.

Известны способы взрывной отбойки пучковыми скважинными зарядами взрывчатого вещества, в которых параллельно сближенные скважины располагают на расстоянии 2-3 диаметров друг от друга в количестве 6-8 скважин в пучке, а пучки скважинных зарядов располагают по геометрической сетке от 3× 4 до 6× 6 м параллельно сближенными или одиночными скважинными зарядами ВВ, энергию взрыва распределяют равномерно на весь обрушаемый массив (а.с. №160134; В.Н.Мосинец и др. Разрушение горных пород. М: Недра, 1975 г., с.166, 167).

Недостатком указанного способа является равномерное распределение энергии взрыва в отбиваемом массиве, тогда как, в рудном массиве трещинно-дайковой решетчатой структуры естественные экранирующие тектонические зоны ограничивают действие ударной волны, образуя при взрыве участки разной энергоемкости.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ взрывного разрушения рудных массивов (Справочник взрывника, Москва. Недра, 1988, стр.270), включающий получение геологической документации, отстройку трещинно-дайковой решетчатой структуры рудного массива, образованной пострудными субвертикальными дайками и минерализованными трещинами, представляющими экранирующие поверхности для действия взрывной волны, бурение скважин или пучков скважин, их заряжание и взрывание.

Недостатком данного способа является бурение скважин по симметричной схеме, заряжание и взрывание скважин в соответствие со схемой без учета имеющихся в массиве даек и минерализованных трещин, которые при отбойке экранируют действие взрывной волны.

Единым техническим результатом предлагаемого технического решения является обеспечение равномерного и качественного дробления массива горных пород.

Указанный единый технический результат достигается тем, что в известном способе взрывного разрушения рудного массива, включающем получение геологической документации, отстройку трещинно-дайковой решетчатой структуры рудного массива, образованной пострудными субвертикальными дайками и минерализованными трещинами, представляющими экранирующие поверхности для действия взрывной волны, бурение скважин или пучков скважин, их заряжание и взрывание, образуют компенсационные камеры и осуществляют короткозамедленное взрывание скважин или пучков скважин в рудном массиве на компенсационные камеры и зажатую среду, при этом компенсационные камеры образуют внутри отдельного структурного блока, а скважины в блоке взрываются поочередно с учетом расположения даек и минерализованных трещин, заряд взрывчатого вещества скважин (Qз) рассчитывают в зависимости от местоположения скважины в массиве, количества обнаженных поверхностей и объемов воронки выброса по математической зависимости

где Кп - эмпирический коэффициент, зависящий от количества плоскостей обнажения, и место положения заряда в блоке;

qo - удельный расход ВВ на отбойку в зависимости от физико-механических свойств и трещиноватости горных пород, кг/м³;

S_Т - теоретическая площадь отбойки, приходящаяся на заряд или группу зарядов ступени замедления, ограниченная искусственными обнаженными поверхностями, м²;

S_Д - дополнительная площадь отбойки, приходящаяся на заряд, или группу зарядов ступени замедления, ограниченная естественными обнаженными поверхностями, увеличивающая (знак +) или уменьшающая (знак -) теоретическую площадь отбойки (S_Т), м²;

Н - высота отбиваемого слоя горного массива, м,

при этом скважины, расположенные в центральной части блока между зажатой средой и компенсационными камерами, взрываются в последнюю очередь. Взрывание скважин в блоке поочередно позволяет учитывать расположение компенсационных камер, даек и минерализованных трещин и исключить случаи отбойки объемов руды, в которых экранирующие поверхности даек и минерализованных трещин расположены между взрывной скважиной и зажатой средой или компенсационной камерой. Распределение зарядов ВВ в объемах, учитывающих дополнительные площади, ограниченные дайками и минерализованными трещинами, позволяет дифференцировать энергию ВВ в массиве равномерно по энергоемкости.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен план бурового горизонта; на фиг.2 изображены схема коммутации скважин (пучков скважин) и распределение площадей отбойки по группам ступеней замедления.

Способ осуществляется следующим образом.

Проходят нарезные выработки 1 бурового горизонта, бурят вертикальные скважины 2 в соответствии с проектом массового взрыва, документируют дайки 3 и минерализованные трещины 4, разделяют массив на структурные блоки 5, внутри структурных блоков формируют компенсационные камеры 6, составляется схема коммутации скважин 2, сгруппированных по ступеням замедления 8 (0, I, II, III и т.д.) со стороны зажатой среды 9 и компенсационных камер 6, каждой предыдущей группой ступеней замедления 8 образуются естественные поверхности обнажений даек 3 и минерализованных трещин 4. Заряды ВВ (Qз) в рудном блоке рассчитываются с учетом теоретической 11 и дополнительных 12 площадей отбойки, при этом теоретические площади отбойки 11 ограничиваются искусственными плоскостями обнажений 13, дополнительные площади отбойки 12 ограничиваются естественными плоскостями даек 3 и минерализованных трещин 4. В нулевой группе ступеней замедления 8 скважинами номер 1, 2, 3, 4, 7 "отбиваются" теоретическая площадь (S_Т)₀ и дополнительные площади S₁ и S₂, при этом масса каждого заряда составляет (на примере Таштагольского рудника):

Q₁=K’_П×_{qo×S’Т×Н=1,52× 1,2× 14,4× 60=1576 кг}

Q₂=K’’_П×_{qo×S’’Т×Н=1,23× 1,2× 21,6× 60=1912 кг}

Q₃=K’’_П×_{qo×S’’’Т×Н=1,23× 1,2× 36× 60=3188 кг}

Q₄=K’’_П×_{qo×(S’’Т+S1)× Н=1,23× 1,2× (21,6+12)=2976 кг}

Q₇=K’_П×_{qo×(S’Т+S2)× Н=1,52× 1,2× (14,4+4)× 60=3060 кг,}

где К’_П, К’’_П - соответственно эмпирические коэффициенты для зарядов с одной плоскостью обнажения, расположенные в торцевой и центральной частях блока;

S’_Т, S’’_Т, S’’’_Т - соответственно площади отбойки, приходящиеся на заряд в торцевой части блока; на первый заряд от заряда в торцевой части или ограниченный экранирующей поверхностью дайки или минерализованной трещины; на заряд в центральной части блока.

Соответственно в первой группе ступеней замедления 8 - скважинами номер 5, 6, 10, 15 "отбивается" площадь, равная (S_Т)_I–S₁-S₂+S₃+S₅+S₆-S₉+S₁₀+S₁₁, при этом масса каждого зарода составляет

Q₅=K’’’_П×_{qo×(S’’Т-S1)× Н=1× 1,2× (21,6-12)× 60=2419 кг}

Q₆=K’’’_П×_{qo×(S’’Т-S2)× Н=1× 1,2× (21,6-4)× 60=1843 кг,}

где К’’′ _П - эмпирический коэффициент для зарядов с двумя и более плоскостями обнажений и расположенных в центральной части блока.

Q₁₀=K’’_П×_{qo×(Sт’’’+S3+S5)× Н=1,23× 1,2× (36+11+13)× 60=5314 кг}

Q₁₅=K’_П×_{qo×(Sт’+S10-S9)× Н=1,52× 1,2× (14,4+2,5-2)× 60=1631 кг}

Во второй группе ступеней замедления 8 скважинами номер 8, 9, 11, 12, 13, 14 ″ отбивается" площадь (S_Т)_II–S₃-S₅+S₉-S₁₀, в третьей группе ступеней замедления 8 скважинами номер 20, 21, 22, 23 "отбивается" площадь (S_Т)_III–S₁₁+S₁₃+S₁₄+S₇, в III’ группе ступеней замедления 8 скважинами номер 16, 17, 18, 19 ″ отбивается" площадь (S_Т)_III’–S₆-S₇, скважиной номер 24 на площади рудного блока 10, ограниченного первыми тремя рядами скважин 7 со стороны выработанного пространства 9, "отбивается" площадь (S_Т)_IV-S₁₂-S₁₃-S₁₄, аналогично выполняется коммутация скважин 2 и определяются "отбиваемые" площади по группам ступеней замедления 8 в остальной части рудного блока 10, в последнюю ступень замедления коммутируются скважины 2 ступени замедления номер IV, скважины 2 заряжают взрывчатым веществом и короткозамедленно взрывают по скорректированной схеме коммутации взрывных скважин 2, отбивая горный массив в пределах контура рудного тела 14.

Взрывание зарядов скважин с учетом образуемых естественных и искусственных обнаженных поверхностей, дифференциации зарядов ВВ по скважинам в зависимости от объемов отбиваемых воронок выброса обеспечивает:

1) равномерное дробление горных пород за счет эффективного распределения энергии взрыва в массиве;

2) качественное дробление горных пород, поскольку отбойка ведется на обнаженные поверхности, т.е. в поле растягивающих сил, обеспечивающих менее энергоемкий процесс взрыва.

Предлагаемый способ разрушения горных пород позволяет снизить удельный расход ВВ на первичное и вторичное взрывание.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано на подземных горных работах, рудные массивы которых разделяются на структурные блоки, ограниченные экранирующими зонами даек и минерализованных трещин. Изобретение обеспечивает равномерное и качественное дробление массива горных пород. Сущность изобретения: при проходке нарезных буровых выработок и бурении вертикальных скважин получают геологическую документацию, по которой отстраивают трещинно-дайковую решетчатую структуру рудного массива, образуют компенсационные камеры внутри отдельного структурного блока и осуществляют короткозамедленное взрывание скважин или пучков скважин в рудном массиве на компенсационные камеры и зажатую среду с учетом расположения даек и минерализованных трещин. При этом заряд взрывчатого вещества скважин рассчитывают в зависимости от местоположения скважины в массиве, количества обнаженных поверхностей и объемов воронки выброса по математической зависимости, учитывающей высоту отбиваемого слоя горного массива, удельный расход ВВ на отбойку в зависимости от физико-механических свойств и трещиноватости горной породы, теоретической и дополнительной площадей отбойки, приходящихся на заряд или группу зарядов ступени замедления, ограниченных искусственными и естественными обнаженными поверхностями, причем скважины, расположенные в центральной части блока между зажатой средой и компенсационными камерами, взрывают в последнюю очередь. 2 ил.

Способ взрывного разрушения рудных массивов, включающий получение геологической документации, отстройку трещинно-дайковой решетчатой структуры рудного массива, образованной пострудными субвертикальными дайками и минерализованными трещинами, представляющими экранирующие поверхности для действия взрывной волны, бурение скважин или пучков скважин, их заряжание и взрывание, отличающийся тем, что геологическую документацию получают в соответствии с проектом массового взрыва при проходке нарезных буровых выработок и бурении вертикальных скважин, образуют компенсационные камеры и осуществляют короткозамедленное взрывание скважин или пучков скважин в рудном массиве на компенсационные камеры и зажатую среду, при этом компенсационные камеры образуют внутри отдельного структурного блока, а скважины в блоке взрываются поочередно с учетом расположения даек и минерализованных трещин, заряд взрывчатого вещества скважин (Q₃) рассчитывают в зависимости от местоположения скважины в массиве, количества обнаженных поверхностей и объемов воронки выброса по математической зависимости

где К_п - эмпирический коэффициент, зависящий от количества плоскостей обнажения и место положения заряда в блоке;

q_o - удельный расход ВВ на отбойку в зависимости от физико-механических свойств и трещиноватости горных пород, кг/м³;

s_т - теоретическая площадь отбойки, приходящаяся на заряд или группу зарядов ступени замедления, ограниченная искусственными обнаженными поверхностями, м²;

S_д - дополнительная площадь отбойки, приходящаяся на заряд или группу зарядов ступени замедления, ограниченная естественными обнаженными поверхностями, увеличивающая (знак +) или уменьшающая (знак -) теоретическую площадь отбойки (S_т), м²;

Н - высота отбиваемого слоя горного массива, м,

при этом скважины, расположенные в центральной части блока между зажатой средой и компенсационными камерами, взрываются в последнюю очередь.