СПОСОБ БУРОВЗРЫВНОЙ ОТБОЙКИ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 2005 года по МПК F42D3/04 F42D5/04 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам буровзрывной отбойки горных пород, и может быть использовано при отбойке пород на земной поверхности, при отбойке руд в подземных условиях, а также при проходке подземных горных выработок.

Известен способ буровзрывной отбойки горных пород, включающий бурение скважин с последующим их заряжанием зарядами ВВ и короткозамедленным взрыванием скважинных зарядов [1].

Недостатком этого способа является возможность преждевременного взрывания скважинных зарядов, что вызывает ухудшение дробления горной породы, увеличение сейсмического воздействия на окружающую среду и обрушение откосов уступов карьера.

Известен способ буровзрывной отбойки горных пород, включающий бурение скважин с последующим их заряжанием зарядами ВВ, короткозамедленным взрыванием, применением контурного ряда зарядов и регистрацией сейсмических колебаний [2]. Этот способ принят за прототип.

В данном способе при превышении допустимого уровня сейсмического воздействия на массив горных пород уменьшают массу зарядов в группах, что приводит к ухудшению качества дробления горной породы. Кроме того, этот способ обладает также недостатками, указанными выше в аналоге.

Задачей изобретения является обеспечение необходимой степени дробления горной породы при допустимом (расчетном) уровне сейсмического воздействия на окружающую среду и сохранности откосов уступов.

Это достигается тем, что в способе буровзрывной отбойки горных пород, включающем бурение скважин с последующим их заряжанием зарядами ВВ, короткозамедленным взрыванием и регистрацией сейсмических колебаний, определяют зону с максимальным количеством одновременно взорванных скважинных зарядов на одном блоке по максимальному превышению величины амплитуды скорости сейсмических колебаний над заданным ее значением на сейсмограмме, затем увеличивают интервалы времени срабатывания между соседними зарядами на следующем блоке относительно интервалов времени - в зоне предыдущего блока с максимальной амплитудой скорости сейсмических колебаний, превышающей заданный уровень, с последующей корректировкой интервалов замедления срабатывания остальных зарядов блока, причем увеличение интервалов замедления срабатывания зарядов на последующих блоках продолжают до обеспечения заданного уровня сейсмического воздействия на массив горных пород.

На фиг.1 показана схема расположения скважин на уступе.

На фиг.2 показана схема взрывной сети.

На фиг.3 и 4 даны сейсмограммы взрывов на двух блоках карьера.

Карьер отрабатывают блоками 1, на каждом из которых бурят несколько рядов вертикальных скважин 2 с последующим их заряжанием зарядами ВВ 3, монтажом взрывной сети 4 со скважинными и поверхностными замедлителями 5, 6, коммутацией зарядов ВВ в каждом ряду и короткозамедленным их взрыванием с помощью детонатора 7. При этом регистрируют возникающие колебания посредством сейсмического регистратора 8, установленного на заданном расстоянии R от блока (см. фиг.1). В процессе взрывания скважинных зарядов в некоторых случаях происходит квазиодновременное их взрывание, т.е. несколько зарядов попадают по своим замедлениям во временной допуск интервала разброса для скважинных замедлителей. При этом наблюдается стохастическая картина явления с разными допусками интервалов замедлений по каждой скважине, а суммарный сейсмический эффект воздействия может быть оценен только по анализу сейсмограммы взрыва на блоке. На сейсмограмме определяют зоны с одновременно взорванными зарядами по превышению амплитуд скоростей колебаний над заданным их значением, при котором энергия взрывной волны обеспечивает необходимую степень дробления горной породы при сохранении устойчивости откосов уступов и сейсмическом воздействии на окружающую среду в допустимых пределах. Уровень такой энергии определяют по известной методике [3]. Далее выбирают зону с максимальным количеством одновременно взорванных скважинных зарядов по максимальному превышению величины амплитуды скорости сейсмических колебаний над заданным ее уровнем. В этой зоне формируется взрывная волна с максимальной энергией, приводящая к обрушению откосов уступов и негативному воздействию на окружающую среду. Взрывные волны с амплитудами скоростей, превышающими заданный уровень, также могут привести к обрушению откосов. Количество одновременно взорванных зарядов ВВ в данной зоне определяют методом обратного счета по коэффициенту сейсмичности, расстоянию от блока 1 до регистратора 8, максимальному значению амплитуды скорости сейсмических колебаний, по которым вычисляют максимальную массу одновременно взорванных зарядов, и массе одного заряда. Для обеспечения заданного уровня сейсмического воздействия на горную породу на следующем блоке увеличивают интервалы времени срабатывания между соседними зарядами относительно интервалов времени в зоне предыдущего блока с максимальной взрывной энергией, соответствующей максимальному значению амплитуды скорости сейсмических колебаний, превышающей заданный уровень, с последующей корректировкой интервалов замедления остальных зарядов блока. Увеличение интервала срабатывания близлежащих скважинных зарядов пропорционально количеству одновременно взорванных зарядов ВВ в зоне с максимальной взрывной энергией и должно быть больше суммарного максимально допустимого отклонения времен срабатывания двух соседних зарядов. Это увеличение временного интервала устанавливают эмпирически для конкретных горно-геологических условий. При возникновении одновременных взрывов зарядов на последующих блоках с сейсмическим воздействием, превышающим заданный уровень, продолжают аналогично увеличивать интервалы замедления взрывов до обеспечения заданного уровня сейсмического воздействия на массив горных пород и окружающую среду.

Пример реализации способа.

На карьере "Восточный" Олимпиадинского ГОКа ЗАО "Полюс" взрывное дробление блока осуществляют скважинными зарядами ВВ, расположенными в десяти рядах по две группы в ряду с двумя зарядами в группе, и двумя единичными зарядами ВВ при расстоянии между рядами а=6,5 м и расстоянии между скважинными зарядами b=6,5 м. Породы кварц-слюдисто-карбонатные с коэффициентом крепости по М.М.Протодьяконову ƒ=10...12.

В качестве ВВ используют граммонит 79/21. Взрывание осуществляют по клиновой схеме с использованием системы инициирования неэлектрического взрывания (СИНВ). Взрывание осуществляют одновременным срабатыванием зарядов в группе с интервалом замедления, равным 42 мс между взрывами групп в одном ряду, и интервалом замедления 67 мс между взрывами скважинных зарядов в соседних рядах (см. схему взрывания скважинных зарядов на фиг.2). Максимальное отклонение интервалов срабатывания поверхностного замедлителя типа СИНВ-П от номинала составляет по паспортным данным ±9,2 мс и скважинного замедлителя типа СИНВ-С -±24 мс. При взрывании зарядов ВВ по указанной схеме регистрируют сейсмические колебания посредством регистратора сейсмических сигналов типа "Дельта-ГЕОН-02". По амплитудам скоростей сейсмических колебаний, превышающих заданный уровень сейсмического воздействия на горные породы, определяют зоны с одновременно взорванными зарядами. В данном случае заданный уровень сейсмического воздействия на горные породы соответствует значению амплитуды скорости колебаний от одновременного взрыва двух скважинных зарядов, которое определяют по сейсмограмме и оно равно V=5,2 см/с (см. фиг.3).

Далее определяют количество одновременно взорванных зарядов в зоне с максимальной амплитудой V_max сейсмических колебаний. По величине амплитуды скорости сейсмических колебаний от взрыва двух зарядов V₁=5,2 см/с, массе двух зарядов Q₁=500 кг, расстоянию R=170 м от взрываемого блока до регистратора для данных горно-геологических условий определяют коэффициент сейсмичности по формуле

После чего определяют общую массу Q_max зарядов ВВ, равную , которая вызвала сейсмические колебания с максимальной амплитудой скорости, вычисляемой также по сейсмограмме по трем осям (см. фиг.3) и равной

и соответственно .

Зная массу одного заряда Q₁, равную 250 кг, определяют количество одновременно взорванных зарядов n в зоне с максимальной амплитудой скорости сейсмических колебаний

При этом своевременно (с заданным замедлением) взорвано только 2 заряда, а остальные заряды - 16 взорваны квазиодновременно, что превысило в 8 раз расчетное количество зарядов в группе. На следующем блоке увеличивают интервал времени срабатывания между соседними скважинными зарядами до 109 мс, а интервал замедления взрывов между рядами был сохранен и равен 67 мс. После взрыва зарядов ВВ этого блока максимальное значение амплитуды скорости колебаний на расстоянии 200 м составило 1,1 см/с. Из сейсмограммы этого взрыва следует, что величина амплитуды скорости колебаний не превышает заданный ее уровень при одновременном взрыве двух скважинных зарядов (см. фиг.4). В результате проведенных буровзрывных работ по данному способу обеспечена степень дробления взорванной горной массы в соответствии с действующими нормами и минимизировано сейсмическое воздействие на окружающую среду.

Источники информации

1. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом (взрывные технологии в промышленности). - М.: Изд. МГГУ, 1994, с.154-159.

2. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. - М.: Изд. МГГУ, 1992, с.403-410 (прототип).

3. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. - М.: Недра, 1976, с.228.

Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отбойке пород на земной поверхности, при отбойке руд в подземных условиях и при проходке подземных горных выработок. Сущность изобретения: способ буровзрывной отбойки горных пород включает бурение скважин с последующим их заряжанием зарядами ВВ, короткозамедленным взрыванием и регистрацией сейсмических колебаний на одном блоке. Затем определяют зону с максимальным количеством одновременно взорванных скважинных зарядов на этом блоке по амплитуде скорости, превышающей заданный уровень на сейсмограмме. После чего увеличивают интервалы срабатывания между соседними зарядами на следующем блоке с учетом полученных результатов измерений на предыдущем блоке. Изобретение обеспечивает необходимую степень дробления горной породы при допустимом уровне сейсмического воздействия на окружающую среду. 4 ил.

Способ буровзрывной отбойки горных пород, включающий бурение скважин с последующим их заряжанием зарядами ВВ, короткозамедленным взрыванием и регистрацией сейсмических колебаний, отличающийся тем, что определяют зону с максимальным количеством одновременно взорванных скважинных зарядов на одном блоке по максимальному превышению величины амплитуды скорости сейсмических колебаний над заданным ее значением на сейсмограмме, затем увеличивают интервалы времени срабатывания между соседними зарядами на следующем блоке относительно интервалов времени - в зоне предыдущего блока с максимальной амплитудой скорости сейсмических колебаний, превышающей заданный уровень, с последующей корректировкой интервалов замедления срабатывания остальных зарядов блока, причем увеличение интервалов замедления срабатывания зарядов на последующих блоках продолжают до обеспечения заданного уровня сейсмического воздействия на массив горных пород.