СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 2007 года по МПК F42D3/04 

Изобретение относится к области взрывного дела и может найти применение при добыче рудных и нерудных материалов на карьерах преимущественно открытым способом.

Разрушение массива прочных скальных пород проводится пока единственным способом - взрывным. При таком способе в массиве бурятся скважины и в них размещаются заряды взрывчатого вещества. Эффективность взрывного разрушения существенно повышается при порядной схеме взрывания (Справочник взрывника. Под ред. Б.Н.Кутузова, М., Недра, 1988, с.244-277. Кутузов Б.Н. Взрывные работы. М., Недра, 1988, 380 с.). Еще одним направлением повышения эффективности является учет блочного строения. Размер элементарного блока рассчитывается по параметрам трещиноватости массива (Г.Г.Кочарян, А.А.Спивак. Динамика деформирования блочных массивов горных пород, М., ИКЦ «Академкнига», 2003, с.188) и учитывается в формуле расчета удельного расхода взрывчатых веществ (Справочник взрывника. Под ред. Б.Н.Кутузова, с.249).

В последующих исследованиях при выборе рациональных режимов короткозамедленного взрывания значительное внимание уделяется учету характера залегания отбиваемых пород. Для проектирования параметров буровзрывных работ сложноструктурных массивов важной и неотъемлемой частью исходной информации является информация о пространственном положении элементов складчатой структуры в пределах взрываемых блоков. Основными инженерно-геологическими характеристиками строения скального массива является азимут (направление) простирания и азимут (направление) падения пород.

В результате теоретических и экспериментальных исследований выявлено уменьшение удельного расхода взрывчатых веществ при направлении фронта волны разрушения вкрест, т.е. перпендикулярно простиранию пород (Ансимов В.Н., Кузнецов В.А., Ряполов А.Н. Взрывная рудоподготовка в зонах сложноструктурных массивов железистых кварцитов. В сб. «Проблемы взрывного дела», № 1 - 2002, МГТУ, М., 2002, с. 72-77).

Зарубежные специалисты при проведении взрывных работ также учитывают инженерно-геологическое строение массива разрабатываемого блока и создают направление фронта волны разрушения вкрест простиранию пород (Барон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США, М., Недра, 1989, с.223).

Такая схема взрывного разрушения пород учитывает только главную систему трещиноватости, т.е. такую систему, где наблюдается наибольшее число трещин на единицу длины.

В реальных геологических массивах отбиваемых блоков может наблюдаться несколько систем трещин, иногда более 5. В этом случае не на все системы трещиноватости осуществляется рациональное взрывное воздействие.

Для обеспечения рационального воздействия предлагается рядное взрывание скважинных зарядов взрывчатого вещества проводить под оптимальным углом к каждой системе. Оптимальность заключается в обеспечении воздействия пропорционально показателю трещиноватости. В этом случае формула для расчета оптимального угла ϕ (град.) имеет вид:

,

где n_i - количество трещин на единицу длины в i-й системе простирания пород;

α_i - угол между направлением простирания i-й и основной систем трещиноватости.

Алгоритм реализации предлагаемого способа включает следующие операции:

- геолого-морфологическое изучение строения массива отбиваемого блока;

- определение параметров системы трещиноватости, т.е погонной плотности трещин, углов простирания и падения слоев пород;

- расчет схемы рядного взрывания;

- проведение взрывных работ по расчетной схеме.

Знак «плюс» или «минус» в расчетной формуле зависит от направления поворота второй и последующей систем трещиноватости относительно первой - главной (основной). Например, если основная система характеризуется величиной 50 тр/п.м, вторая - 40 тр/п.м с поворотом по часовой стрелке на 20°, а третья - 30 тр/п.м с поворотом на 10° против часовой стрелки относительно направления главной системы, угол ϕ будет равен:

.

При таком направлении фронта волны разрушения воздействие на массив по основной системе трещиноватости уменьшается незначительно (менее 1%), но при этом возрастает воздействие в направлении второй системы трещин (более 30%).

Указанный алгоритм используется в проектных схемах взрывной сети при массовых взрывах на карьерах ОАО «Гранит - Кузнечное»

Если при рядном взрываний только вкрест основной системы трещин снижение расхода взрывчатых веществ составляет от 1 до 6 процентов, то предлагаемый способ позволяет дополнительно сократить массу взрывчатых веществ еще на 0,2...0,3 процента. Экономия достигается либо выбором размера сетки скважины либо уменьшением расхода взрывчатых веществ на вторичное дробление.

Изобретение относится к области взрывного дела и может быть применено при добыче рудных и нерудных материалов на открытых карьерах. При рядном взрывании скважинных зарядов при массовых взрывах на открытых карьерах усиление эффектов разрушения достигается выбором направления фронта волны разрушения вкрест простиранию пород отбиваемого блока. При наличии в породах отбиваемого блока нескольких систем трещиноватости предлагается фронт волны разрушения направлять под оптимальным углом к каждой системе. Оптимальный угол рассчитывается по зависимости, учитывающей количество трещин на единицу длины в конкретной системе. Практическое применение предлагаемого способа при массовых взрывах на карьерах ОАО «Гранит-Кузнечное» позволяет дополнительно уменьшать расход взрывчатых веществ на 0,2...0,3 процента.

Способ разрушения горных пород, заключающийся в рядном взрывании скважин с размещением в них взрывчатых веществ таких образом, что фронт волны разрушения направлен под углом к направлению простирания пород с основной системой трещин, отличающийся тем, что в случае нескольких систем трещиноватости, фронт волны разрушения направляют под углом, обеспечивающим оптимальное воздействие на все системы, а угол ϕ между направлением простирания пород с основной системой трещин и направлением фронта волны разрушения рассчитывают по формуле

,

где n_i - количество трещин на единицу длины в i-й системе простирания пород;

α_i - угол между направлением простирания i-й и основной системами трещиноватости.