СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ЗАРЯДА В ОБВОДНЕННЫХ СКВАЖИНАХ Российский патент 2012 года по МПК F42D1/08 F42D3/04 

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам ведения буровзрывных работ на карьерах при формировании комбинированных зарядов в обводненных скважинах, и может быть использовано в различных областях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.

Известен способ раздельного формирования комбинированного заряда ВВ, рассредоточенного по глубине скважины с применением воздушных промежутков высотой до 3-4 м между зарядами или между зарядом и забойкой, выполненной из инертных материалов (см. Ефремов Э.И. Подготовка горной массы на карьерах / Э.И.Ефремов. - М.: Недра. - 1980. - 271 с.).

Недостатком способа является то, что в обводненных скважинах формирование такого комбинированного заряда затруднено, при этом снижается эффективность дробления пород.

Известен также способ формирования заряда ВВ в гидроизоляционной оболочке, предварительно размещенной в обводненной скважине, за счет вытеснения воды более плотным, чем вода ВВ (см. Сеинов Н.П. Технология заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми взрывчатыми веществами / Н.П.Сеинов, Б.С.Валиев // Сб. Взрывное дело №89/46. - М.: Недра. - 1986. - С.204-215).

Недостатки способа в том, что он не позволяет обеспечить эффективное и равномерное дробление горной породы, при этом увеличивается выход негабарита.

Наиболее близким к заявляемому является способ формирования рассредоточенного заряда ВВ в гидроизоляционной оболочке, с созданием воздушных промежутков в обводненной скважине (см. Пат. РФ №2306523, МПК F42D 1/08, опубл. 20.09.2007, Бюл. №26).

Этот способ также не позволяет обеспечить эффективное и равномерное дробление горной породы по всей высоте уступа и уменьшить удельный расход взрывчатого вещества.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности взрывного дробления горных пород и снижение выхода негабарита за счет формирования в обводненных скважинах комбинированного заряда, состоящего из двух шланговых зарядов ВВ разной формы, включающих различные типы взрывчатых веществ, применения комбинированной забойки и линейного одновременного инициирования заряда ВВ по всей высоте мощным детонирующим шнуром с навеской 40 г/м.

Результат достигается тем, что способ формирования зарядов в обводненных скважинах, включающий бурение скважин, формирование в них зарядов ВВ и забойки из инертных материалов, отличается тем, что формирование зарядов ВВ осуществляют путем размещения в заполненных водой скважинах шлангового заряда, выполненного в виде спирали, при этом основной шланговый заряд, размещенный вертикально по оси скважины, и вспомогательный шланговый заряд, навитый на основной, выполняют из ВВ со скоростью детонации, равной и превышающей скорость распространения волны напряжений в окружающем породном массиве, соответственно.

Способ отличается также тем, что шаг навивки вспомогательного шлангового заряда равен двум диаметрам скважины.

Способ отличается также тем, что массы основного и вспомогательного шланговых зарядов равны соответственно 75…80% и 20…25% от общей массы заряда.

Способ отличается также тем, что осуществляют линейное одновременное инициирование вспомогательных шланговых зарядов ВВ по всей длине детонирующим шнуром с навеской 40 г/м.

Способ отличается также тем, что забойку выполняют из вспененного полистирола, размещенного в скважине над зарядом ВВ с промежутком, заполненном водой, и сыпучего материала, расположенного над скважиной, высотой не менее трех диаметров скважины.

Сущность способа в том, что формируют в заполненных водой скважинах комбинированный заряд, состоящий из двух различных типов шланговых зарядов ВВ. Основной заряд, включающий взрывчатое вещество со скоростью детонации, соответствующей скорости распространения волны напряжений в окружающей породе и массой 75…80% от общей массы комбинированного заряда, размещают вертикально по оси скважины в толстостенном полиэтиленовом шланге. Второй шланговый заряд, включающий взрывчатое вещество с высокой скоростью детонации, превышающей скорость распространения волны напряжений в породном массиве и массой 20…25% от общей массы комбинированного заряда, размещают по спирали вокруг основного заряда. Для интенсификации дробления применяют линейное одновременное инициирование зарядов по всей высоте мощным детонирующим шнуром с навеской 40 г/м. После размещения в обводненной скважине зарядов ВВ выполняют комбинированную забойку, включающую обводненный участок над зарядом ВВ, вспененный полистирол, уложенный на зеркало воды в скважине, и участок из сыпучего материала, состоящий из глины или мелкого щебня (5-20 мм) в смеси с песком (35-40%) и буровой мелочью, высотой не менее трех диаметров скважины.

Эффективность дробления горных пород повышается за счет наложения продольных, поперечных и касательных напряжений в горном массиве, возникающих в результате одновременного взрывания различных типов ВВ комбинированного заряда и запирания продуктов детонации в скважине до момента полного разрушения окружающей горной породы комбинированной забойкой. На участках встречи детонационных волн в зарядах и волн напряжений в горном массиве происходит более интенсивное дробление породы.

Комбинированная забойка позволяет также повысить КПД взрыва за счет «запирания» продуктов детонации и снизить радиус разлета осколков. Использование вспененного полистирола в качестве забойки в сочетании с сыпучими материалами, обладающими достаточно высокой плотностью, сжимаемостью и высоким коэффициентом внутреннего трения, позволяет уменьшить длину забойки и создать воздушные промежутки, оказывающие максимальное сопротивление выталкивающему действию продуктов детонации.

Принципиальная схема способа формирования зарядов в обводненных скважинах приведена на фиг.1.

Способ осуществляют следующим образом.

В пробуренные обводненные скважины (1) диаметром 0,16-0,20 м помещают комбинированный заряд, состоящий из двух различных типов шланговых зарядов ВВ. Основной заряд (2), включающий взрывчатое вещество со скоростью детонации, соответствующей скорости распространения волны напряжений в окружающей породе и массой 75…80% от общей массы комбинированного заряда, размещают вертикально по оси скважины в толстостенном полиэтиленовом шланге диаметром 0,10-0,15 м. Второй - дополнительный шланговый заряд (3) диаметром 0,024 м, включающий взрывчатое вещество с высокой скоростью детонации, превышающей скорость распространения волны напряжений в породном массиве и массой 20... 25% от общей массы комбинированного заряда, крепят с помощью шпагата и размещают по спирали вокруг основного заряда (2) с шагом одного витка, равным 0,15-0,20 м. К дополнительному шланговому заряду (3) шпагатом крепят мощный детонирующий шнур (4) с навеской 40 г/м. После размещения в обводненной скважине зарядов ВВ, выполняют комбинированную забойку, включающую обводненный участок над зарядом ВВ (5), вспененный полистирол (6), уложенный на зеркало воды в скважине, и участок из сыпучего материала (7), состоящий из глины или мелкого щебня (5-20 мм) в смеси с песком (35-40%) и буровой мелочью, высотой не менее трех диаметров скважины. С помощью детонирующего шнура (4) производят линейное одновременное по всей высоте инициирование комбинированного заряда ВВ.

Способ формирования комбинированного заряда ВВ в обводненных скважинах, основанный на принципах использования физических законов разрушения, позволяет повысить полезное использование энергии взрыва и улучшить качество дробления пород без дополнительных затрат за счет применения комбинированной конструкции и технологических параметров заряда ВВ, комбинации различных типов ВВ и комбинированной забойки.

Применение комбинированного заряда ВВ и комбинированной забойки позволяет увеличить полезную работу взрыва в 1,3-1,5 раза за счет интерференции волн напряжений, снижения пикового давления и увеличения общей длительности импульса взрыва.

Многократное воздействие волн на горные породы обеспечивает усиление амплитуды импульса напряжений и интенсивность дробления горных пород, что позволяет снизить затраты на бурение скважин за счет уменьшения их перебура и в целом повысить эффективность буровзрывных работ при снижении вредного воздействия взрыва на окружающую среду.

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам ведения буровзрывных работ на карьерах, и может быть использовано в различных областях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород. В способе формирования зарядов в обводненных скважинах, включающем бурение скважин, заполнение их ВВ и забойкой из инертных материалов, формируют в заполненных водой скважинах комбинированный заряд, состоящий из двух различных типов шланговых зарядов ВВ. Основной шланговый заряд ВВ со скоростью детонации, соответствующей скорости распространения волны напряжений в окружающей породе и массой 75…80% от общей массы комбинированного заряда, размещают вертикально по оси скважины. Второй шланговый заряд ВВ с высокой скоростью детонации, превышающей скорость распространения волны напряжений в породном массиве и массой 20…25% от общей массы комбинированного заряда, размещают по спирали вокруг первого шлангового заряда, с шагом одного витка по вертикали, равным двум диаметрам скважины. Линейное инициирование комбинированного заряда ВВ производится одновременно по всей длине скважины детонирующим шнуром с навеской 40 г/м. Изобретение обеспечивает усиление амплитуды импульса напряжений и интенсивность дробления горных пород, что в целом повышает эффективность буровзрывных работ при снижении вредного воздействия взрыва на окружающую среду. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ формирования зарядов в обводненных скважинах, включающий бурение скважин, формирование в них зарядов ВВ и забойки из инертных материалов, отличающийся тем, что формирование зарядов ВВ осуществляют путем размещения в заполненных водой скважинах шлангового заряда, выполненного в виде спирали, при этом основной шланговый заряд, размещенный вертикально по оси скважины, и вспомогательный шланговый заряд, навитый на основной, выполняют из ВВ со скоростью детонации, равной и превышающей скорость распространения волны напряжений в окружающем породном массиве, соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шаг навивки вспомогательного шлангового заряда равен двум диаметрам скважины.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что массы основного и вспомогательного шланговых зарядов равны соответственно 75…80 и 20…25% от общей массы заряда.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют линейное одновременное инициирование вспомогательных шланговых зарядов ВВ по всей длине детонирующим шнуром с навеской 40 г/м.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что забойку выполняют из вспененного полистирола, размещенного в скважине над зарядом ВВ с промежутком, заполненным водой, и сыпучего материала, расположенного над вспененным полистиролом, высотой не менее трех диаметров скважины.