СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ УДЛИНЕННЫХ СКВАЖИН (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК F42D1/08 F42D3/04 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано для отбойки горных пород или при взрывных работах в строительстве.

Известен способ взрывания удлиненных скважин (варианты), включающий бурение скважин, определение расстояния от устья скважины до боевика с учетом перебура, формирование удлиненного сплошного заряда взрывчатого вещества (далее ВВ), размещения в установленном месте скважины боевика с детонирующим шнуром, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом и взрывание скважины (см. книгу Открытые горные работы. Труды Американского института горных инженеров, инженеров металлургов и нефтяников. Сокращенный перевод с английского языка. М.: Издательство «НЕДРА», 1971, стр.159-160, формула(15). При этом расстояние от устья скважины до точки размещения боевика в скважине определяют в зависимости от величины перебура скважины и длины забойки по формуле:

$$H\text{'}=T+j=\mathrm{1,3}B,\text{ где (1)}$$

Н^'- место размещения боевика в скважине при прямом инициировании заряда, м;

j=0,3 В - величина перебура, м;

Т - длина забойки (в данном случае Т=В), м;

В - линия наименьшего сопротивления (ЛНС), м.

По другому варианту способа (см. там же, формула 16) расстояние от устья скважины до места размещения боевика в скважине при обратном инициировании заряда определяют в зависимости от величины перебура скважины и длины забойки по формуле:

Н^' = В (1+0,04V_c/V_р), м, (2)

где Н^' - точка размещения боевика в скважине при обратном инициировании заряда, м;

V_c - скорость детонации ВВ, м/сек;

V_р - скорость продольной волны сжатия (Р - волны) в горной породе, м/сек.

Недостатком этого способа является низкий КПД взрыва, большой объем буровых работ и удельного расхода ВВ.

В основу изобретения поставлена задача улучшить фокусировку ударных волн, что позволит увеличить полезную подземную энергию и соответственно КПД взрыва, уменьшить объем буровых работ и удельный расход ВВ.

Поставленная задача решается тем, что в способе взрывания удлиненных скважин, включающем бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого инициирования заряда расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, согласно изобретению предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место расположения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:

$$T_{п}=L\times f_{п}\times p,\text{ (3)}$$

где Т_п - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;

L - длина всего заряда ВВ, м;

f_п - коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,62;

p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.

По другому варианту поставленная задача решается тем, что в способе взрывания удлиненных скважин, включающем бурение скважин, определение точки размещения боевика для обратного инициирования заряда расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, согласно изобретению предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место расположения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:

$$T_0=L\times f_0\times p,\text{ (4)}$$

где Т₀ - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;

L - длина всего заряда ВВ, м;

f₀- коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,38;

p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.

Улучшение фокусировки ударных волн за счет сбалансированности взрыва в массиве по данному изобретению происходит за счет более точного определения центра тяжести (центра масс) заряда ВВ, что позволяет увеличить подземную энергию взрыва и соответственно КПД взрыва, уменьшить объем буровых работ и расход ВВ.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых на фиг.1 показан способ взрывания удлиненных скважин зарядом ВВ в разрезе для прямого инициирования заряда ВВ, а на фиг.2 - для обратного инициирования заряда ВВ, где 1 - скважина, 2 - боевик, 3 - заряд ВВ, 4 - забойка, 5 - детонирующий шнур (или волновод).

Способ осуществляется следующим образом.

Бурят скважину 1. От дна скважины 1 до боевика 2, разделяющего заряд ВВ на две части, размещают заряд ВВ весом, определяемым по формулам (3) и (4), которые учитывают заданную длину всего заряда ВВ и вместимость ВВ в 1 м скважины.

Затем в скважине 1 размещают боевик, оставшуюся верхнюю часть заряда ВВ 3 и забойку. После этого заряд 3 инициируют с помощью детонирующего шнура 5 и скважину 1 взрывают.

Пример 1 (по прототипу).

Способ взрывания скважины осуществляли с помощью ВВ типа ANFO (аналог игданита) для прямого инициирования заряда для горного массива со следующими характеристиками:

категория пород по взрываемости - V;

крепость пород по СНиП - VIII;

диаметр скважин, мм - 105;

плотность заряжания ANFO, т/м³ - 0,9;

вес ANFO в 1 м скважины диаметром 105 мм, кг - 7,8;

высота уступа, м - 10.

В соответствии с действующими «Отраслевыми нормативами буровзрывных работ для карьеров горнодобывающих предприятий цветной металлургии», утвержденными приказом Министерством цветной металлургии СССР 11.04.1977 г., расчетные показатели взрывных работ были следующими:

глубина бурения скважин, м - 11,5;

перебур, м - 1,5;

сетка скважин, м - 4,1×3,6;

вес заряда в скважине, кг - 60;

длина забойки, м - 3,9;

длина заряда, м - 7,6.

В соответствии с прототипом расстояние от устья скважины до места размещения боевика в заряде, по формуле (I): Н^'=Т+j=1,3В составило Н^'=3,9+1,5 = 5,4 м.

ВВ размещали на дне скважины до точки размещения боевика, затем боевик с детонирующим шнуром и оставшуюся часть ВВ в верхней части скважины. Сверху заряда ВВ в качестве забойки насыпают инертный материал (песок, глину) высотой 3,9 м. Затем заряд детонируют. В результате подземная энергия взрыва составила ~ 28%.

Пример 2 (по изобретению).

Согласно заявляемому способу для прямого инициирования заряда опыт осуществляли, как в Примере 1, но отличался тем, что место размещения боевика в заряде ВВ определяли с использованием коэффициента для определения места расположения боевика, равного 0,62. Таким образом, расстояние от дна скважины до места размещения боевика составило 7,6 (длина всего заряда ВВ)×0,62≈4,7 м, а вес заряда ВВ от дна скважины до боевика по формуле (3): Т_п=7,6×0,62×7,8≈37 кг. Затем предварительно скважину заряжали ВВ на 37 кг, а после размещения боевика дозаряжали еще на 23 кг.

В результате подземная энергия взрыва увеличилась по сравнению с прототипом в 1,14 раза.

Пример 3 (по прототипу).

В соответствии с прототипом минимальная глубина расположения боевика при обратном инициировании по формуле Н^' = В (1+0,04V_c/V_р) составила Н^'= 4,1(1+0,4х4000/344)=6,01 м.

Затем ВВ размещали на дне скважины до точки размещения боевика, затем боевик с детонирующим шнуром и оставшуюся часть ВВ в верхней части скважины. Сверху заряда ВВ в качестве забойки насыпают инертный материал (песок, глину) высотой 3,9 м. Затем заряд детонируют.

В результате подземная энергия взрыва составила ~ 30%.

Пример 4 (по изобретению).

Согласно заявляемому способу для обратного инициирования заряда опыт осуществляли как, в Примере 2, но он отличался тем, что место размещения боевика определяли с использованием коэффициента для определения места расположения боевика, равным 0,38. Таким образом, расстояние от дна скважины до точки размещения боевика составило 7,6 м (длина всего заряда)×0,38≈2,9 м, а вес заряда ВВ от дна до боевика по формуле (4) Т_о=7,6×0,38×7,8≈22 кг. Затем скважину от дна до боевика заряжали ВВ на 22 кг, а после размещения боевика дозаряжали еще на 38 кг.

В результате подземная энергия взрыва увеличилась в сравнении с прототипом по Примеру 3 в 1,2 раза.

Таким образом, вышеуказанные примеры подтверждают то, что данное изобретение позволяет по сравнению с прототипом увеличить полезную подземную энергию взрыва, идущую на дробление горной массы, в 1,14-1,2 раза, что позволит уменьшить объем буровых работ и расход ВВ. Одновременно улучшается равномерность дробления породы, снижается выход негабаритных кусков.

Кроме того, уменьшается вредное воздействие поверхностных сейсмических волн, в т.ч.ударных воздушных волн взрыва.

Изобретение относится к горному делу, к отбойке горных пород. Способ взрывания удлиненных скважин включает бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого и обратного инициирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины. Предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место размещения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формулам. Изобретение позволяет улучшить фокусировку ударных волн и за счет этого увеличить энергию взрыва, увеличить КПД взрыва, уменьшить объем буровых работ и удельный расход ВВ. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ взрывания удлиненных скважин, включающий бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого инициирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, отличающийся тем, что предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место размещения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:
$$T_{п}=L\times f_{п}\times p,$$
где Т_п - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;
L - длина всего заряда ВВ, м;
f_п - коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,62;
p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.

2. Способ взрывания удлиненных скважин, включающий бурение скважин, определение места размещения боевика для обратного инициирования заряда взрывчатого вещества расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, отличающийся тем, что предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место размещения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:
$$T_0=L\times f_0\times p,$$
где Т₀ - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;
L - длина всего заряда ВВ, м;
f ₀ - коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,38;
p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.