СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ С ВЗРЫВНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ПЛАСТ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО Российский патент 2015 года по МПК E21C41/26 F42D1/08 

Описание патента на изобретение RU2539083C1

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к разработке горных пород с применением механического рыхления, например, угольных пластов.

Широко известны традиционные способы рыхления различных горных пород: скальных, полускальных, плотных и мерзлых, слагающих отрабатываемые массивы, например массивы уступов рудных карьеров и угольных разрезов. При этом для рыхления крепких осадочных горных пород применяют бульдозер-рыхлитель, для скальных и полускальных пород - буровзрывной способ [1, 2].

Механическое рыхление позволяет облегчить раздельную выемку маломощных горизонтальных и наклонных (до 20°) пластов, эффективно регулировать кусковатость горной массы, уменьшить потери и разубоживание полезного ископаемого благодаря отсутствию развала и перемешивания пород, минимально переизмельчать и разупрочнять горные породы, повысить безопасность работ. Рыхлители успешно применяются при разработке угля, фосфоритных и апатитовых руд, сланцев, песчаников, полускальных известняков, а также маломощных слоев скальных сильно- и чрезвычайно трещиноватых руд и пород. Хорошее качество подготовки и небольшая мощность разрыхленного слоя позволяют вести выемку горной массы скреперами, бульдозерами и погрузчиками.

В качестве ближайшего аналога принят способ открытой разработки кусковатых и песчано-глинистых пород, включающий формирование рабочего уступа с углом наклона 0-30° к горизонту, механическое рыхление и бульдозирование пород, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором, в котором сначала забой разрыхляют с помощью бульдозера-рыхлителя, имеющего дополнительные зубья на бульдозерном отвале, приподнимают отвал на высоту его зубьев, транспортируют кусковатую породу в бульдозерный штабель с последующим конусованием, из бульдозерного штабеля кусковатую породу перегружают в экскаваторный штабель и отгружают в транспортные средства, затем бульдозируют в штабель мелкокусковатую и песчано-глинистую породу с последующей ее отгрузкой экскаватором в транспортные средства [3].

Основным недостатком такой технологии являются значительные энергозатраты на механическое рыхление, которые можно снизить предварительным ослаблением прочности пласта полезного ископаемого динамическим взрывным воздействием.

Такое динамическое воздействие предложено в способе взрывания уступов под укрытием, включающем бурение взрывных скважин, их заряжание, размещение на уступе укрытия в виде мата, составленного из соединенных между собой автомобильных шин, закрепление его за анкеры, установленные в неглубоких скважинах, с помощью канатов или тонких цепей и взрывание горных пород, в котором укрытие размещают только на поверхности уступа и выполняют двухслойным, для этого мат из изношенных автомобильных шин составляют со смещением соседних рядов шин на половину их диаметра, размещая его на металлическую сетку, а скважинные заряды выполняют с воздушной подушкой в нижней части, например, из вспененного полистирола [4]. Применение воздушной подушки в нижней части заряда позволяет повысить динамическое воздействие взрыва на забой скважины и усилить разрушающее действие заряда ВВ в районе перебура без размещения в нем взрывчатых веществ [5].

Процесс развития взрыва и движения взорванной горной массы при отбойке зарядами с воздушной подушкой в случае применения схемы с порядным взрыванием от откоса в тыл уступа происходит так, что взорванная горная масса перемещается параллельно плоскости рабочей площадки уступа, без подъема вверх, что существенно снижает высоту развала и дальность его отброса от остающегося откоса уступа.

В случае же применения поскважинного взрывания с использованием, например, системы неэлектрического взрывания ИСКРА, как показали наши экспериментальные взрывы на разрезе «Буреинский-2» ОАО «Ургалуголь», развал горной массы имеет меньший отброс от откоса уступа и большую высоту. Однако повышенная динамическая нагрузка от заряда с воздушной подушкой обеспечивает проработку подошвы уступа на полную глубину скважины: экскаватор выбирает горную массу по уровню забоя взрывных скважин. Следовательно, эффект динамического воздействия воздушной подушки в нижнем торце скважинных зарядов при рыхлении вскрышных пород можно использовать для снижения прочностных показателей пласта полезного ископаемого без размещения в нем заряда ВВ. Производственные испытания показали, что в пластах пониженной крепости достаточно внедрять в него воздушную подушку каждой второй скважины, а в отдельных случаях и каждой третьей, при этом пространственные параметры пласта не изменяются, что немаловажно при селективной выемке полезного ископаемого.

Основным результатом изобретения, включая технический, является повышение эффективности и снижение энергоемкости механического рыхления пласта полезного ископаемого за счет его предварительного ослабления воздействием взрыва при рыхлении покрывающих скальных пород вскрыши.

Данный результат достигается тем, что в способе открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого, включающем удаление покрывающих скальных вскрышных пород после взрывного рыхления зарядами с воздушной подушкой в нижнем торце заряда, механическое рыхление и бульдозирование пород пласта, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором, согласно изобретению взрывные скважины в скальных вскрышных породах забуривают в пласт полезного ископаемого на глубину воздушной подушки в нижнем торце заряда, а массовый взрыв осуществляют поскважинно системой неэлектрического инициирования.

В пласт полезного ископаемого пониженной крепости забуривают каждую вторую или третью взрывную скважину.

Реализация способа представлена на схемах. На фиг.1 показан ряд взрывных скважин; на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1.

Способ открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого осуществляют следующим образом.

Скважины 1 для взрывного рыхления скальных горных пород, покрывающих пласт 2 полезного ископаемого, например угля, пробуривают в пласт 2 на высоту воздушной подушки 3 и производят их зарядку, размещая в нижней торцевой части скважин 1 воздушную подушку 3. Высоту воздушной подушки 3 и способ ее исполнения выбирают, например, согласно рекомендациям, изложенным в работе [5], или исходя из практического опыта работы предприятия. После размещения воздушной подушки 3 формируют заряд ВВ 4 на расчетную высоту с установкой в его верхней части промежуточного детонатора 5 на волноводе 6, затем формируют забойку 7. Взрывное рыхление пород вскрыши производят поскважинным взрыванием с использованием систем неэлектрического взрывания, например ИСКРА.

Разрыхленные взрывом вскрышные породы убирают экскаватором и зачищают бульдозером поверхность пласта полезного ископаемого. После этого проводят послойное механическое рыхление и бульдозирование пород пласта, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором. Динамическое воздействие взрывной волны в районе воздушной подушки существенно снижает прочность полезного ископаемого и энергоемкость его механического рыхления.

Таким образом, заявляемый способ открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого обеспечивает разупрочнение пласта полезного ископаемого без существенного изменения его положения в пространстве, позволяя тем самым решить поставленную задачу.

Источники информации

1. Открытые горные работы. Справочник. М.: Горное дело, 1994.

2. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. М.: «Недра», 1978. 541 с.

3. Патент Российской Федерации №2039268 МКИ 7 E21C 41/26.

4. Патент Российской Федерации №2317521 МКИ 7 F42D 5/05.

5. Жунусов К. Отбойка скальных пород зарядами с воздушной подушкой. Алма-Ата, «Наука», 1979. С.33, 47-52, 80-81.

Похожие патенты RU2539083C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ГРУППЫ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ С ВАЛОВЫМ ВЗРЫВНЫМ РЫХЛЕНИЕМ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД 2015
  • Шевкун Евгений Борисович
  • Лещинский Александр Валентинович
  • Добровольский Александр Иванович
  • Галимьянов Алексей Алмазович
RU2593285C1
СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 2002
  • Василевич А.К.
  • Шадрин М.А.
RU2235205C2
СКВАЖИННЫЙ ЗАРЯД ПЕРЕМЕННОГО ДИАМЕТРА ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД 2014
  • Шевкун Евгений Борисович
  • Лещинский Александр Валентинович
  • Добровольский Александр Иванович
  • Галимьянов Алексей Алмазович
RU2572260C1
СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 2005
  • Василевич Анатолий Казмирович
  • Широков Анатолий Владимирович
RU2303695C1
Способ циклично-поточной отработки скальных горных пород 2020
  • Шевкун Евгений Борисович
  • Лещинский Александр Валентинович
  • Плотников Андрей Юрьевич
  • Шишкин Евгений Алексеевич
RU2741649C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 2002
  • Секисов Г.В.
  • Мамаев Ю.А.
  • Шевкун Е.Б.
  • Викторов С.Д.
  • Леоненко Н.А.
  • Гуревич В.И.
  • Якимов А.А.
RU2236592C2
СПОСОБ ОТРАБОТКИ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 2008
  • Хон Вячеслав Иванович
RU2384706C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 2000
  • Секисов Г.В.
  • Шевкун Е.Б.
  • Гуревич Л.Е.
  • Ларин В.К.
  • Резник Ю.Н.
  • Якимов А.А.
RU2181834C2
Способ отработки локальных участков оруденения в крепких горных породах 2019
  • Шевкун Евгений Борисович
  • Лещинский Александр Валентинович
  • Плотников Андрей Юрьевич
  • Дрокин Дмитрий Валерьевич
RU2723419C1
СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ КУСКОВАТЫХ И ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ПОРОД 1992
  • Шарин Владимир Васильевич
RU2039268C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 539 083 C1

Реферат патента 2015 года СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ С ВЗРЫВНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ПЛАСТ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к открытой разработке угольных пластов со скальными вскрышными породами. Способ включает удаление покрывающих скальных вскрышных пород взрывным рыхлением зарядами с воздушной подушкой в нижнем торце заряда, механическое рыхление и бульдозирование пород пласта, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором. Взрывные скважины для скальных вскрышных пород забуривают в пласт полезного ископаемого на глубину воздушной подушки в нижнем торце заряда. Массовый взрыв осуществляют поскважинно системой неэлектрического инициирования. В пласт полезного ископаемого пониженной крепости забуривают каждую вторую или третью взрывную скважину. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения и снизить энергоемкость механического рыхления пласта полезного ископаемого за счет его предварительного ослабления воздействием взрывного рыхления скальных пород вскрыши. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 539 083 C1

1. Способ открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого, включающий удаление скальных вскрышных пород после взрывного рыхления зарядами с воздушной подушкой в нижнем торце заряда, механическое рыхление и бульдозирование крепких пород пласта полезного ископаемого, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором, отличающийся тем, что при обуривании скальных вскрышных пород взрывные скважины забуривают в пласт полезного ископаемого на глубину воздушной подушки в нижнем торце заряда, а массовый взрыв осуществляют поскважинно системой неэлектрического инициирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в пласт полезного ископаемого пониженной крепости забуривают каждую вторую или третью взрывную скважину.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2539083C1

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых 1985
  • Беляков Николай Николаевич
  • Зиновьев Виктор Иванович
  • Мордухович Изя Львович
  • Рыжов Виктор Денисович
  • Подгорный Михаил Степанович
  • Сеинов Николай Павлович
SU1285151A1
Способ разработки уступов 1988
  • Кавыршин Александр Владимирович
  • Щапов Юрий Степанович
  • Леоненко Александр Николаевич
  • Климов Александр Тихонович
SU1638306A1
СПОСОБ ВЗРЫВНОЙ ОТБОЙКИ СКАЛЬНЫХ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД И ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО (ВАРИАНТЫ) 1990
  • Белов В.И.
  • Горковенко В.П.
  • Панчишин В.Я.
  • Головков А.Н.
  • Рождественский А.А.
  • Матренин В.А.
RU2033521C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 2000
  • Секисов Г.В.
  • Шевкун Е.Б.
  • Гуревич Л.Е.
  • Ларин В.К.
  • Резник Ю.Н.
  • Якимов А.А.
RU2181834C2
СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 2002
  • Василевич А.К.
  • Шадрин М.А.
RU2235205C2
СПОСОБ ОТРАБОТКИ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 2008
  • Хон Вячеслав Иванович
RU2384706C1
.

RU 2 539 083 C1

Авторы

Шевкун Евгений Борисович

Лещинский Александр Валентинович

Добровольский Александр Иванович

Галимьянов Алексей Алмазович

Даты

2015-01-10Публикация

2013-12-10Подача