СПОСОБ ВЗРЫВНОЙ ОТБОЙКИ РУДНЫХ КАМЕР Российский патент 2015 года по МПК E21C41/16 F42D3/04 

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при отработке подземным способом рудных камер в условиях повышенного горного давления, ограниченных породными и закладочными массивами.

Известен способ разрушения целиков (патент 2360117, опубл. 27.06.2009 г.), в котором последовательно взрываются скважинные заряды ВВ с образованием системы противолежащих ослабляющих полостей на двух противоположных поверхностях обнажений целика, окончательное разрушения целика выполняется взрыванием камерных зарядов ВВ.

Недостатком этого способа является неравномерное дробление массива при формировании ослабляющих полостей и разрушение целика камерными зарядами.

Наиболее близким техническим решением является способ выемки целиков, включающий формирование границ целиков со стороны зажимающей среды и компенсационной камеры, бурение скважин, заряжание их ВВ и отбойку целика взрывом на зажимающую среду и компенсационную камеру (см. авт. свид. 1540434, опубл. 22.10.1989 г.).

Недостатком данного способа является низкая эффективность отработки массива за счет неравномерности его разрушения и повышения потерь скважин в условиях высокого горного давления.

Единый технический результат предлагаемого технического решения заключается в снижении расхода ВВ при взрывной отбойке рудной камеры за счет недобуривания скважин до контакта руда-закладка, расположения рядов вееров скважин в плане вогнутой формы, инициирования зарядов ВВ в рядах вееров скважин и создания условий соударения кусков и снижения сейсмического действия взрыва при короткозамедленном взрывании, предотвращения самообрушений рудного массива за счет создания вогнутой устойчивой формы обнажения компенсационной щели.

Единый технический результат достигается тем, что при взрывной отбойке рудной камеры в краевой части на контакте руда-порода формируется компенсационная щель, имеющая вогнутую форму обнажения рудного массива, в массиве бурятся ряды нисходящих вееров скважин, скважины заряжаются зарядами ВВ и взрываются на компенсационную щель, при этом граница рудной камеры формируется вогнутой формы, ряды нисходящих вееров скважин вогнутой формы в рудной камере располагают конгруэнтно вогнутой поверхности обнажения компенсационной щели на расстоянии, равном линии наименьшего сопротивления, и бурят скважины с недобуром 1 м до контакта руда-закладка, бурение вееров скважин начинают от контакта руда-порода и продолжают в направлении к компенсационной щели, заряжают зарядами ВВ уменьшенной массы и инициируют по ступеням замедления, начиная от компенсационной щели, в последнюю ступень замедления инициируют заряды ВВ ряда вееров скважин на контакте руда-порода.

Указанное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен план бурового горизонта рудной камеры 1, на фиг.2 - поперечный разрез компенсационной щели 2, на фиг.3 - поперечный разрез рудной камеры 1.

Способ взрывной отбойки рудных камер 1 (см. фиг.1) включает проходку поперечной (2) и продольной (3) выработки для бурения нисходящих одиночных скважин 4, 5, 6 из поперечной выработки 2 и бурения нисходящих скважин в рядах вееров 7, 8, 9 из продольной выработки 3, в первую очередь в рудном массиве 10 бурятся нисходящие одиночные скважины 4, 5, 6, затем веер нисходящих скважин 7, далее последовательно бурятся ряды вееров нисходящих скважин 8, ряд вееров нисходящих скважин 9 на границе с компенсационной щелью 11 бурятся в последнюю очередь.

На поперечном разрезе А-А компенсационной щели 11 (см. фиг.2) показаны одиночные нисходящие скважины 4, 5, 6, заряжаемые зарядом ВВ 12 с недозарядом 13.

Взрывная отбойка одиночных скважин 4, 5, 6 (см. фиг.1) выполняется последовательно: взрывается заряд ВВ 12 одиночной скважины 4 в зажиме на незаряженную зарядом ВВ одиночную скважину 5, расположенную на расстоянии, равном пяти диаметрам скважины, затем в зажатой среде взрываются по 1-2 заряда ВВ 12 скважин 6 с выпуском взорванной горной массы, при этом формируется компенсационная щель 11.

На поперечном разрезе Б-Б рудной камеры 1 показан один из рядов вееров нисходящих скважин 7, 8, 9 (см. фиг.2), которые бурятся в плоскостях 14, ограниченных линией 15, бурятся до контакта руда-закладка 16 с недобуром 1 м от забоя скважины 17 до контакта руда-закладка 16, заряжаются зарядами ВВ 12 с недозарядом части скважин 13.

Инициирование зарядов ВВ 12 рядов вееров скважин 7, 8, 9 (см. фиг.1) выполняется по ступеням замедления 18, начиная от ряда вееров скважин 9, затем короткозамедленно взрываются ряды вееров скважин 8, в последнюю ступень замедления 18 взрывается ряд вееров скважин 7.

Оформление границ компенсационных щелей вогнутой формы со стороны основного массива связано с тем, что такая форма поперечного сечения обнажения наиболее устойчива при горизонтальных тектонических напряжениях в условиях повышенного горного давления, т.к. при этом снижается концентрация напряжений в призабойном пространстве. В условиях повышенных горизонтальных напряжений относительно вертикальных вогнутую форму забоя можно сравнить со сводом естественного равновесия, что дает возможность сохранять устойчивую форму обнажений в процессе буровзрывных работ и предотвратить самообрушение рудного массива и потери взрывных скважин.

Порядок бурения рядов вееров нисходящих скважин, начинающийся с бурения веера скважин на контакте руда-порода и заканчивающийся бурением рядов вееров скважин на границе с компенсационной щелью, принят из расчета уменьшения времени существования пробуренной скважины до заряжания ее ВВ и взрыва, возможного деформирования и потерь скважин.

Недобуривание скважин до контакта руда-закладка снижает действие взрыва на закладочные массивы.

Предлагаемый способ взрывной отбойки рудных камер обеспечивает устойчивую форму обнажения компенсационной щели при проведении буровзрывных работ.

Изобретение позволяет повысить безопасность и эффективность ведения взрывных работ за счет предотвращения самообрушений в выработанное пространство рудных камер и снизить расход ВВ на взрывную отбойку за счет недобуривания скважин до контакта руда-закладка и формирования в массиве рудной камеры условий, способствующих соударению рудных кусков и их взрывному разрушению.

Предлагаемый способ взрывной отбойки рудной камеры заложен в проект подготовки рудных камер на буровых горизонтах -60 м в этаже -70÷-140 м (блоки 01, 02, 03) Восточного участка Таштагольского месторождения ОАО «Евразруда».

Расчет расстояния от забоя скважины до закладочного массива

При бурении вееров скважин перпендикулярно (или под некоторым углом) к плоскости контакта руда-закладка рекомендуется бурить контрольные скважины для определения фактического положения поверхности руда-закладка. Излишне пробуренный участок скважины необходимо тампонировать.

Отстраивание фактической поверхности руда-закладка дает возможность недобуривать скважину до контакта руды с закладочным массивом.

Длина «недобуривания» скважины до контакта (L) рассчитывается по формуле:

где R_расч - расстояние от забоя скважины до контакта руда-закладка, м;

α - азимут бурения, угол (в плане) между перпендикулярным направлением к контакту руда-закладка и фактическим направлением бурения, град;

β - угол забуривания скважины, град.

Расчетное расстояние от забоя взрывных скважин до контакта с закладкой (R_расч) рассчитывается исходя из необходимого условия задания плоского фронта сейсмической волны в «рудной корке» одновременно взрываемого веера скважин при короткозамедленном взрывании рудных камер. R_pacч определяется по формуле:

На Таштагольском филиале при веерном способе взрывной отбойки линия наименьшего сопротивления W=2 м.

Величина затухания интенсивности напряжений (v) с удалением от заряда ВВ в условиях горного давления на основании экспериментальных данных [1] принимается равной (ν=3,0). Эмпирический коэффициент k=0,75.

Расчетное расстояние R_pacч=1,17, рекомендуемое нами R_paсч=1,0 м.

При R_paсч=1,0 м, ν=3,0, k=0,75, L=cosα·cosβ, м.

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом в условиях повышенного горного давления для отработки рудных камер, ограниченных породными и закладочными массивами. Способ включает бурение одиночных нисходящих скважин с размещением в них зарядов ВВ, последовательное взрывание одиночных нисходящих скважин и формирование компенсационной щели по контакту руда-порода с образованием вогнутой поверхности обнажения в рудном массиве, ряды вееров скважин вогнутой формы в рудной камере располагают конгруэнтно вогнутому обнажению компенсационной щели на расстоянии, равном линии наименьшего сопротивления, последний ряд располагают по линии контакта руда-порода, веера скважин бурят с недобуром 1 м до контакта руда-закладка, в последнюю очередь бурятся ряды вееров скважин на границе с компенсационной щелью, в скважинах размещают заряды ВВ с недозарядом, ряды вееров скважин короткозамедленно взрывают на поверхность обнажения компенсационной щели, при этом в последнюю очередь взрывается ряд вееров скважин на контакте руда-порода. Изобретение позволяет повысить безопасность и эффективность ведения взрывных работ. 3 ил., 1 пр.

Способ взрывной отбойки рудной камеры, включающий формирование компенсационной щели, бурение в массиве рядов нисходящих вееров скважин, заряжание скважин зарядами ВВ и взрывание на компенсационную щель, отличающийся тем, что компенсационная щель формируется на контакте руда-закладка вогнутой формы обнажения со стороны рудного массива, ряды вееров скважин вогнутой формы в рудной камере располагают конгруэнтно обнажению компенсационной щели на расстоянии, равном линии наименьшего сопротивления, последний ряд вееров скважин располагают по линии контакта руда-порода, веера скважин бурят с недобуром 1 м до контакта руда-закладка, в последнюю очередь бурятся ряды вееров скважин на границе с компенсационной щелью, скважины заряжают зарядами ВВ уменьшенной массы и инициируют по ступеням замедления, начиная от компенсационной щели, при этом последней ступенью замедления инициируют заряды ВВ последнего ряда вееров скважин на контакте руда-порода.