СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВОССТАЮЩИХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК Российский патент 2017 года по МПК E21D1/00 E21D3/00 F42D3/04 E21C41/16 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки месторождений полезных ископаемых.

Известен способ проведения восстающих горных выработок секционным взрыванием комплекта глубоких скважин, пробуренных на всю высоту восстающего [1]. Недостатком способа является необходимость поочередного взрывания скважин секциями высотой 2-3 м снизу вверх, что приводит к снижению скорости проходки и увеличенному расходу средств взрывания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ проведения восстающих [2], включающий бурение скважин на всю высоту восстающего и образования компенсационного пространства в виде дополнительных скважин, и последовательное короткозамедленное взрывание (КЗВ) скважинных зарядов на компенсационную полость. Способ позволяет сформировать восстающий за один взрыв, а при необходимости пройти восстающий из одной нижерасположенной выработки, что невозможно по способу [1].

Недостаток способа [2] - необходимость бурения дополнительных незаряжаемых компенсационных скважин, т.е. увеличение объема бурения, и возможность запрессовки раздробленной взрывом породы при малой величине компенсации, или при отклонении фактического расположения скважин от проектного.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение объема бурения скважин для проходки восстающего и обеспечение надежности образования восстающего на всю заданную высоту за один взрыв. Технический результат достигается тем, что восстающий оформляют в виде усеченной пирамиды, направленной большим основанием вниз, скважины бурят по боковым граням и ребрам пирамиды и расположенные в них заряды ВВ взрывают одновременно, образуя по контуру восстающего щель, а отделившийся от массива блок породы в контурах восстающего дробят взрывом зарядов, заряжаемых в вертикальные скважины, пробуренные вблизи оси восстающего, причем взрывание этих зарядов с помощью КЗВ производят после образования контурной щели в период падения отделившегося блока породы.

При проходке восстающих выработок сразу на всю их высоту взрывом комплекта скважинных зарядов основной проблемой является запрессовка раздробленной породы между стенками восстающего. В известном способе [2] явление запрессовки предполагается ликвидировать бурением компенсационных незаряжаемых скважин, на которые поочередно с замедлением взрываются заряжаемые скважины. Наряду с необходимостью бурения дополнительных компенсационных скважин большое значение имеет точность расположения скважин, которая при глубине скважин более 10-15 м практически обеспечена быть не может.

В предлагаемом способе в качестве компенсационной полости используется щель, образованная одновременным взрывом скважинных зарядов, расположенных по контуру восстающего, оформленного в виде усеченной пирамиды, направленной большим основанием вниз. При одновременном взрыве контурных зарядов между ними образуется общая взрывная полость в виде щели, которая отделяет пирамиду породы в контурах восстающего от массива [3].

Под действием силы тяжести и давления продуктов детонации на боковые грани пирамиды (как на клин) отделенный блок породы без нарушения целостности падает вниз. Вследствие малого сопротивления горной породы на отрыв наличие верхней отрезки при этом необязательно.

Так как в пирамиде, направленной основанием вниз, любое горизонтальное сечение меньше нижележащего, в процессе падения между стенками восстающего и падающей пирамидой породы образуется полость, которая служит компенсационным пространством при дроблении отделившейся породы. Компенсационная полость образуется только в процессе падения отделившейся от массива пирамиды породы после окончания образования щели по контуру восстающего.

Дробление породы производится взрывом зарядов дробления, размещенных в специально пробуренных скважинах вдоль оси восстающего. Взрыв зарядов дробления производится с замедлением в период падения пирамиды породы.

Пример реализации предлагаемого способа представлен на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 показано расположение скважин для проведения тупикового восстающего (а, б - вертикальные сечения, в - план). На фиг. 2а показано положение на момент образования контурной щели, на фиг. 2б - образование компенсационной полости по контуру восстающего в процессе падения пирамиды породы.

По контуру восстающего снизу вверх из подсечной выработки 1 на всю высоту восстающего бурят контурные скважины 2, располагая их по боковым ребрам и граням усеченной пирамиды, большее основание которой находится в кровле подсечной выработки 1. Расстояние между контурными скважинами может быть рассчитано по методике определения параметров предварительного щелеобразования [3] (для крепких горных пород 1,0-1,5 м в основании пирамиды). Около центра восстающего также снизу вверх бурят скважины 3 для зарядов дробления.

После зарядки всех скважин контурные скважины 2 с помощью детонирующего шнура взрывают мгновенно и одновременно, при этом по плоскостям расположения контурных скважин образуется щель 4, давление продуктов взрыва в которой составляет 150-300 МПа. Под действием силы тяжести и давления продуктов взрыва на боковые грани пирамида породы 5 отрывается от массива по верхнему основанию и начинает падать вниз. При падении пирамиды вокруг ее боковых граней возникает полость 6 (Фиг. 2б), которая при последующем дроблении пирамиды породы служит в качестве компенсационного пространства, устраняя запрессовку раздробленной породы в контурах восстающего.

В период падения пирамиды породы 5 с использованием средств короткозамедленного взрывания (например, электродетонаторов ЭДКЗ) инициируют заряды дробления в центральных скважинах 3. Раздробленная взрывом зарядов 3 порода вследствие наличия компенсационной полости 6 и отрицательного наклона стенок восстающего высыпается на почву подсечной выработки 1, образуя восстающий в виде усеченной пирамиды, направленной большим основанием вниз. Необходимую величину замедления взрыва зарядов дробления 3 по отношению к взрыву контурных зарядов 2 рассчитывают по известным в физике и теории взрыва формулам; при высоте подсечной выработки 3 м величина замедления должна составлять 70-150 мс - к этому времени пирамида породы упадет на 1,5-2,5 м.

Угол наклона стенок восстающего практически может находиться в пределах 70-85° и зависит от высоты восстающего.

Предлагаемый способ наиболее целесообразно использовать для проходки восстающих в случаях, когда соблюдение точных контуров восстающих не обязательно (отрезные восстающие, некоторые рудоспуски и вентиляционные).

Для надежности образования щели по контуру восстающего можно заряжать не все контурные скважины, используя незаряжаемые скважины в качестве компенсационных.

Источники информации, принятые во внимание

1. Патент РФ. №2203422, Ε21D 1/00, E21D 3/00, 2003 г.

2. А.С. СССР №822602, F42D 1/00, 1978 г.

3. Методы и средства взрывной отбойки руды. Э.О. Миндели, В.А. Салганик и др. «Недра», М., 1977 г., с. 128-129.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Способ проведения восстающих горных выработок, включает предварительное щелеобразование по контуру восстающего на всю его высоту и последующее дробление отделившегося от массива блока породы взрывным способом. Восстающий оформляют в виде усеченной пирамиды, направленной большим основанием вниз, скважины бурят по боковым граням и ребрам пирамиды и расположенные в них заряды ВВ взрывают одновременно, образуя по контуру восстающего щель. Отделившийся от массива блок породы в контурах восстающего дробят взрывом зарядов, заряжаемых в скважины, пробуренные вблизи оси восстающего. Инициирование этих зарядов с помощью короткозамедленного взрывания производят после образования контурной щели в период падения отделившегося блока породы. Заряжаемые скважины по контуру восстающего чередуют с незаряжаемыми. Изобретение позволяет сократить объем бурения скважин для проходки и обеспечить надежность образования восстающего на всю заданную высоту за один взрыв. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ проведения восстающих горных выработок, включающий предварительное щелеобразование по контуру восстающего на всю его высоту и последующее дробление отделившегося от массива блока породы взрывным способом, отличающийся тем, что восстающий оформляют в виде усеченной пирамиды, направленной большим основанием вниз, скважины бурят по боковым граням и ребрам пирамиды и расположенные в них заряды ВВ взрывают одновременно, образуя по контуру восстающего щель, а отделившийся от массива блок породы в контурах восстающего дробят взрывом зарядов, заряжаемых в скважины, пробуренные вблизи оси восстающего, причем инициирование этих зарядов с помощью короткозамедленного взрывания производят после образования контурной щели в период падения отделившегося блока породы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заряжаемые скважины по контуру восстающего чередуют с незаряжаемыми.