Способ отбойки горных пород и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК E21C37/02 E21C37/06 

Изобретение относится к области горного дела, а именно к способу отбойки полезньк ископаемых, например кристаллоносных жил. Известен способ отбойки горных пород, заключающийся в бурении скважин, установке в них расклинивающих устройству их распоре в шмуре и последующего отрыва породы ij . Недостатком этого способа отбойки является низкая производительность и большие ,затраты энергетически усилий при использовании устройствйИ;-Известен также способ отбойки гор ных пород, включающий образование дополнительной свободной поверхнос:ти, бурение в блоке рядов сквахсии и .послойный отрыв горной породы на свободную поверхность 2 . Устройство, осуществляющее извест ньм способ, включает корпус с камерой, клин с поршнем и раздвижные щели. Для осуществления способа необходима подача высоких разрывных давлений, требующих повьшенных энергозатрат, эффективность такого способа разрушения невысока и требует проходки большого количества скважин, что приводит к излишним затратай на бурение .и разрушению ценного кристаллосырья. Цель изобретения - повьш1ение эффек тивности отбойки кристаллоносных пород за счет сокращения энергоемкости и повьшгения сохранности кристаллосьфья Цель достигается тем, что в способе отбойки горных пород, включающем образование дополнительной свободной поверхности, бурение в блоке рядов скважин и послойный отрьш горной породы на свободную поверхность, перед отрьшом производят гидравлический разрьш во всех скважинах блоков, при этом ряды скважин бурят на расстоянии друг от друга, равном половине их глубины. Кроме того, скважины в рядах через один бурят укороченными. Этот способ может быть осуществлен устройством для отбойки горных пород включающим корпус с камерой, клин с поршнем и раздвижные щеки, причем в поршне и клине вьшолнен осевой сквозной канал с наклонным седлом, а корт пус снабжен переходником и пакетирующими элементами. 1 772 Устройство пред.поженной конструк1ЩИ обеспечивает совмещение операций гидроразрыва и последующего отрыва породы. На фиг. .1 и 2 схематически показан вариант реализации способа; на фиг.З - устройство в разрезе во время проведения гидроразрыва; на фиг. l - процесс отрыва породы клином; на фиг.З разрез устройства по линии А-А. В пределах рудного тела 1, вскрытого подготовительной выработкой 2, проходится опережающая заходка 3, обладаюЩ я дополнительной свободной поверх- ностью. В плоскостях, параллельных свободной поверхности 4, проходят буровые разрывные скважины 5, располагаемые в шахматном порядке, при этом глубина (длина) скважин изменяется Б том же порядке: от полной глубины заходки к ее половине. Во все пробуренные скважины, в призабойных частях, выделенного (подготовленного) блока устанавливаются распорные клиновые устройства 6. Устройства посредством высоконапорных труб 7 через оголовки г В, снабженные манометрами 9, расходо мерами 10 и клапанами 11, соединяются с коллектором 12 высокого давления, по которому подается жидкость разрыва от высоконапорного насоса 13. После опрессовки и проверки Bceii системы производят операции по гидроразрыву путем нагнетания жидкоети под большим давлением. Процесс гидроразрыва и образования трещин 14 харггктеризуется резким падением давления нагнетания и одновременным увеличением приемистости скважин, что фиксируется по манометрам и расходомерам. После проведения гидроразрьша производят скалывание или отрыв горной массы при помощи устройства, начиная с ближайших от обнаженной поверхности скважин. Поочередно вводят шарики, которые, перемещаясь по высоконапорным трубам, садятся в клапанные гнезда устройств и перекрывают осевые каналы. Увеличивакяцимся давлением жидкости на поршневую часть клина производится его вьщвижение с раздвиганием силовых щек, приводящее к столу и отрыву отдельных кусков пород 15, которые погрузчиками 16 убираются в вагонетки 17. Так, воздействуя последовательно НА устройство, производят разрушение рудного тела и последующую уборку разрушенной породы. Гидроразрыв, скалывание и отрыв горных пород производятся устройством, показанным на фиг, 3-5. Устройство состоит из корпуса 18 с кольцевой (цилиндрической) проточ кой 19 и силовой гидравлической камерой 20j расположенной между кли новой частью 21, основание которой выполнено в форме поршня 22, снабже ного уплотнителями 23.. По оси клиновой части просверлен канал 24, имеющий выходы на конусну часть клина и клапанное седло 25, в которое садится во время работы устройства шариковый клапан 26. С другой стороны корпус снабжен переходником 27 со сквозным отверстием 28 для соединения с напорными трубами. На переходнике укреплены паке тйруюпще элементы 29. На клиновой части устройства укреплены щеки 30, стянутые хомутами 31 из мягкого металла (меди, алюминия и др.). Работает устройство следукяцим образом. Собранное устройство с введенной в его корпус клиновой частью 21 и сомкнутыми щеками 30, стянутыми хомутами 31, вводится в пробуренную скважину 5, Высоконапорные трубы 7 .срединяются через ;оголовки 8 с манометрами 9, расходомерами 10 и гнездами 11 для шариков с коллекторо высокого давления. Насосом 13 подают жидкость разрыва по трубам в устройство. Проходя по осевым отверстиям, она воздействует на стенки скважины и пакетируюяще элементы 29 устройст:ва, которыми герметизируется призабойная часть скважины. После образования трещин 4 из гнезда 11 выпускается шарик 26, перемещаемый потоком .жидкости по напорным трубам 7 в гидравлическую камеру устройства. 774 Шарик 26- садится в клапанное гнездо 25 и перекрывает канал 24. Увеличивающимся давлением жидкости на поршень 22 клиновая часть 21 вьщвигается из камеры 20 и раздвигает щеки 30, воздействуя на горную породу, производя ее разрушение и отрыв. Благодаря наличию в устройстве гидравлической камеры, снабженной дереходником и клиновой частью с поршнем, вьшолненным со сквозными отверстиями и клапанным узлом, возможно совмещение операций по гидроразрыву и скалыванию (отрыву) горной породы, что позволяет сократить средства (силовую энергию) и время на разрушение массива. Глубина опережающей заходки. Зависит от физико-механических свойств пород, и, как. правило, на месторождениях кристаллоносного сырья изменяется от 3 до 5 м, средний размер отбитого куска не должен превышать 0,5 м. Расстояние между скважинами в плоскостях отбойки долтно составлять (6,2-0,5)/6, где t - длина или глубина заходки. Для создания, равномерной трещиноватости массива от гидроразрывного воздействия длина скважин в ряду (в одной плоскости) изменяется через одну от длины, равной глубине заходки и ее половине. Проведение гидроразрыва горных пород перед их отбойкой позволяет эа счет раскрытия существующих трещин или образования новых, значительно снизить давление последующего отрыва, производимого клиновым распирающим устройством, повысить эффективность разрушения за счет предварительного нарушения их сплошности, сократить время и средства, проводить по- точную технологию очистиых работ, повысить безопасность их проведения. 7 28 17 18 20 г f3 2f Г izi 30 I л s 22 /////// /////// //J / лУ Риг. J

1, Способ отбойки горных пород, включающий образование дополнительной свободной поверхности, бурение в блоке рядов скважин и послойный отрыв горной породы на свободную поверхность, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности отбойки кристаллонос-г ных пород за счет сокращения энергосети и повышения сохранности кристаллосы я, перед отрьшом производят .гидравлический разрыв во всех скважинах блоков, при JTOM рядь скважин iбурят на расстоянии друг от друга, равном половине их глубины. 2.Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что скважины в рядах через один бурят укороченными. 3.Устройство для отбойки горных пород, включакндее корпус с камерой, клин с поршнем и раздвижные щеки, отличаю ще е t я тем, что в поршне и клине вьшолнен осевой сквозной канал с наклонным седлом, а корпус снабжен переходником и пакеру ющими элементаьт. to Од

Фиъ. 4 «