Способ взрывного разрушения горных пород на косогоре Советский патент 1993 года по МПК F42D3/04 

Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовании при ведении буровзрывных работ на косогоре.

Цель изобретения-снижение нарушен- ности законтурной части массива за счет уменьшения вероятности скола породы-на свободную поверхность косогора.

Данная цель в способе взрывного разрушения горных пород на косогоре включающем бурение скважин перпендикулярно проектному контуру рядами, параллельными бровке косогора с перебуром за проектный контур формирование в скважинах донного и устьевого зарядов взрывчатого

вещества, размещение боевиков одного - в устьевом заряде, другого - в донном заряде на уровне проектного контура, и короткоза- медленное взрывание зарядов, достигается тем, что величину перебура hn скважин ряда, ближайшего к поверхности косогора, принимают из выражения

00

00

ел

го ьо

hn (0,2 sin3 a + 0,3 cos3 a W,

0)

где W - величина линии сопротивления по подошве, м;

а- угол откоса склона косогора, град. В этих скважинах донные заряды формируют длиной равной удвоенной величине

перебура при этом боевик донного заряда инициируют с замедлением относительно боевика устьевого заряда, время г которого определяют из выражения

„ 1.5W-sin«-hx h6-hx ,„ч

Т - -------------, t)

t-1UM

где Иб - расстояние между боевиками в скважине, м;

Ci - скорость продольной волны в массиве, м/с;

См большее значение величины скорости детонации устьевого заряда или скорости продольной волны, м/с;

hx - расстояние между боевиком донного заряда и устьевым зарядом, м.

На фиг. 1 представлена схема размещения скважин на косогоре и конструкция зарядов; на фиг. 2 - схема к оценке влияния поверхности косогора на образование трещин; на фиг. 3 - схема к расчету взаимодействия зарядов в скважине.

Способ осуществляется следующим образом. В массиве 1 горных пород на косогоре бурят ряды 2 вертикальных скважин 3 параллельно поверхности косогора 4. Первый ряд скважин, ближайший к поверхности 4 бурят с перебуром, равным

hn (0,2 sin3 a + 0,3 cos3 a W,

где W - величина линии сопротивления по подошве (ЛСПП) скважин 1-го ряда, м;

а - угол откоса склона косогора, град.

Величину W и расстояние между скважинами 1-го ряда также как расстояние между последующими рядами 2, расстояние между скважинами в ряду и перебур этих скважин рассчитывают по известным методикам.

После бурения в скважинах 2-го и последующих рядов создают заряды взрывчатого вещества одним из известных способов.

В скважинах 1-го ряда создают донные заряды 6 длиной, равной ln 2 х hn. Боевик

7 заряда 6 размещают в плоскости 5. Затем формируют инертный промежуток длиной In (5-И5) х dc, где dc - диаметр скважины. При этом длина инертного промежутка уточняется расчетом по условиям оптимальной работы заряда.

Затем формируют устьевой заряд 8 с боевиком 9, установленным на расстоянии he от боевика 7. Величину устьевого заряда

8 рассчитывают по известным методикам, за вычетом величины донного заряда 6. После этого производят забойку скважин. Инициирование боевиков 7 и 9 можно осуществлять от ДШ 10, причем каждый боевик инициируют от своей нити ДШ. Интервал замедления т взрыва боевика 9 по отношению к боевику 7 определяется по формуле

hx he - hx

См

-(4)

где hx расстояние между боевиком донного заряда и устьевым зарядом, м;

he - расстояние между боевиком, м;

Ci - скорость распространения продольной волны в массиве, м/с:

См - максимальное значение из скоро- сти Ci или скорость детонации устьевого заряда.

При соблюдении условия

1,5W-slna-hx()

Н- эаб ------7 г----- - ir-------

(Сдш - см) м

х Сдш См,

(5)

25

30

где Н - высота уступа, м;

заб -величина забойки, м; возможно инициирование боевиков 7 и 9 от одной общей нити ДШ. В этом случае боевик 9 размещают на расстоянии he. определяемом по отношению

Ci

Пб1,5-W -slna-hx(1 ) См

( Сдш - См ) Ci

хСдцгСм. (6)

Выбор величины (длины) донного заряда и его конструкции из следующих соображений. Для обеспечения ровной поверхности

подошвы и исключения скола породы на свободную поверхность при взрыве одного только донного заряда в скважине должен быть получен эффект вспучивания. При этом угол раствора воронки рыхления должен

быть равен р

(90°- о).

СО

В этом случае масса донного заряда должна быть равна

Мд q х (0,4 + 0.6) ctg3 o)W3-sln3a , (8)

где q - расчетный удельный расход В В на рыхление.

В то же время имеем

Мл Р In

7#

W

vf q

(9) (Ю)

где Р - вместимость 1 м скважины. Таким образом

Jn (0,4-sln3 a + 0,6-cos3aW hn - (0,2-sln3 a+ 0.3-cos3$ W.

1,5Wsina-hx he-h

CiCy

(11)где Су-скорость детонации.устьевогозар.ч5да, м/с.

(12)Объединяя эти два уравнения получим

1,5Wsina-hx he-h

Изобретение предназначено для использования в горной промышленности при ведении буровзрывных работ на косогоре. Цель изобретения - снижение нарушенно- сти законтурной части массива за счет уменьшения вероятности скола породы на свободную поверхность косогора (ПК). При разработке выемок на косогоре бурят скважины перпендикулярно проектному контуру выемки с перебуром рядами, параллельными ПК: первый ряд скважин, ближайший к ПК, буряте перебуром, равным hn. В этих скважинах создают донные заряда (ДЗ) длиной 2hn и устьевые заряды (УЗ). Боевик ДЗ устанавливают на уровне проектного контура. Инициируют ДЗ и УЗ разновременно с замедлением УЗ относительно ДЗ. Скважины остальных рядов заряжаются и инициируются известными способами. Инициирование боевиков УЗ и ДЗ осуществляется от общей нити ДШ. 3 ил. ел с

Применение инициирования из центра заряда позволяет обеспечить первоочередное зарождение дисковой трещины на уров- 10 не проектного контура, а симметричная конструкция заряда б относительно плоскости 5 обеспечивает развитие трещины строго в плоскости проектного контура. Симметричное развитие трещины 11 будет происходить до момента возвращения отраженной от поверхности косогора волны напряжений в вершину трещины - время t.

После этого, если не будет никаких дополнительных воздействий, развитие трещины 11 будет происходить с отклонением в сторону поверхности 4 и будет образовываться козырек. Для исключения этого явления необходимо чтобы в момент времени t к вершине трещины подошла волна напряжений от устьевого заряда 8. Это поле напряжений будет компенсировать влияние свободной поверхности 4 и развитие трещины 11 будет идти с значительно меньшими отклонениями от плоскости 5.30

Момент времени t определяется из закона геометрической оптики и решения геометрической задачи (фиг.2). При этом скорость развития трещины VT принимается равной35

.15

20

25

VT (0,2-0,25) х Ci В этом случае

IT (0,4-0,42) х W x sin a в среднем

1,5 Wslno: Ci

%

(13)

(14)

(15)

Для обеспечения указанного выше взаимодействия полей напряжений необходимо взорвать боевик 9 заряда 8 с интервалом после взрыва боевика 7, который можно определить по формуле

(T1,T2)

Vhi +1 1,5Wslna-htf

Ci

Ci

(16)

Г2 t« h5 - hx V h2 + I

Ci

,. 1.5Wsirm-hx h6.- hx .,- (17)

где См большее значение из величин Ci и Су, м/с.

Отрицательная величина г указывает на то, что боевик 9 взрывают в первую очередь,

а затем с замедлением тс - - г взрывают боевик 7.

Взаимодействие полей напряжений с обеспечением структуры поля в районе подошвы, способствующей образованию ровной поверхности контура 5, можно достичь при инициировании боевиков 7 и 9 от одной нити ДШ. В этом случае высота установки боевика 9 hs будет определяться по формуле

25PI

-----т-fi----- --- х Сдш См, ( Сдш - См ) Ci .

h6

(18) где Сдш - скорость детонации.

Однако такое инициирование зарядов (от общей нити ДШ) не всегда возможно т.к. h6 не может быть больше величины

Пб Ну - заб ПМ.

0

5

5

где Ну - высота уступа, м;

эаб - величина забойки скважин, м.

Использование в качестве боевика 7 дискового щелеобразующего заряда позволяет в значительной мере снизить нарушенность законтурного массива за счет первоочередного развития дисковой трещины в плоскости 7 с последующей разгрузкой массива и снижением вероятности образования и длины трещин от донного заряда, идущих вглубь массива.

Формула изобретения

Способ взрывного разрушения горных пород на косогоре, включающий бурение скважин перпендикулярно проектному контуру рядами, параллельными бровке косогора с перебуром за проектный контур, формирование в них донного и устьевого зарядов взрывчатого вещества, размещение боевиков: одного - в устьевом заряде, другого - в донном заряде на уровне проектного контура и короткозамедленное инициирование зарядов, отличающийся

тем, что, с целью снижения нарушенности законтурной части массива за счет уменьшения вероятности скола породы на свободную поверхность косогора, величину перебура hn скважин ряда, ближайшего к поверхности косогора, принимают из выражения

hn -(0.2 sin3 a+ 0,3-cos3а) W.

где а - угол откоса склона косогора, град.;

W - величина линии сопротивления подошвы,

и донные заряды формируют длиной, равной удвоенной величине перебура, при этом боевик донного заряда инициируют с замедлением относительно боевика устьевого

0

5

заряда, время т которого определяют из выражения

1,5Wsina-rbc he-hx

т - -------- -----,

CiСу

где Ci - скорость распространения продольной волны в массиве, м/с;

Иб расстояние между боевиками в скважине, м;.

См - большее значение из величин Ci и скорости детонации устьевого заряда;

hx - расстоя н ие между бое ви ком дон но- го заряда и дном колонки устьевого заряда.

(Dug.)

х

6

1

te2

ФигЗ