СПОСОБ НАПРАВЛЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД Советский патент 2010 года по МПК F42D3/04 

Изобретение относится к взрывным работам в горной, строительной и оборонной промышленности и преимущественно предназначено для взрывной отбойки массива горных пород при разработке месторождений полезных ископаемых или сооружения объектов различного назначения.

Известны различные способы направленного разрушения горных пород, включающие различные ориентацию и длину скважин с зарядом ВВ (взрывчатого вещества), схему инициирования скважин, а также различную степень инициирования заряда по длине, использование различного типа оболочек или прорезание в шпурах дискообразных щелей (см., например, А.С. СССР 281355, кл. МКИ Е21С 37/12, 1968; А.С. СССР №793035 кл. МКИ Е21С 37/12, 1979; А.С. СССР №924497 кл. МКИ Е42D 5/0, 1980; А.С. СССР №1074995, кл. МКИ Е21С 37/12, 1984).

Однако известные решения сложны со стороны организации работ, а также не обеспечивают желаемую степень дробления горных пород после проведения взрывных работ.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ направленного разрушения горных пород, включающий бурение скважин, размещение в них зарядов ВВ и инициирование зарядов, причем скважины бурят с созданием периодически изменяющегося диаметра, образуя треугольную форму в сечении стенок скважины по их длине.

Целью изобретения является обеспечение равномерности степени дробления горных пород путем создания периодической кумулятивной ударной волны по длине скважины перпендикулярно ее оси, что, в свою очередь, обеспечивает повышение производительности оборудования, используемого на экскавации и транспорте горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что в способе направленного разрушения горных пород, включающем бурение скважин с периодически изменяющемся диаметром, размещение в них заряда ВВ и инициирование зарядов, скважины бурят в форме поверхности вращения вогнутой дуги в продольном сечении, причем длина хорды дуги вращения (Н) равна линейному размеру негабаритного куска по длине скважины, радиус дуги комуфлектного эффекта равен, м: а диаметр расширенной части скважины равен, м: где b - расстояние между скважинами, м;

d - диаметр скважины, м.

Под воздействием продуктов взрыва формируется ударная волна, энергия которой передается равномерно во все стороны (см. Ханукаев А.А. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. - М.: Недра, 1974, с.113).

Бурение скважин выполняют периодически меняющимся диаметром в форме поверхности вращения вогнутой дуги в продольном сечении. Периодичность комуфлектного эффекта (угла встречи ударной волны с массивом горных пород) выполняется периодичностью изменения диаметра (длиной хорды дуги комуфлектного эффекта Н) и величиной диаметра расширенной части скважины. Радиус дуги комуфлектного эффекта определяется в пределах: максимальный не более

где b - расстояние между скважинами, м;

d - диаметр скважины, м; и минимальный

При меньшем радиусе комуфлекта энергия ударной волны будет расходоваться на переизмельчение горной массы вблизи скважины, и при этом будет наблюдаться высокая вариация степени измельчения породы.

Период коммуфлектного эффекта определяется длиной хорды дуги и устанавливается линейным размером негабаритного куска по длине скважины.

При использовании величины периода больше линейного размера негабаритного куска появится вероятность выхода негабарита, а это резко сократит положительный эффект. При использовании величины периода меньше линейного размера негабаритного куска, а это приведет к резкому сокращению положительного эффекта от коммуфлекта.

Диаметр расширенной части скважины можно определить, рассмотрев ΔАВС, (см. чертеж) разность между R и АВ дает приращение радиуса расширенной части скважины, тогда диаметр расширенной части будет равен

где Н - длина хорды дуги вращения, м.

Приведенная совокупность существенных признаков в известных аналогах не обнаружена, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Пример 1. Рудное месторождение цветных металлов разрабатывается открытым способом. Буровзрывные работы (БВР) проводятся при ведении вскрышных и добычных работ. Средняя высота уступа составила 10 м. Коэффициент крепости пород и руд по шкале проф. М.М. Протодьяконова составляет 10-15. Взрывные скважины проходят буровым станком типа СБШ-250 МН с диаметром долота 269 мм.

В нижней части диаметр скважины составляет 336 мм. После основного бурения скважину проходили специальными расширителями. Больший диаметр скважины, составил 0,442 м, а шаг изменения диаметра 0,22 м, сетка скважин 6,5×6,5 м.

Пример 2. Разрабатываемое месторождение и технология проведения работ аналогичны приведенным в примере 1. Бурение скважин выполняют периодически меняющимся диаметром в форме вогнутой дуги в продольном сечении скважины после основного бурения. Величина забойки составляет 3,5 м, сетка скважин 6,5×6,5 м. Диаметр скважины составил 0,336 м, а шаг изменения диаметра 0,7 м. Диаметр расширенной части скважины 0,340 м. Радиус дуги комуфлекта 3,0 м. Полученные показатели сведены в таблицу.

Таблица. Результаты использования известного и предлагаемого способов направленного разрушения горных пород Показатели Прототип Предлагаемый способ 1 2 3 Годовой объем производства горных работ, тыс. м³ 10000 10000 Производительность бурового станка, м/ч 4,62 4,56 Стоимость работы бурового станка, руб./ч 23 23 Выход горной массы с 2 м скважины, м³ 48 48 Затраты на оборудование 1 м³ горных пород, руб. 0,103 0,105 Стоимость работы экскаватора, руб./ч 22 22 Часовая производительность экскаватора, м³ 170 189 Затраты на экскавацию 1 м³ горных пород, руб. 0,129 0,116 Стоимость работы автосамосвала, руб./ч 21 21 Часовая производительность автосамосвала, м³ 63,4 65,5 Затраты на транспорт 1 м³ горных пород, руб. 0,331 0,327 Удельные затраты на 1 м³ горных пород, руб. 0,563 0,543 Годовой экономический эффект, тыс. руб. - 150

За счет увеличения степени дробления горной массы повышение производительности экскаваторов составило 9%, а автосамосвалов 3%. Предложенный способ направленного разрушения горных пород по сравнению с прототипом позволяет обеспечить равномерность степени дробления горных пород путем создания периодического комуфлектного эффекта перпендикулярно оси скважины, что обеспечивает повышение производительности горнотранспортного оборудования.

Изобретение позволяет обеспечить равномерность разрушения горных пород во взрывном блоке и увеличить производительность выемочно-погрузочного оборудования и транспорта за счет бурения скважин в форме поверхности вращения вогнутой дуги в продольном сечении, причем длина хорды дуга вращения (H) равна линейному размеру негабаритного куска по длине скважины, радиус дуги комуфлектного эффекта равен, м:

где b - расстояние между скважинами, м;

d - диаметр скважины, м;

а диаметр расширенной части скважины равен, м:

1 ил., 1 табл.

Способ направленного разрушения горных пород, включающий бурение скважин с периодически изменяющимся диаметром, размещение в них зарядов ВВ и инициирование зарядов, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности степени дробления горных пород путем создания периодического комуфлектного эффекта, скважины бурят в продольном сечении в форме поверхности вращения вогнутой дуги, при этом длина хорды дуги вращения равна линейному размеру негабаритного куска, а диаметр расширенной части каждой скважины определяют по формуле

где D - диаметр расширенной части скважины,
d - диаметр скважины,
Н - длина хорды дуги вращения,
причем радиус воздействия комуфлектного эффекта определяют по формуле

где R - радиус воздействия комуфлектного эффекта,
b - расстояние между скважинами.