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

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

Известны различные способы разрушения горных пород, включающие различную 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: А.С. СССР №281355 кл. МКИ⁴ E21C 37/12, 1968; А.С. СССР №793035 кл. МКИ⁴ Е21С 37/12, 1979; А.С. СССР №924497 кл. МКИ⁴ Е42D 5/0, 1980; А.С. СССР №1074995 кл. МКИ Е21С 37/00, 1984; А.С. СССР №894317 Кл. МКИ F42D 3/04, 1978; А.С. СССР №1010923 кл. МКИ F42D 5/00, 1980; А.С. СССР №1840800 кл. МКИ Е21С 37/12, 1988. Однако известные решения очень сложны со стороны организации работ, требуют значительных затрат на их реализацию, а также не обеспечивают желаемого эффекта по отбойке массива горных пород.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому является способ отбойки горных пород уступами, включающий бурение в шахматном порядке чередующихся между собой заряжаемых и незаряжаемых рядов скважин, в заряжаемых рядах сплошные колонковые заряды с прямым инициированием и заряды с радиальным воздушным зазором и линейным инициированием располагают через скважину, чередуя их между собой в ряду, их забойку и взрывание производят по диагональной схеме (см., например, А.С. СССР №924496 кл. МКИ F42D 3/04, 1980).

Однако известное решение не обеспечивает повышение эффективности снижения сейсмического воздействия на остальной массив и повышения степени дробления горных пород из-за того, что взрываемые ряды зарядов создают мощную общую ударную волну по всей длине ряда.

Целью изобретения является снижение сейсмического воздействия на остальной массив и повышение степени дробления горных пород путем управления ударной волной в пространстве и во времени.

Поставленная цель достигается тем, что в способе взрывания горных пород, включающем бурение скважин, размещения в них зарядов ВВ с периодически меняющимся диаметром по его длине различной формы (треугольной, трапецеидальной, выпуклой дуги, вогнутой дуги и колонкового заряда) и порядное инициирование зарядов, взрываемый ряд зарядов делят на зоны, состоящие из одинаково повторяющихся зарядов разной формы изменения диаметра, причем длина зоны определяется по формуле

L=l×n,

где l - расстояние между скважинами, м;

n - количество форм изменения зарядов.

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

Фронты сейсмических импульсов от отдельных зарядов в ряду формируют общий фронт (см. Фадеев А.Б. Дробящее и сейсмическое действие взрывов на карьерах. - М.: Недра, 1972, с.112).

Периодичность изменения диаметра заряда определяет периодичность ударных волн в массиве горных пород. Создание в ряду зарядов разной формы изменения диаметра обеспечит исключение формирования общего фронта сейсмического импульса от группы зарядов в этой зоне. Повторение зарядов в соседних зонах должно быть одинаковым, только при этом условии сейсмический эффект будет минимальным от них (см. Фадеев А.Б. Дробящее и сейсмическое действие взрывов на карьерах. - М.: Недра, 1972, с.113), так как здесь максимальное расстояние между зарядами с одинаковой формой.

Взрываемые заряды в одной зоне создают условия взаимного случайного наложения ударных волн, действия которых направлены на дополнительное повышение степени дробления горных пород.

Пример 1. Рудное месторождение полезных ископаемых разрабатывается открытым способом. Буровзрывные работы проводятся при ведении вскрышных и добычных работ. Средняя высота уступа по карьеру составила 10 м. Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова составляет 10-15. Взрывные скважины проходят буровым станком СБШ-250 МН с диаметром долота 269 мм. Для проведения взрывных работ используют ВВ Граммонит 79/21. Сетка скважин 6×6 м.

Пример 2. Разрабатываемое месторождение и технология проведения работ аналогичны приведенным в примере 1. Скважины заряжают ВВ из цельнолитых элементов создающих периодически меняющимся диаметром по их длине следующей формы: треугольной, трапецеидальной, вогнутой дуги, выпуклой дуги и цилиндрического заряда. Длина зоны в ряду равна 30 м. За счет снижения выхода негабарита увеличение производительности экскаватора составило 10%, а автосамосвалов 2%.

Полученные данные сведены в таблицу.

Таблица Результаты использования известного и предполагаемого способов взрывания горных пород Показатели Прототип Предлагаемый способ Годовой объем производства горных работ, тыс.м³ 10000 10000 Затраты на бурение 1 м³ горных пород, руб. 0,103 0,103 Затраты на взрывные работы 1 м³ горных пород, руб. 0,181 0,185 Часовая производительность экскаватора, м³, руб. 191 203 Затраты на экскавацию 1 м³ горных пород, руб. 0,115 0,101 Часовая производительность автосамосвала, м³ 65,9 67,1 Затраты на транспорт 1 м³ горных пород, руб. 0,318 0,303 Общие удельные затраты на 1 м³ горных пород, руб. 0,717 0,692 Годовой экономический эффект, тыс. руб. - 250

Изобретение позволяет снизить сейсмическое воздействие на оставляемый массив и повысить степень дробления горных пород путем управления ударной волной в пространстве и во времени за счет деления взрываемого ряда зарядов ВВ на зоны, состоящие из одинаково повторяющихся зарядов разной формы изменения диаметра, причем длина зоны определится

L=l·n,

где l - расстояние между скважинами, м;

n - количество форм изменения зарядов.

1 табл.

Способ взрывного разрушения горных пород, включающий бурение рядов скважин, размещение в них зарядов ВВ с различной формой в поперечном сечении и инициирование, отличающийся тем, что, с целью снижения сейсмического воздействия на законтурный массив и повышения степени дробления горных пород путем управления ударной волной в пространстве и времени, заряды в ряду располагают повторяющимися группами, каждую из которых выполняют из зарядов с различной формой в поперечном сечении и производят порядное инициирование.