СПОСОБ ВЗРЫВНОЙ ОТБОЙКИ РУД И ПОРОД НА ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

Изобретение относится к горному делу, в частности к подземной разработке рудных месторождений.

Известна применяемая на подземных работах взрывная отбойка веерами восходящих скважинных зарядов в варианте системы подэтажного обрушения отбиваемой руды на почву подэтажных доставочных штреков (см. Агошков М.И., Борисов С.С., Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений. М., Недра, 1970, с.160-163). В этом случае бурение восходящими веерами глубоких скважин на всю высоту подэтажа с последующим их взрыванием осуществляется из нарезных буропогрузочных штреков. Недостатком этого метода является повышенный удельный расход нарезных выработок, которые проходят для реализации способа, и, как следствие, увеличение затрат на ведение БВР.

Наиболее близким по технической сущности и конечному результату является способ взрывной отбойки встречными веерами скважин из верхних и нижних буропогрузочных штреков с последующим их одновременным взрыванием и обрушением отбитой руды на почву нижнего буропогрузочного штрека. В этом случае появляется возможность увеличить высоту подэтажа и соответственно снизить объем нарезных выработок (см. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. М., Недра, 1978, с.62, с.381).

Основным недостатком этого способа является перерасход ВВ, энергии и средств при разрушении рудного массива - целика в зоне стыковки донных частей веерных скважин ввиду неизбежности попадания крайних зон стыковочного целика в область слабо регулируемого дробления, что способствует повышенному выходу крупнокусковых фракций из этой зоны и не исключает случаев ее частичной непроработки.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа взрывной отбойки руд и пород на подземных горных работах, обеспечивающего снижение удельного и общего расхода бурения, а также повышение эффективности использования энергии взрыва.

Задача решена путем создания способа взрывной отбойки руд и пород на подземных горных работах, включающего в себя обуривание отбиваемого объема горного массива встречными скважинами или шпурами, пробуренными из верхней и нижней буровых выработок, их заряжание и взрывание, отличием которого, согласно изобретению, является то, что инициирующий заряд в каждой скважине или шпуре располагают на расстоянии L_a=2,25•d_c, м, от дна скважины или шпура,

где d_c - диаметр скважины или шпура, м,

а расстояние между концами встречных скважин или шпуров, определяющее толщину отбиваемого слоя, принимают равным L=2•R_p.т.+0,9•D_н, м,

где L - расстояние между концами встречных скважин или шпуров, пробуренных из верхней и нижней буровых выработок, м,

R_р.т. - радиус зоны разрушения от торцевого действия заряда,

D_н - диаметр негабаритного куска, принятый для применяемой технологии, м.

При осуществлении заявленного способа достигается технический результат, заключающийся в том, что придонная «активная» масса заряда торцевого действия детонирует раньше оставшейся части заряда и обеспечивает более полную передачу энергии в массив, прилегающий к дну шпура или скважины, и разрушение этого массива в объеме, ограниченном радиусом зоны разрушения от торцевого действия заряда.

Экспериментальные исследования (см. А.В.Лещинский, Е.Б.Шевкун. Забойка взрывных скважин. Изд. ТОГУ, Хабаровск, 2008, с.29) показали, что «активная» масса заряда, действующая в торцевом направлении и оказывающая влияние на деформацию среды, возрастает только при увеличении длины торцевой части заряда до значения , где d_c - диаметр скважины заряда. Таким образом, в торцевом направлении шпурового или скважинного заряда действует только активная масса заряда ВВ длиной L_a=2,25d_c.

С другой стороны в ряде научных исследований (Н.Н.Медников. Математические методы и модели в расчетах на ЭВМ. М., Изд. МГТУ, 1996, с.31-32) по оценке взрывного разрушения пород, учитывающих структуру и трещиноватость пород, детонационные и энергетические характеристики ВВ, установлено, что нет четкой границы между зоной смятия и раздавливания (активное дробление с интенсивно развитой системой трещин) и последующей зоной радиального трещинообразования. При этом зона управляемого и регулируемого разрушения скважинного, шпурового зарядов состоит из зоны смятия и раздавливания и непосредственно примыкающей к ней зоны радиального трещинообразования.

В работе (Типовой проект ведения буровзрывных работ участком «Бачатский» ООО «КРУ-Взрывпром», 2005, с.24-25) радиус зоны регулируемого разрушения оценивается зависимостью:

где R_p - радиус зоны разрушения, м;

f - коэффициент крепости горных пород по М.М.Протодьяконову, ед.;

ρ - плотность ВВ в шпуре или скважине, кг/дм³.

Радиус зоны разрушения от торцевого действия шпурового или скважинного заряда принимается равным 1/3 радиуса разрушения в плоскости, перпендикулярной к оси цилиндрического заряда, т.е.:

При взрыве инициирующих зарядов фронт детонационной волны движется по заряду в противоположных направлениях от точек инициирования. В результате придонная «активная» масса заряда торцевого действия детонирует раньше оставшейся части заряда и обеспечивает более полную передачу энергии в массив, прилегающий к дну шпура или скважины, и разрушение этого массива в объеме, ограниченном радиусом зоны разрушения от торцевого действия заряда, определяемого зависимостью (2).

Учитывая симметрию процесса при использовании встречных скважин или шпуров, расстояние между их концами, при котором будет обеспечено качественное управляемое дробление массива, можно принять равным:

где L - расстояние между концами встречных скважин или шпуров, пробуренных из верхней и нижней буровых выработок, м;

R_р.т. - радиус зоны разрушения от торцевого действия заряда,

D_н - диаметр негабаритного куска, принятый для применяемой технологии, м.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- на фиг.1 изображена общая схема ведения взрывной отбойки встречными скважинами или шпурами, пробуренными из верхней и нижней буровых выработок;

- на фиг.2 показано расположение инициирующего заряда во взрывной скважине или шпуре;

- на фиг.3 показана схема взаимодействия встречных скважин или шпуров.

На чертежах показаны отбиваемый объем горного массива - 1, верхняя - 2 и нижняя - 3 буровые выработки, встречные буровые скважины или шпуры - 4, дно скважин или шпуров - 5, придонная часть - 6 общего заряда (заряд торцевого действия), общий заряд - 7, инициирующий заряд-боевик - 8, зона разрушения - 9 от торцевого действия заряда, породный промежуток - 10, отбиваемый слой - 11.

Способ реализуется следующим образом.

Отбиваемый объем горного массива 1 обуривают встречными скважинами или шпурами 4 из верхней 2 и нижней 3 буровых выработок с использованием известных методов определения паспортов бурения (фиг.1). В каждой скважине или шпуре 4 располагают заряд ВВ 7 известной конструкции, в котором устанавливают известным способом инициирующий заряд 8 на расстоянии L_a=2,25d_c от дна скважины или шпура, где d_c - диаметр скважины или шпура 4. Формируют, таким образом, придонную часть 6 общего заряда 7.

После взрыва инициирующего заряда 8 процесс детонации развивается в противоположных направлениях, в придонной части 6 заряда 7 процесс детонации развивается от инициирующего заряда 8 в сторону дна скважин или шпура 4, поэтому энергия этой части заряда 7 интенсивно разрушает массив 1 на участках, прилегающих к дну 5 скважин или шпуров 4, образуя зону разрушения 9.

Объем разрушаемого массива 1, находящийся в пределах зон разрушения 9, будет неизбежно разрушен при детонации придонной части 6 заряда 7.

Учитывая существующие технологические требования к качеству дробления массива 1, выражающиеся в минимизации выхода негабаритных фракций, размер которых зависит от применяемой технологии, можно дополнительно повысить объемные показатели отбойки путем включения в размер отбиваемого слоя 11 породного промежутка 10 между зонами разрушения 9, размер которого составляет 0,9 от величины принятого размера негабарита. Тогда ширина отбиваемого слоя 11 между концами 5 встречных скважин или шпуров 4 составит:

L=2•R_р.т.+0,9•D_н, м

где L - толщина отбиваемого слоя, м;

R_р.т. - радиус зоны разрушения от торцевого действия заряда, определяемый по известной зависимости:

а - коэффициент крепости горных пород по М.М.Протодьяконову, ед.;

ρ - плотность ВВ, кг/дм³.

D_н - диаметр негабаритного куска, принятый для применяемой технологии, м.

Таким образом, заявленный способ по сравнению с известными способами взрывной отбойки горных пород на подземных горных работах обеспечивает снижение удельного и общего расхода бурения за счет повышения эффективности использования энергии взрыва.