Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЗРЫВНОЙ ОТБОЙКИ РУД И ПОРОД

Техническое решение относится к горному делу и может найти применение при взрывной отбойке руд и пород скважинными зарядами взрывчатых веществ (ВВ).

Известен способ взрывной отбойки горных пород на карьерах по патенту РФ №2382327, МПК F42D 3/04, F42D 1/08, опубл. в БИ №5 20.02.2010, предусматривающий бурение взрывных скважин, формирование в донной части одной или нескольких взрывных скважин газовой полости, размещение в каждой взрывной скважине над воздушной полостью заряда ВВ с промежуточным детонатором и средствами инициирования последнего и производство взрыва. Бурение взрывных скважин ведут до отметки подошвы нижележащего уступа, а перед формированием газовой полости на дне взрывной скважины устанавливают отражатель ударных волн. В качестве отражателя ударных волн можно использовать сыпучие вещества с разной плотностью, значение которой прямо пропорционально горному давлению. Промежуточный детонатор размещают над газовой полостью в активной части заряда ВВ на расстоянии от нижнего торца указанного заряда в пределах 1÷1,5 высоты газовой полости. Газовую полость можно формировать с помощью эластичных емкостей, заполненных сжатым воздухом или другим газом с максимальным неразрушающим для этих емкостей давлением или заполненных гранулированным пенополистиролом.

Недостатком этого способа отбойки является высокая трудоемкость, крайне сложная организация работ и высокие материальные затраты на формирование отражателя ударных волн в виде сыпучих веществ с разной степенью плотности. К тому же, такое исполнение скважинных зарядов с применением отражателя ударной волны способствует разрушению более удаленной части массива от забоя скважины, но не обеспечивает полную проработку подошвы уступа. Требуются также дополнительные затраты на промежуточный детонатор и создание газовой полости.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является способ взрывной отбойки руд и пород при разработке месторождений твердых полезных ископаемых по патенту РФ №2449240, МПК F42D 1/08, F42D 3/04, опубл. 27.04.2012 в БИ №12, включающий бурение взрывных скважин, их заряжание с использованием обычных и кумулятивных зарядов и взрывание зарядов, причем в нижней части вертикальных нисходящих скважин располагают донный заряд, по внешней поверхности которого формируют кольцевую кумулятивную выемку, вершина которой лежит в горизонтальной плоскости, разделяющей объем донного заряда пополам и совпадающей с плоскостью рабочей площадки уступа карьера или днища подземного очистного блока, а величину перебура скважины принимают равной половине ширины основания кумулятивной выемки.

Главным недостатком этого способа взрывной отбойки является необходимость бурения взрывных скважин с перебуром, которое приводит к непроизводительным потерям пробуренных взрывных скважин, поскольку после взрыва перебуренные части взрывных скважин остаются в массиве нижележащего уступа. К тому же, для бурильщика сложно выполнить дно всех взрывных скважин на одном уровне будущей подошвы нижележащего уступа, что приводит к некачественной проработке подошвы уступа. Стоимость заряда, по внешней поверхности которого сформирована кольцевая кумулятивная выемка, значительно выше стоимости стандартных зарядов ВВ.

Техническая задача - повышение качества оформления подошвы уступов карьеров за счет предварительного отделения отбиваемой массы от массива руд и пород, а также снижения затрат на ВВ путем исключения формирования сложных зарядов ВВ при уменьшении объема буровых работ за счет отсутствия перебура взрывных скважин.

Поставленная задача решается тем, что в способе взрывной отбойки руд и пород, включающем бурение взрывных скважин, их заряжание зарядами ВВ и взрывание этих зарядов ВВ, согласно техническому решению до бурения взрывных скважин бурят пилотные взрывные скважины, количество и расположение которых определяют с учетом отбиваемого объема и физико-механических свойств руд и пород, затем осуществляют гидроразрыв руд и пород перпендикулярно пилотным взрывным скважинам по отметке подошвы уступа, при этом бурение взрывных скважин, заряжание их и пилотных взрывных скважин зарядами ВВ и взрывание зарядов ВВ в них осуществляют после проведения указанного гидроразрыва.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить качество оформления подошвы уступов карьеров за счет проведения гидроразрыва руд и пород по отметке подошвы уступа, что позволяет отделить разрушаемые руду и породу от массива еще до взрывания и снизить затраты на ВВ путем исключения формирования сложных зарядов.

Целесообразно перед проведением гидроразрыва в каждой пилотной взрывной скважине инициировать трещину механическим путем или с применением кумулятивного снаряда ВВ. Это позволит трещине гидроразрыва развиваться в нужном направлении, совпадающем с плоскостью отметки подошвы уступа, что повысит качество оформления подошвы уступов карьеров.

Целесообразно бурение пилотных взрывных скважин осуществлять ниже отметки подошвы уступа, в зависимости от применяемой технологии и средств гидроразрыва. Это позволит расширить перечень используемого технологического оборудования для осуществления гидроразрыва, тем самым повысив качество отделения разрушаемых руд и пород от массива, а также снизит объем буровых работ за счет того, что с перебуром осуществляют бурение только пилотных взрывных скважин, а взрывные скважины бурят до отметки нижележащего уступа.

Целесообразно сначала осуществлять взрывание зарядов ВВ в пилотных взрывных скважинах, а затем - во взрывных скважинах. Это позволит воздействием взрыва зарядов ВВ пилотных взрывных скважин больше раскрыть трещину гидроразрыва, проходящую по отметке подошвы уступа, что повысит качество оформления подошвы уступов карьеров.

Сущность технического решения поясняется примером реализации способа взрывной отбойки руд и пород и чертежом, где показана схема ведения взрывной отбойки руд и пород (на чертеже перебур пилотных взрывных скважин не показан).

На чертеже изображены отбиваемый объем 1 массива 2 руд и пород, заряженные зарядами ВВ пилотная взрывная скважина 3 и взрывные скважины 4, отметка 5 подошвы уступа и трещина 6 гидроразрыва.

Способ реализуют следующим образом. В отбиваемом объеме 1 массива 2 руд и пород осуществляют бурение пилотных взрывных скважин 3. Их количество и расположение определяют с учетом отбиваемого объема 1 массива 2 и физико-механических свойств руд и пород. После чего производят гидроразрыв руд и пород перпендикулярно пилотным взрывным скважинам 3 по отметке 5 подошвы уступа с образованием трещины 6 гидроразрыва. Далее в отбиваемом объеме 1 массива 2 руд и пород бурят взрывные скважины 4. После заряжания пилотных взрывных скважин 3 и взрывных скважин 4 зарядами ВВ производят их взрывание.

Целесообразно перед проведением гидроразрыва в каждой пилотной взрывной скважине 3 инициировать трещину механическим путем или с применением кумулятивного снаряда ВВ. Инициирование трещины позволит трещине 6 гидроразрыва развиваться в нужном направлении, совпадающем с отметкой 5 подошвы уступа.

Целесообразно также бурение пилотных взрывных скважин 3 осуществлять ниже отметки 5 подошвы уступа, в зависимости от применяемой технологии и средств гидроразрыва. Это позволит расширить перечень используемого технологического оборудования для осуществления гидроразрыва, тем самым повысив качество отделения отбиваемого объема 1 от массива 2 руд и пород, а также снизит объем буровых работ за счет того, что с перебуром осуществляют бурение только пилотных взрывных скважин 3, а взрывные скважины 4 бурят до отметки 5 нижележащего уступа.

Целесообразно сначала осуществлять взрывание зарядов ВВ в пилотных взрывных скважинах 3, а затем - во взрывных скважинах 4. Это позволит воздействием взрыва зарядов ВВ пилотных взрывных скважин 3 больше раскрыть трещину 6 гидроразрыва, проходящую по отметке 5 подошвы уступа, что повысит качество оформления подошвы уступа.