Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в слоистых массивах горных пород осадочного происхождения, в частности при взрывной подготовке породного массива к экскавации при открытой разработке полезных ископаемых.

Известен способ взрывной подготовки пород к выемке методом скважинных зарядов (Анистратов Ю.И., Анистратов К.Ю., Щадов М.И. Справочник по открытым горным работам: - М.: НТЦ «ГОРНОЕ ДЕЛО», 2010. 700 с., 453 ил.), который заключается в размещении взрывчатого вещества в наклонных или вертикальных скважинах, располагающихся в один или несколько рядов параллельно верхней бровке уступа и размещающихся друг от друга на расчетном расстоянии по прямоугольной или шахматной сетке. Причем проекции продольных осей скважин перпендикулярны образующим верхней и нижней бровкам уступа.

Недостаткам аналога является повышенный удельный расход взрывчатого вещества, низкая степень проработки массива и, как следствие, большой выход негабаритных кусков породы.

Известен также способ взрывной отбойки горных пород со слоистой структурой, включающий бурение параллельных рядов вертикальных скважин, заряжание их взрывчатым веществом с последующей забойкой, монтаж взрывной цепи и короткозамедленное взрывание (Репин Н.Я. Подготовка горных пород к выемке. Ч. 1: Учеб. пособ. - М.: "Мир книги". Изд-во МГГУ. 2009. 188 с.: ил.).

Недостатком этого способа является то, что бурение параллельных рядов скважин осуществляют по сетке, форма которой учитывает только трещиноватость массива, и на разупрочнение структуры массива необходим увеличенный удельный расход взрывчатого вещества, поскольку не учитываются взаимосвязи сдвиговых напряжений в направлении слоистости и направлении трещиноватости массива.

Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому является «Способ взрывной подготовки горной массы на угольных карьерах» Тарканов Р.А., Лагай Н.В. (RU 2319012 С1. 10.03.2008), при котором на основе геологической информации, полученной непосредственно на видимом обнажении откоса блока инструментальными замерами или фотодокументами и приложенной к паспорту, строят решетку основных систем трещин по отношению к откосу уступа, по совокупности полученной информации рассчитывают параметры БВР и проектируют сетку буровзрывных скважин.

Этот способ по подготовке горной массы к выемке взрывом также является малоэффективным, т.к. не учитывает взаимосвязи сдвиговых напряжений в направлении линии слоистости и направлении линий простирания трещиноватости массива, которые формируются при взрыве в массиве осадочных горных пород при наличии трех систем трещин (первая система трещин разделяет слои в напластованиях пород, и две взаимно перпендикулярные напластованиям секущие системы трещин определяют структуру блочности массива, что в конечном итоге приводит к ухудшению качества дробления горной массы и снижению производительности горнотранспортной техники на последующих этапах разработки месторождения).

Изобретение решает задачу повышения эффективности буровзрывной подготовки горной массы на угольных разрезах в слоистых породах осадочного происхождения путем повышения качества их равномерного дробления с заданной крупностью, что обеспечит повышение производительности горнотранспортной техники в последующих процессах отработки месторождения.

Технический результат заявляемого решения достигается тем, что в способе ведения взрывных работ, включающем расчет параметров БВР и проектирование сетки скважин, бурение параллельных рядов скважин, заряжание их взрывчатым веществом с последующей забойкой, монтаж взрывной сети, короткозамедленное взрывание, согласно изобретению, учитывает наиболее благоприятные условия для дробления массива, когда распространение фронта ударной волны разрушения в слое строго перпендикулярно линиям простирания напластования при пологом и наклонном падении линии простирания напластований пород и при крутопадающих линиях простирании двух взаимно перпендикулярных систем трещин, секущих напластования на блоки, скважины бурят перпендикулярно плоскости падения напластований и параллельно линиям простирания секущих систем трещин, а при крутом падении напластований пород и одной из секущих напластования системы трещин, а другой системы трещин, имеющей пологое или наклонное падение, скважины бурят перпендикулярно плоскости пологопадающей системы трещин и параллельно линии простирания напластований пород и линии простирания крутопадающей системы трещин.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема бурения скважин в слоистом горном массиве при пологом и наклонном падении напластований; на фиг. 2 - разрез по сечению А-А. На фиг. 3 показана схема бурения скважин в слоистом горном массиве при крутом падении напластований; на фиг. 4 - разрез по сечению Б-Б.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. На уступе, подлежащем взрывной подготовке пород к экскавации, на основании изучения геологической структуры массива на обнажении откоса уступа 1, определяют азимут линии простирания напластований 2 горного массива и угол α падения напластований, азимут линии простирания секущей системы трещин 3 и азимут линии простирания секущей системы трещин 4, а также угол падения β секущей системы трещин 3 и угол падения γ секущей системы трещин 4.

Параметры расположения скважин 6 на уступе 1, в т.ч. расстояние между скважинами в ряду и между параллельными рядами скважин (сетка скважин), линию сопротивления по подошве уступа и параметры скважинного заряда определяют по известным методикам (например, Репин Н.Я. Подготовка горных пород к выемке. 4.1: Учеб. пособ. - М.: "Мир книги". Изд-во МГГУ. 2009. - 188 с.: ил.).

При пологом залегании напластований горного массива (см. рис. 1) по параметрам сетки скважин размечают места заложения устьев скважин 6 в параллельных рядах, бурят по линии 7 в направлении перпендикулярном плоскости напластований 2 и параллельном линиям азимута падения секущих систем трещин 3 и 4 (см. рис. 2).

При крутом падении напластований 2 (см. рис. 3) параллельные ряды скважин 6 размечают и бурят в направлении 7, параллельном азимуту линии падения напластований 2 и параллельном азимуту линии падения секущей системы трещин 4, и перпендикулярном плоскости простирания секущей системы трещин 3.

После бурения скважин 6 их заряжают взрывчатым веществом, осуществляют забойку и проводят монтаж взрывной сети. Взрыв скважинных зарядов осуществляют короткозамедленно, например, с помощью неэлектрических средств инициирования с низкоэнергетическими волноводами по диагональной схеме. Конструкция скважинного заряда формируется в зависимости от структурно-прочностных свойств напластований 2 массива, после взрыва которого образуется зона 5 дробления.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что вектор скорости продольной волны в массиве формируется при взрыве заряда ВВ, ориентированного перпендикулярно напластованиям, а фронт взрывной волны распространяется вдоль напластований с затуханием в зависимости от частоты трещин в секущих системах, причем зона дробления вокруг скважинного заряда каждого слоя массива определяется его структурно-прочностными свойствами.

В случае некоторого различия этих свойств по слоям ее размеры регулируют рациональной конструкцией скважинного заряда, например использованием воздушных промежутков или формированием колонки заряда из взрывчатых веществ, соответствующих прочностным характеристикам каждого породного слоя. Это позволит более эффективно использовать энергию взрыва, снизить удельный расход взрывчатых веществ, получить более рациональную степень дробления массива и в конечном итоге повысить производительность горнотранспортного оборудования.

Пример конкретного выполнения способа.

Взрывание горного массива проводили на разрезе ОАО «Междуречье», на горном участке №2 в забое экскаватора РН-2800 №28159 на горизонте +340 пр. 255-260 с высотой уступа 15 м. Характеристика буримых пород: среднезернистый песчаник, который относится к трудновзрываемым среднеблочным породам с диаметром естественной отдельности до 1,2 м. Угол падения напластований около 5 град. Угол встречи направления секущей системы трещин с максимальным значением скорости продольной волны в массиве с линией откоса уступа составлял 55 град. Сетка скважин прямоугольная размером 6×6 м. Скважины бурили под углом 75 град, к горизонтальной плоскости, при этом направление бурения скважин было перпендикулярно плоскости напластований. Заряжали скважины гранулитом ПС-2 сплошным зарядом. Схема взрывания диагональная с использованием Искра-П (25, 42 мс) и Искра-С (500 мс). Взрыв фиксировали высокоскоростной видеокамерой Casio Exilim Pro EX-F1 со скоростью видеосъемки 600 кадров в секунду. Медленный просмотр видеосъемки позволил установить направление и характер движения развала. Фотопланиметрический метод определения качества дробления массива позволил установить уменьшение среднего диаметра куска в развале на 15% по сравнению с контрольным участком с традиционным расположением наклонных скважин, направленных перпендикулярно образующим откоса уступа.