Результат интеллектуальной деятельности: Способ проходки горных выработок и ведения очистных работ

Изобретение относится к горному делу и, в частности, к взрывной отбойке руд и горных пород скважинными и шпуровыми зарядами взрывчатых веществ в подземных условиях и на карьерах при проходке выработок и ведении очистных работ.

Известен способ разрушения горных пород при проходке горных выработок, включающий бурение врубовых рядов отбойных и оконтуривающих шпуров, размещение в них зарядов ВВ и последовательное взрывание сначала врубовых, затем отбойных и в последнюю очередь оконтуривающих шпуровых зарядов ВВ, при этом с целью повышения эффективности разрушения горных пород оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии друг от друга, определяемом из конкретного выражения [Патент РФ №2006581, Е21С 37/00 от 07.02.92 г., опубл. в БИ №28, 1994 г.].

Недостатком способа является то, что применение взрывов зарядов ВВ способствует формированию техногенных трещин во вмещающем рудное тело массиве, что осложняет технологию ведения работ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому решению является способ проходки горных выработок с контурным взрыванием, включающий бурение врубовых, отбойных и ряда сближенных оконтуривающих шпуров, заряжание их ВВ с размещением в оконтуривающих шпурах зарядов ВВ с пониженной концентрацией энергии взрыва и последовательное взрывание зарядов, начиная с врубовых, при этом с целью повышения эффективности проходки выработок в неустойчивых напряженно-деформированных массивах горных пород за счет рационального использования энергии взрыва в приконтурной части взорванного массива, между рядом сближенных оконтуривающих шпуров и отбойными шпурами на расстоянии от оконтуривающих, равном радиусу зоны интенсивного трещинообразования, бурят дополнительные шпуры, в которых размещают камуфлетные заряды с недозарядом, равным глубине зоны растягивающих деформаций, при этом заряды камуфлета взрывают перед взрывом зарядов в оконтуривающих шпурах. Кроме того, глубину зоны растягивающих деформаций определяют из конкретного выражения [Патент РФ №1297552, М.Кл. Е21С 37/00, E21D 9/00, от 12.07.1985 г., опубл. 1999 г. (прототип)].

Недостатком данного способа является большой объем буровых работ, а также то, что после взрыва происходит деформирование выработок, площадь сечения уменьшается. В выработках наблюдаются частые случаи внезапного обрушения разуплотненных взрывом горных пород.

Технической задачей изобретения является уменьшение объема буровых работ, а также снижение количества используемого ВВ и, как следствие, повышение эффективности способа за счет применения гидроразрыва с уменьшением влияния на среду обитания человека внутри горнотехнических систем и в ареоле их влияния при снижении вредного воздействия горного производства.

Указанная цель достигается тем, что проходка горных выработок и ведение очистных работ включает в себя бурение врубовых и оконтуривающих скважин (шпуров) согласно техническому заданию. В первую очередь бурят врубовую скважину, затем осуществляют бурение оконтуривающих скважин (шпуров) согласно схеме взрывания, после чего осуществляют поперечный гидроразрыв горной породы через врубовую скважину (шпур) и отсекают отбиваемый блок от основного массива горной породы, затем осуществляют продольный гидроразрыв через оконтуривающие скважины (шпуры), разделяя отбиваемый блок на блоки размером, установленным схемой взрывания, отбитые блоки транспортируют по выработкам на поверхность.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема ведения горных работ.

На чертеже изображены: отбиваемый блок 1 основного массива 2 горных пород, врубовая скважина (шпур) 3, оконтуривающие скважины (шпуры) 4, поперечная трещина гидроразрыва 5 и продольная трещина гидроразрыва 6.

Способ реализуют следующим образом.

Способ проходки горных выработок и ведения очистных работ включает в себя бурение врубовой 3 и оконтуривающих скважин (шпуров) 4, в первую очередь бурят врубовую скважину 3, затем осуществляют бурение оконтуривающих скважин (шпуров) 4, согласно схеме взрывания осуществляют поперечный гидроразрыв горной породы через врубовую скважину (шпур), отсекают отбиваемый блок 1 от основного массива 2 горной породы, затем осуществляют продольный гидроразрыв через оконтуривающие скважины (шпуры) 4, разделяя отбиваемый блок 1 на блоки с размером, установленным расчетом схем буровзрывных работ, а отбитые блоки транспортируют по выработкам на поверхность. Глубину врубовой скважины (шпура) 3, выполняют равной 1…1,2 глубины оконтуривающих скважин (шпуров) 4. Такое исполнение позволяет исключить пересечение поперечной трещины гидроразрыва с оконтуривающими скважинами (шпурами) 4.

Перед проведением операций гидроразрыва во врубовой скважине 3 (шпуре) осуществляют нарезание поперечной инициирующей щели, а в оконтуривающих скважинах (шпурах) 4 осуществляют нарезание продольных инициирующих щелей с применением продольных и поперечных щелеобразователей. Такое исполнение позволяет задать направление развития трещин гидроразрыва, что улучшит качество и размер отделяемых отбиваемых блоков 1 осуществляют нарезание от основного массива горной породы.

После осуществления гидроразрыва в пробуренные скважины (шпуры) следует установить заряд взрывчатых веществ, конструкция которого позволяет провести щадящий взрыв для отбойки сформированных гидроразрывом блоков 1 от основного массива 2 горной породы или произвести механическое воздействие на блоки. Такое исполнение позволяет отделить отбиваемые блоки от основного массива горной породы в случае образования неразделенных зон от гидроразрыва и лучшим образом раскрыть трещины, а также обеспечить отделение и выдвижение блоков из массива.

Таким образом, работы ведутся в два этапа. На первом этапе в основном массиве 2 горных пород осуществляют бурение врубовой скважины (шпура) 3 и оконтуривающих скважин (шпуров) 4, согласно схеме взрывания, после чего осуществляется поперечный гидроразрыв с формированием поперечной трещины 5 горной породы через врубовую скважину (шпур) 3, отсекая отбиваемый блок 1 от основного массива 2 горной породы, далее осуществляют продольные гидроразрывы 6 через оконтуривающие скважины (шпуры) 4, разделяя основной массив 2 горных пород на отбиваемые блоки 1 с размером, установленным схемой взрывания.

Глубину врубовых скважин (шпуров) 3 выполняют равной 1…1,2 глубины оконтуривающих скважин (шпуров) 4, что не позволит поперечной трещине гидроразрыва 5 пересечься с оконтуривающими скважинами (шпурами) 4 и повысит качество отделения блоков 1 от основного массива 2 горных пород.

Перед проведением операций гидроразрыва во врубовой скважине (шпуре) 3 осуществляют нарезание поперечной инициирующей щели с применением поперечного щелеобразователя (на рисунке не показаны), а в оконтуривающих скважинах (шпурах) нарезают продольные инициирующие щели с применением продольного щелеобразователя (на рисунке не показаны), таким образом инициирующие щели позволяют трещинам поперечного гидроразрыва 5 и продольного гидроразрыва 6 развиваться в нужном направлении.

На втором этапе, после осуществления гидроразрыва, в пробуренные врубовую 3 и оконутривающие 4 скважины (шпуры) устанавливают заряд взрывчатых веществ, конструкция которого позволяет провести щадящий взрыв для отделения сформированных гидроразрывом блоков 1 от основного массива 2 горной породы или произвести механическое воздействие на блоки 1, например перфоратором, что обеспечит раскрытие поперечной 5 и продольных 6 трещин гидроразрывов, позволит разрушить возможные перемычки между трещинами гидроразрывов 5 и 6 и сдвинет блок 1 с места.

Отбитые блоки транспортируют по выработкам на поверхность.

Буровое, гидроразрывное и взрывное оборудование размещают на самоходном устройстве (станке), что позволит значительно увеличить производительность, а соответственно и эффективность горных работ.

Предложенный способ проходки горных выработок и ведения очистных работ позволяет значительно снизить объем буровых работ за счет проведения гидроразрыва, отделяет разрушаемые руду и породу от массива еще до взрывания и снижает затраты на ВВ за счет проведения щадящих взрывов.