Результат интеллектуальной деятельности: Схема взрывной отбойки забоя удароопасных горных пород

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, а именно при проведении горных выработок в крепких удароопасных горных породах.

При разработке рудных месторождений отбойке подвергаются, как правило, породы метаморфические и магматические, обладающие высокой упругостью и вязкостью с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова до f = 20 и более, что значительно затрудняет их разрушение.

Кроме того, такие горные породы подвержены различным геодинамическим проявлениям, в том числе и наиболее опасными - горным ударам, опасность проявления которых повышается с увеличением глубины разработки. Проведение горных выработок в таких условиях требует разработки специальных мероприятий не только по повышению эффективности отбойки горных пород, но и по предупреждению возникновения горных ударов.

Эффективное разрушение горных пород при взрыве комплекта шпуровых зарядов ВВ зависит от применяемой схемы врубовых шпуров, которая должна обеспечивать не только формирование врубовой полости, но и снижение напряженного состояния породного массива впереди забоя горной выработки.

Известна схема взрывной отбойки забоя, принятая за прототип, с использованием пирамидального вруба из четырех шпуров с пятью компенсационными шпурами, один из которых расположен в центре вруба, четыре остальных расположены между устьями врубовых шпуров, и отбойных шпуров, расположенных вокруг пирамидального вруба, при этом компенсационные шпуры пробурены перпендикулярно плоскости забоя (В.К. Шехурдин и др. Горное дело, 1987, с. 44, 3.2. Типы врубов и условия их применения, рис. 3.3).

Недостатком известной схемы взрывной отбойки забоя является то, что компенсационные шпуры служат дополнительной обнаженной поверхностью в системе вруба и выполняют лишь одну задачу - улучшение качества формирования врубовой полости. На снижение напряженного состояния удароопасного породного массива они никакого влияния не оказывают.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение эффективности разрушения породы при взрыве врубовых и отбойных шпуровых зарядов ВВ и снижение напряженного состояния породного массива впереди забоя горной выработки перед взрывом комплекта шпуровых зарядов ВВ с целью предотвращения проявления горных ударов.

Указанный технический результат достигается тем, что схема взрывной отбойки забоя удароопасных горных пород, включающая отбойные шпуры, пробуренные перпендикулярно забою, и пирамидальный вруб из четырех шпуров с пятью компенсационными скважинами, пробуренными перпендикулярно забою, одна из которых расположена в центре вруба, а четыре на одинаковом расстоянии от устьев врубовых шпуров, между врубовыми и отбойными шпурами, согласно изобретению в каждой компенсационной скважине размещены прострелочные заряды и гидрозабойка, при этом в центральной компенсационной скважине прострелочный заряд расположен на глубине, равной длине врубовых шпуров, а в остальных расположен на глубине, равной длине отбойных шпуров.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема взрывной отбойки забоя удароопасных горных пород, состоящая из пирамидального вруба с компенсационными скважинами, на фиг. 2 - расположение прострелочных зарядов ВВ в компенсационных скважинах, на фиг. 3 - образованные после взрыва прострелочных зарядов ВВ камуфлетные полости и зоны трещиноватости (зоны предразрушения).

Пирамидальный вруб (фиг. 1 и 2) состоит из четырех шпуров 1. пробуренных наклонно к плоскости забоя, и компенсационных скважин 2, 3, 4, 5, 6, в которых размещены простреленные заряды ВВ 7 и гидрозабойка 8. Компенсационная скважина 2 пробурена в центральной части шпуров 1 пирамидального вруба, и прострелочный заряд ВВ в ней расположен на глубине, равной длине врубовых шпуров, а компенсационные скважины 3, 4, 5, 6 пробурены между устьями шпуров пирамидального вруба, и прострелочные заряды ВВ в них расположены на глубине, равной длине отбойных шпуров. Масса прострелочных зарядов ВВ зависит от крепости горной породы, сечения и глубины заложения горной выработки.

Изобретение работает следующим образом.

После заряжания комплекта шпуровых зарядов ВВ и прострелочных зарядов ВВ первой серией взрывают прострелочные заряды ВВ в компенсационных скважинах, а затем с замедлением 25 и 50 мс - заряды врубовых шпуров и отбойных шпуров.

При взрыве прострелочных зарядов ВВ возбуждаемая ударная волна переходит в породный массив, движется широким фронтом впереди забоя горной выработки, за счет чего снижается напряженное состояние породного массива и предотвращается появление горного удара при взрыве основного комплекта шпуровых зарядов ВВ.

Одновременно при взрыве прострелочных зарядов ВВ в зоне их расположения формируются камуфлетные полости (фиг. 3) и обширные зоны трещиноватости (зоны предразрушения), обеспечивающие эффективное разрушение горной породы при взрыве врубовых и отбойных шпуровых зарядов ВВ.

Эффективность предлагаемой схемы взрывной отбойки забоя удароопасных горных пород оценивается за счет:

- формирования широкого фронта ударной волны впереди забоя горной выработки и снижения напряженного состояния породного массива;

- предотвращения проявления горных ударов в процессе проведения горной выработки;

- повышения эффективности разрушения горной породы при взрыве врубовых и отбойных шпуровых зарядов ВВ за счет создания зоны предразрушения.