Результат интеллектуальной деятельности: Способ подготовки горных пород взрывом в карьере при применении циклично-поточной технологии (ЦПТ)

Известен способ подготовки горных пород взрывом [1].

Недостатком способа является то, что при его применении достигается некоторое повышение использования энергии взрыва, но оно практически не снижает выход негабарита, который по данным практики составляет 4-6%. Кроме того, засыпная технология остроугольных кусков породы может привести к порезу проводов подрыва и замыканию сети.

Известен способ подготовки горных пород взрывом при применении ЦПТ в карьере [2].

Недостатком способа является то, что при применении сплошного заряда, рассчитанного на разрушение массива пород по высоте уступа, не удается достичь качественного дробления пород из-за неравномерного расхода энергии ВВ по высоте уступа.

Известен способ подготовки горных пород взрывом при использовании пропиленовых, полиэтиленовых рукавов для создания воздушных промежутков в скважине между зарядами [3].

Недостатком способа является то, что нельзя добиться качественного дробления массива пород по высоте уступа даже при применении этих средств, не учитывая закономерностей сложения структуры массива пород и его нарушенности, и не обосновывая необходимой энергии взрыва по высоте уступа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки горных пород взрывом [4].

Недостатком способа является то, что при делении заряда на две-три части в качестве разделяющего элемента и устройства предлагается применять дерево (горбыль), что достаточно дорого. Кроме того, не обосновывается необходимая энергия для качественного дробления массива и снижения до минимума выхода негабарита при применении ЦПТ.

Целью изобретения является повышение эффективности подготовки горных пород взрывом в системах с применением ЦПТ и снижения затрат на производство БВР снижением выхода негабарита до минимума за счет равномерного распределения энергии ВВ по высоте массива уступа и снижения глубины перебура.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе подготовки горных пород взрывом бурением вертикальных рабочих и заоткосных скважин с образованием откоса уступа под углом 60-75° и выходом негабарита 4-6% при сплошном заряде или с воздушными промежутками, отличающемуся тем, что по установленной закономерности и особенности изменения естественной и техногенной трещиноватости массива пород с глубиной при отработке вышележащего слоя бурят рабочие вертикальные или наклонные скважины по заданной сетке с недобуром на 1,2-1,5 м и заоткосные сближенные скважины на 2-3 м по сравнению с рабочими для гладкого отрыва под углом 80-85° и разделяют массив по высоте уступа по величине требуемой энергии для равномерного дробления на две-три части и перераспределяют заряд ВВ в скважинах с применением воздушных промежутков, например, один-два, выполняемых из двух раздвижных половинок «тубуса» длиной в соответствии с высотой воздушного промежутка, например, из полиэтиленового или картонного материала таким образом, что величины зарядов ВВ в средней зоне увеличивается в 1,3-1,5 раза, в нижней в 2-3 раза по сравнению с величиной верхнего заряда, в завершении подготовки блока к взрыву применяют забойку из щебенистого материала в «тубусах» с приливами для выведения проводов подрыва и взрывание зарядов производят с 5-10 мил. сек. замедлением для запирания энергии взрыва сначала верхнего, затем среднего и нижнего зарядов в скважинах блока.

Разъяснения к способу

Конвейерный транспорт в системе циклично-поточной технологии применяется на многих карьерах. Однако даже при применении дробилок особенно щековых на конвейеры попадают крупные куски лещевидной формы, которые вызывают порезы ленты и порчу оборудования. Такие случаи имели место на открытых и подземных работах, а восстановление работающего оборудования требовало больших затрат.

Особенно сложное положение создается на карьерах, применяющих сплошные заряды и создающих откосы на конечном контуре взрыванием вертикальных скважин - угол откоса 60-75° и перебурах 2-3 м. По данным Московского горного института, в 1960-70 гг. прошлого века доказано, что нарушение нижележащего слоя при взрыве сплошного заряда при 15-метровом уступе может достигать 3-4 м и может создаваться большое количество отдельностей больших 1,2-1,5 м и крупнее.

При угле откоса 60-75° и образовании линии наименьшего сопротивления (ЛНС) - 7-9 м и взрыве первого ряда скважин со сплошным зарядом образуется большое количество негабарита.

Даже при короткозамедленном взрывании скважин в блоке при сплошных зарядах длиной 11-13 м образуется не заполненная часть скважины высотой 5-7 м, при этих условиях верхняя часть породного слоя не дробится, а выбрасывается, создавая большой выход негабарита.

С учетом удельного выхода негабарита в нижней приоткосной зоне - 50-40%, в верхней - 30-40%) и в теле уступа около 20% общий выход негабарита может быть составлять 4-6%.

Поэтому в предлагаемом способе предлагается применение рассредоточенного заряда и малой величины забойки (1 м) для обеспечения дробления верхнего слоя, а при малой величине ЛНС при крутом откосе достигается полное дробление приоткосного слоя и в целом достигается снижение выхода негабарита до минимума (0,5-1%).

При высоте уступа 15 м и глубине скважины 16,5-17 м, длине заряда 11,5-12 м создают два воздушных промежутка: над нижним зарядом высотой 2-2,5 м, над средним зарядом - 2-1,5 м.

Экономический эффект от применения способа на каждом карьере за счет снижения глубины скважин, снижения затрат на дробление негабарита и перевозки на отвалы может достигать 300-500 тыс. руб. в год и больше в зависимости от полноты использования способа.

На чертежах фиг.1-6 приведены основные фрагменты объекты применения и основные элементы предлагаемого способа.

Фиг. 1. Общий вид объекта применения (уступ в разрезе): 1 - уступ, 2 - трещины, 3 - скважина, 4, 5 - соответственно нижний заряд (мощного ВВ) и общего ВВ, 6 - верхний заряд ВВ, 7 - воздушный промежуток, 8 - забойка.

Фиг 2. Схема трещиноватого массива с зонами техногенных раскрытых трещин (зона А), сформированных при отработке верхнего слоя пород, зоны средней трещиноватости (В) и малой трещиноватости (С), h₁, h₂, h₃ - соответственно высота зон трещиноватости пород, m₁, m₂, m₃ - соответственно интенсивность трещиноватости пород в выделенных зонах

Фиг. 3. Схема уступа со скважинами (план): 3 - скважины, 15 - скважины последнего ряда (сближенные).

Фиг. 4. Схема скважины с зарядами ВВ (разрез): 4, 5 - соответственно нижний заряд (мощного ВВ) и общего ВВ, 6 - верхний заряд ВВ, 7 - воздушный промежуток, 8 - забойка, 9 - провода, 10 - боевики, - соответственно длина участков зарядов и воздушного промежутков.

Фиг. 5. Схема выполнения воздушного промежутка с использованием материала типа полиэтилен, картон или пропилен в виде «тубуса» с отверстиями или «приливами» для проведения проводов: 3 - скважина, 9 - провода, 11 - рукав в виде тубуса с отверстиями или приливами 12.

Фиг. 6. Элемент выполнения забойки в виде рукава со щебенистым материалом: 3 - скважина, 9 - провода, 13 - рукав, 14 - щебенистый материал.

Пример выполнения

Предлагаемый к применению способ подготовки горных пород взрывом может быть использован на различных карьерах, как рудных, так и строительных как у нас в стране, так и за рубежом. Он может быть использован на Ковдорском карьере комплексных железных руд и на апатитовых карьерах АО «Апатит».

Для этого на участке подготавливаемого к взрыву блока 1 производится бурение скважин 3 вертикальных или наклонных по сетке в соответствии с классификацией пород по крепости, трещиноватости 2 с недобуром на 1,2-1,5 м. Заоткосные скважины бурят под углом 80-85° со сближением на 2-3 м по сравнению с рабочими скважинами для создания «гладкого» отрыва.

Разделяют массив по высоте на зоны по естественной и техногенной трещиноватости и крепости пород, определяется величина заряда по дроблению массива. Для обеспечения равномерного дробления пород по высоте откоса применяют воздушные промежутки 7. Воздушные промежутки создают с помощью приспособления в виде «тубуса» из раздвижных половинок для создания требуемой высоты воздушного промежутка из материала типа полиэтилена или картона с приливами для пропуска проводов 9.

Величина заряда по высоте уступа определяется дифференцированной: в средней зоне менее нарушенной величина заряда в 1,3-1,5 раза больше, чем величина заряда верхнего участка, а величина заряда нижней ненарушенной зоны 4 в 2-3 раза больше верхнего заряда и в нижнюю зону помещается мощное ВВ 5, например, тротила.

Для экранизации энергии взрыва применяют забойку 8 высотой 1-1,2 м в виде «тубуса» с приливами для пропуска проводов 12 с заполненными щебенистым материалом 13 для снижения трудоемкости работ.

При подготовке блока к взрыву и создания запирающих энергий по высоте уступа и повышения качества взрыва производят вначале взрыв верхнего заряда и с 10-15 мил. сек. замедлениями среднего и нижнего зарядов.

Источники информации

1. Добровольский А.И. Короткая каменнозасыпная забойка взрывных скважин. Уголь, 2015, №2.

2. RU 2362114 С2. 20.07.2009. Гонцул В.А.

3. RU 150994 U1. 20.02.2015. Федотенко B.C.

4. UA 6480 А. 29.12.1994. Тараненко Н.В. и др. (прототип).