Способ буровзрывных работ на предельном контуре бортов карьеров и выемок

 

Изобретение относится к технологии буровзрывных работ на предельном контуре бортов карьеров и выемок. Цель изобретения - сокращение затрат и обеспечение сохранности законтурного массива путем экранирования сейсмовзрывных волн за счет дополнительного роста и раскрытия трещин в плоскости взорванных контурных зарядов. Сущность способа заключается в том, что по контуру откоса уступа или выемки бурят ряд контурных скважин и скважины рыхления в зоне, примыкающей к приконтурной. Бурение последнего ряда скважин рыхления в зоне, примыкающей к приконтурной, осуществляют на расстоянии от контурных скважин, определяемом по зависимости R₁≅ R≅ R₂, где R расстояние от последнего ряда скважин рыхления, расположенных в зоне, примыкающей к приконтурной, до контурных скважин, м; R₁ -минимальное расстояние, равное 30 40 диаметрам скважин, м; R₂ максимальное расстояние, равное половине зоны трещинообразования по поверхности, м. Заряжают зарядами взрывчатого вещества (ВВ) контурные скважины и скважины рыхления в зоне, примыкающей к приконтурной. После взрыва контурных зарядов первоначально взрывают скважины рыхления в зоне, примыкающей к приконтурной, после чего убирают взорванную горную массу, забуривают скважины рыхления в приконтурной зоне, заряжают их ВВ и взрывают. 6 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при формировании скальных уступов бортов карьеров и выемок в предельное положение. Известен способ отработки приконтактной зоны карьера (авт. св. N 1025886, кл. Е 21 С 41/00, 1980), включающий бурение и заряжение скважин рыхления и скважин контурного ряда, отбойку основного объема пород приконтурной зоны скважиными рыхления и отбойку предохранительной ленты, примыкающей к плоскости контура, взрыванием скважин контурного ряда. Способ частично сокращает затраты на контурное взрывание, но при этом происходит нарушение законтурного массива при взрывании зарядов рыхления и зарядов контурного ряда. Известен способ контурного взрывания горных пород, включающий бурение скважин по контуру выработки и рядов скважин в пределах контура выработки, размещение рассредоточенных зарядов в скважинах по контуру выработки и зарядов рыхления в остальных скважинах, взрывание сначала одного из рядов скважин рыхления, а затем через определенный интервал замедления скважин контурного ряда и порядное короткозамедленное взрывание остальных рядов скважин. Недостатком данного способа является малая вероятность повышения качества контурного взрывания из-за сложности обеспечения оптимального времени замедления между взрывом одного из рядов скважин рыхления и взрывом скважин контурного ряда, а также увеличение сейсмического эффекта при применении порядной схемы взрывания практически в 2 раза. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ буровзрывных работ на предельном контуре, включающий бурение скважин по контуру откоса уступа на расстоянии 2,5-3 м друг от друга и скважин рыхления в пределах приконтурной зоны, размещение зарядов взрывчатого вещества (ВВ) в контурных скважинах и в скважинах рыхления, взрывание вначале зарядов ВВ в контурных скважинах, а затем зарядов ВВ в скважинах рыхления в приконтурной зоне. Недостатком данного способа являются высокие затраты на контурное взрывание и недостаточная эффективность экранирования сейсмовзрывных волн от взрыва скважинных зарядов, расположенных непосредственно у предельного контура откоса уступа. Целью изобретения является сокращение затрат и обеспечение сохранности законтурного массива путем экранирования сейсмовзрывных волн за счет дополнительного роста и раскрытия трещин в плоскости взорванных контурных зарядов. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе буровзрывных работ на предельном контуре бортов карьеров и выемок, включающем бурение контурных скважин и скважин рыхления в приконтурной зоне, заряжение их зарядами ВВ и взрывание сначала зарядов в контурных скважинах, а затем с замедлением зарядов рыхления по диагональной схеме, последний ряд скважин рыхления в зоне, примыкающей к приконтурной, бурят на расстоянии от контурных скважин, определяемом по зависимости R₁ ≅R ≅R₂, где R расстояние от последнего ряда скважин рыхления, расположенных в зоне, примыкающей к приконтурной, до контурных скважин, м; R₁ минимальное расстояние, равное 30-40 диаметрам скважин, м; R₂ максимальное расстояние, равное половине зоны трещинообразования по
поверхности, м, а после взрыва контурных зарядов первоначально взрывают скважины рыхления, примыкающие к приконтурной зоне, после чего убирают взорванную горную массу, забуривают скважины рыхления в приконтурной зоне, заряжают их ВВ и взрывают. Взрывание зарядов в контурных скважинах приведет к созданию плоскости направленного трещинообразования по предельному контуру откоса уступа. При взрыве скважин рыхления в зоне, примыкающей к приконтурной, по массиву распространяются волны напряжений. Взаимодействие прямой волны и отраженной от свободной поверхности волны разрежения приведет к смещению массива в сторону выемки, что будет способствовать росту и раскрытию трещин в плоскости направленного трещинообразования. Рост и раскрытие трещин будет осуществляться в том случае, когда напряжения превысят предел прочности породы на растяжение с учетом первичного трещинообразования в плоскости взорванных контурных зарядов. Так как в источниках информации не обнаружена совокупность признаков, отличающая предложенный способ от прототипа, то предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "существенные отличия". На фиг. 1 дана схема расположения контурных скважин и скважин рыхления, заряды взрывчатого вещества в скважинах и коммутация зарядов ВВ; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 развал горной породы в зоне, примыкающей к приконтурной зоне, и плоскость экранирования по предельному контуру откоса; на фиг.4 разрез по Б-Б на фиг.3; на фиг.5 схема расположения плоскости экранирования скважин рыхления с зарядами ВВ в них в приконтурной зоне; на фиг.6 разрез по В-В на фиг.5. Способ осуществляют следующим образом. По предельному контуру откоса уступа 1 бурят контурные скважины 2 (фиг. 1, 2). Скважины рыхления 3 бурят в зоне 4, примыкающей к приконтурной зоне 5. Последний ряд 6 скважин рыхления 3 в зоне, примыкающей к приконтурной зоне, бурят на расстоянии R от контурных скважин 2, определяемом по зависимости
R₁ ≅R ≅R₂, где R расстояние от последнего ряда сква-
жин рыхления, расположенных в зоне,
примыкающей к приконтурной, до кон-
турных скважин, м;
R₁ минимальное расстояние, равное
30-40 диаметрам скважин, м;
R₂ максимальное расстояние, равное
половине зоны трещинообразования по
поверхности, м. Величину R₁ определяют следующим образом. После отгрузки взорванной горной массы размер выемки может превышать размер зоны разрушения, что обусловлено значительным нарушением массива непосредственно у зоны полного разрушения. Поэтому с целью качественного оформления откоса уступа на предельном контуре последний ряд скважин рыхления, расположенный в зоне, примыкающей к приконтурной, нужно располагать на расстоянии от контурных скважин, равном удвоенной зоне разрушения (2L), что соответствует 30-40 диаметрам скважин и обеспечивает безопасное бурение минимум одного ряда скважин рыхления для разрушения массива пород в приконтурной зоне. Размер зоны разрушения по поверхности уступа определяют по формуле
L где L размер зоны разрушения по поверх-
ности уступа, м;
d_скв диаметр скважины, м;
γ_ВВ насыпная плотность взрывчатого
вещества, кг/м³;
L_зар длина заряда, м;
q величина удельного расхода ВВ,
кг/м³;
L_заб длина забойки, м;
Н_у высота уступа, м. При взрыве зарядов рыхления в массиве распространяется волна напряжений, которая, отразившись от свободной поверхности, преобразуется в волну разрежения. Если на определенном расстоянии R₂, определяемом по зависимости
R₂= · где Q масса одновременно взрываемого
заряда, кг;
К₂ коэффициент первичного ослабле-
ния массива трещинами в плоскости
предельного контура при взрыве кон-
турных зарядов (определяется экспери-
ментально);
С_р скорость продольных волн в масси-
ве, м/с;
γ_р плотность породы, кг/м³;
σ_р прочность породы на растяжение,
Па;
μ- коэффициент Пуассона;
К₁, α- коэффициенты, характеризую-
щие параметры взрывания и состояние
массива (определяются эксперимен-
тально), создать плоскость направленного трещинообразования, то в момент разгрузки массива и смещения массива в сторону свободной поверхности рост и раскрытие трещин по плоскости произойдет в том случае, когда напряжения при взаимодействии прямой волны и волны разряжения превысят предел прочности породы на растяжение с учетом первичного ослабления. Заряжают контурные скважины 2 и скважины рыхления 3 зарядами взрывчатого вещества (ВВ) 7 и 8 соответственно (фиг.1, 2) и взрывают их. Очередность взрывания зарядов следующая. Первыми взрывают заряды ВВ 7 в контурных скважинах 2, а затем через замедление 9 (или в отдельный прием) заряды ВВ 8 в скважинах рыхления 3, расположенных в зоне 4, примыкающей к приконтурной зоне 5. После взрыва зарядов ВВ 8 в скважинах 3 формируется развал горной породы 10 (фиг.3, 4) и в плоскости взорванных контурных скважин происходит дополнительный рост и раскрытие трещин, что приводит к окончательному формированию плоскости экранирования 11 по предельному контуру откоса 1. После образования плоскости экранирования 11 и отгрузки развала горной породы 10 обуривают одним или двумя рядами 12 (фиг.5) вертикальных или наклонных скважин рыхления 3 приконтурную зону 5, заряжают скважины зарядами ВВ 8 (фиг.6) и взрывают их. Изобретение осуществляется следующим образом. Породы в отрабатываемом карьере представлены окисленными и неокисленными кварцитами. Для окисленных кварцитов прочность на растяжение составляет 26,5˙10⁶ Па, плотность пород 3˙10³ кг/м³, скорость продольных волн в массиве 2000 м/с, коэффициент Пуассона 0,24. По результатам экспериментальных исследований при взрывах на карьере определены коэффициенты: К₁=0,98; α=1,27; К₂=0,03. Проектная высота уступа 15 м. Дробление пород осуществляется скважинными зарядами диаметром 420 мм. В качестве ВВ использован граммонит 79/21, насыпная плотность ВВ 0,85˙10³ кг/м³. Длина заряда 7 м, длина забойки 8 м, расчетный удельный расход 1,1 кг/м³. Расстояние между контурными скважинами 3,5 м. В зоне, примыкающей к приконтурной, бурят 4 ряда скважин рыхления. Масса одновременно взрываемого заряда 4000 кг. Определяем пределы R размещения последнего ряда скважин рыхления в зоне, примыкающей к приконтурной зоне до контурных скважин
R₁= 12 м
R₂= ·
· 32 м
Последний ряд скважин рыхления в зоне, примыкающей к приконтурной, следует располагать на расстоянии, равном 12 м. Взрывают заряды ВВ в контурных скважинах, а через 50 мс взрывают заряды ВВ в скважинах рыхления, пробуренных в зоне, примыкающей к приконтурной зоне. Использование способа буровзрывных работ на предельном контуре бортов карьеров и выемок позволит снизить затраты на контурное взрывание на 30% а также обеспечить сохранность законтурного массива.

Формула изобретения

СПОСОБ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА ПРЕДЕЛЬНОМ КОНТУРЕ БОРТОВ КАРЬЕРОВ И ВЫЕМОК, включающий бурение контурных скважин и скважин рыхления в приконтурной зоне, заряжание их зарядами ВВ и взрывание сначала зарядов в контурных скважинах, а затем с замедлением зарядов рыхления по диагональной схеме, отличающийся тем, что, с целью сокращения затрат и обеспечения сохранности законтурного массива путем экранирования сейсмовзрывных волн за счет дополнительного роста и раскрытия трещин в плоскости взорванных контурных зарядов, последний ряд скважин рыхления в зоне, примыкающей к приконтурной, бурят на расстоянии от контурных скважин, определенном по зависимости
R₁ ≅ R ≅ R₂,
где R расстояние от последнего ряда скважин рыхления, расположенных в зоне примыкающей к приконтурной, до контурных скважин, м;
R₁ минимальное расстояние, равное 30 40 диаметрам скважин, м;
R₂ максимальное расстояние, равное половине зоны трещинообразования по поверхности, м,
а после взрыва контурных зарядов первоначально взрывают скважины рыхления, примыкающие к приконтурной зоне, после чего убирают взорванную породу, забуривают скважины рыхления в приконтурной зоне, заряжают их ВВ и взрывают.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6