Способ взрывного разрушения трещиноватого горного массива при отбойке на обнаженную плоскость

 

Использование: для взрывного разрушения любых типов трещиноватых горных пород. Способ взрывного разрушения трещиноватого горного массива позволяет повысить эффективность и безопасность этих видов работ за счет оптимального распределения шпуров (скважин) по площади разрушаемого массива для конкретных горно-геологических и горнотехнических условий. Способ включает обуривание рядов шпуров скважин по площади отбиваемого массива в строго определенном порядке: расстояние между рядами шпуров (скважин) должно быть равным W (не более этой величины); расстояние между шпурами (скважинами) в рядах должно быть равным r_p (не более этой величины) и поочередную их отбойку с получением проектного контура отбиваемого массива. Величины W и r_p определяются в зависимости от прочностных характеристик трещиноватого массива и мощности используемого ВВ. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при взрывном разрушении трещиноватого горного массива при отбойке на обнаженную плоскость.

Известен способ взрывного разрушения трещиноватого горного массива [1] Недостатками способа являются: отсутствие учета влияния образующейся при взрыве зоны смятения, прочностных характеристик массива (в зависимости от трещиноватости и мощности взрыва); не определен прочностной критерий разрушаемого массива, от которого зависят параметры воронки взрыва (принят для примера предел прочности разрушаемой породы на взрыв); неоптимальность и нестабильность предлагаемого способа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разрушения горных пород по [2] Недостатками способа являются: не учитываются изменения прочностных характеристик разрушаемого трещиноватого массива в зависимости от интенсивности трещиноватости и мощности взрыва; неоптимальность предлагаемого способа разрушения трещиноватого массива.

Целью изобретения являются повышение эффективности взрывного разрушения трещиноватого горного массива при различных горногеологических и горнотехнических условиях, возможность учета при этом изменения прочностных характеристик массива в зависимости от степени его нарушенности и мощности применяемого при этом взрывчатого вещества (ВВ).

С этой целью в известном способе, включающем бурение рядов шпуров (скважин) в контуре разрушаемого трещиноватого массива, размещения в них зарядов ВВ и поочередное их взрывание, бурение шпуров (скважин) осуществляется таким образом, что расстояние между рядами шпуров (скважин) должно быть равным r_p (не более этой величины), а расстояние между рядами шпуров (скважин) должно быть равным W (не более этой величины).

На чертеже показана схема расположения шпуров (скважин) по площади отбиваемого трещиноватого горного массива (I ряды отбойки; 1, 2, 3 - очередность отбойки).

Способ осуществляется следующим образом. В проектном контуре отбиваемого трещиноватого массива бурят ряды шпуров (скважин) таким образом, что расстояние между рядами шпуров (скважин) равно W (не более этой величины), а расстояние между шпурами в рядах равно r_p; производят зарядку обуренных шпуров (скважин) и поочередное их взрывание (фиг.1, 1,2,3 очередность взрывания).

Величина r_p определяется следующим образом: Величина W определяется из соотношения: W r_pcos30^o, (5) где d_см диаметр образующейся при взрыве зоны смятения, м; d диаметр отбойных шпуров (скважин), м;
g -плотность ВВ в заряженном шпуре (скважине), кг/м³;
v скорость детонации применяемого ВВ, м/с;
τ_ср предел прочности пород на срез, Па;
K_c коэффициент структурного ослабления, д. ед;
σ_сж предел прочности пород на сжатие, Па;
r_p1 радиус взрывной воронки, определяемый для условий отбойки монолитного массива, м;
l_m среднее расстояние между трещинами длиной более одного метра, м;
a коэффициент, зависящий от направления трещиноватости по отношению к направлению отбойки (линии наименьшего сопротивления; для разнонаправленной трещиноватости блочный массив a 0,072), д.ед;
Сущность и пример конкретного выполнения способа заключается в следующем. Определяются горно-геологические и горнотехнические условия отбойки трещиноватого массива; например, необходимо произвести отбойку трещиноватого массива в породах с пределом прочности на сжатие 100 МПа; предел прочности пород на срез 30 МПа; трещины разнонаправленные, среднее расстояние между трещинами (блочность массива) 0,2 м; диаметр шпуров 0,04 м; плотность заряжания 900 кг/м³; ВВ детонит 10 А (скорость детонации 4,9 км/с).

1. Определяем радиус образующейся при взрыве зоны смятия (согласно формуле 2).

2. Определяем радиус образующейся при взрыве воронки для монолитного массива (согласно формуле 4):

3. Определяем коэффициент структурного ослабления (учитывающий прочностные характеристики массива в зависимости от расстояния между трещинами и мощности применяемого ВВ; согласно формуле 3):

4. Определяем расстояние между шпурами в рядах отбойки (радиус образующейся взрывной воронки для трещиноватого массива; согласно формуле 1):

5. Определяем линию наименьшего сопротивления (расстояние между рядами отбойных шпуров; согласно формуле 5):
W 98·cos30^o 0,848 0,85 м.

Имея все необходимые данные, приступаем к обуриванию, заряжанию и отбойке трещиноватого горного массива (с таким условием, что расстояние между рядами шпуров равно 0,85 м; между шпурами в ряду 0,98 м).

Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом: позволяет обеспечить стабильность отбойки для различных горно-геологических и горнотехнических условий; получить оптимальное количество шпуров (скважин) для конкретных горно-геологических и горнотехнических условий; учесть мощность применяемого ВВ, диаметр шпуров (скважин), в которых формируется заряд, прочностные характеристики трещиноватого массива (в зависимости от интенсивности трещиноватости и мощности применяемого заряда).

Формула изобретения

Способ взрывного разрушения горного массива при отбойке на обнаженную плоскость, согласно которому определяют расстояние между шпурами (скважинами) в рядах отбойки, определяют расстояние между рядами шпуров (скважин), осуществляют бурение параллельных шпуров (скважин), размещение в них зарядов ВВ и последовательное порядное их взрывание, начиная от обнаженной плоскости, отличающийся тем, что при разрушении трещиноватого горного массива для определения расстояния между шпурами (скважинами) в одном ряду учитывают коэффициент структурного ослабления

где а коэффициент, зависящий от направления трещиноватости по отношению к направлению отбойки (для разнонаправленных трещин блочный массив а 0,072);
r_pl радиус взрывной воронки, определяемый для условий отбойки монолитного массива, м;
l_m среднее расстояние между трещинами длиной более одного метра, м,
при этом расстояние между шпурами (скважинами) в рядах отбойки определяют из выражения

где d_см диаметр, образующийся при взрыве зоны смятия, м;
d диаметр отбойных шпуров (скважин), м;
g плотность ВВ в заряженном шпуре (скважине), кг/м³;
V скорость детонации применяемого ВВ, м/с;
τ_cp - предел прочности пород на срез, Па;
К_с коэффициент структурного ослабления д.ед,
а расстояние между рядами шпуров (скважин) определяют из выражения W = r_p· cos30°.1

РИСУНКИ

Рисунок 1