Способ ведения буровзрывных работ

 

Изобретение относится к горным работам, осуществляемым, например, при разрушении негабаритных камней, сооружений из камня, кирпича, бетона, отбойке штучных блоков, проходке туннелей, и может быть использовано в процессе добычи полезных ископаемых. В способе, включающем размещение, герметизацию заряда, содержащего реагенты с бездетонационной реакцией разложения или горения, в шпуре (скважине) и возбуждение в нем реакции, сопровождающейся выделением газов, перед размещением заряда производят герметизацию поверхности шпура, которую осуществляют путем размещения вдоль всей поверхности шпура газонепроницаемого материала, в виде эластичной оболочки, трубки или других подобных форм, обеспечивающих при введении в шпур плотное прилегание материала к его поверхности, причем газонепроницаемый материал вводят в шпур посредством толкателя. Возможно также использование и жестких газонепроницаемых элементов, например, в виде полых цилиндров с глухим дном. В качестве газонепроницаемого материала могут быть использованы, например, резина, латекс, низкомодульный полимерный материал и металл, а также материалы других аналогичных групп, основным требованием к которым является их газонепроницаемость. Материал может быть эластичным. В этом случае растягивание элемента, изготовленного из такого материала, облегчает его введение в шпур. При использовании упругого материала элемент восстанавливает форму по окончании операции введения в шпур. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горным работам, осуществляемым, например, при разрушении негабаритных камней, сооружений из камня, кирпича, бетона, отбойке штучных блоков, проходке туннелей, и может быть использовано в процессе добычи полезных ископаемых.

Известен способ ведения буровзрывных работ, заключающийся в бурении шпуров(скважин) по линии отбойки, размещении в них зарядов взрывчатого вещества (ВВ), герметизации и возбуждении в зарядах реакции разложения, сопровождающейся выделением газов (1). Высокая бризантность ВВ приводит к образованию трещин и снижению качества получаемого материала.

В известных способах беспламенного взрывания (2) реакция выделения газообразных продуктов имеет сравнительно низкую скорость, вследствие чего становятся существенными утечки газа через неплотности забоя, а давление в соседних шпурах по линии отбойки увеличивается неравномерно.

Известен способ проведения буровзрывных работ (3), при котором в качестве зарядов используют реагенты с бездетонационной реакцией разложения, преимущественно жидкие или пастообразные. Заряды могут размещаться в шпурах или скважинах в ампулах. Температуру и энергетику реакции регулируют разбавлением реагента нереагирующей жидкостью - водой или инертным заполнителем, например, буровой мелочью. Жидкость передает давление газов, выделяющихся при реакции разложения отбиваемой породе. Крупнодисперсный инертный заполнитель не оказывает влияния на работу заряда. Отсутствие детонации в жидком реагенте, плавный рост давления в ходе реакции ослабляют сейсмические волны в массиве, выброс продуктов реакции и осколков породы по сравнению со взрывом ВВ одинаковой энергии.

Однако известный способ требует значительного количества реагентов для инициирования реакции, обеспечивающей разрушение сооружений, имеющих полости, трещины, пористость и т.п. дефекты. На практике, как правило, именно такие объекты подвергаются разрушению. При этом объем используемых шпуров не позволяет закладывать необходимое количество заряда, содержащего реагенты с бездетонационной реакций разложения. В итоге основная цель - разрушение породы, как правило, не достигается.

Задачей изобретения является повышение эффективности способа ведения буровзрывных работ с использованием бездетонационных реагентов.

Технический эффект достигается за счет того, что в способе, включающем размещение герметичного заряда, содержащего реагента с бездетонационной реакцией разложения или горения, в шпуре (скважине) и возбуждение в нем реакции, сопровождающейся выделением газов, перед размещением заряда в шпур вводят газонепроницаемый материал, который может быть в виде эластичной оболочки, трубки или других подобных форм, обеспечивающих при введении в шпур плотное прилегание материала к его поверхности. Возможно также использование и жестких газонепроницаемых элементов, например, в виде полых цилиндров с глухим дном. В качестве газонепроницаемого материала могут быть использованы, например, резина, латекс, низкомодульный полимерный материал и металл, а также материалы других аналогичных групп, основным требованием к которым является их газонепроницаемость. Материал может быть эластичным. В этом случае растягивание элемента, изготовленного из такого материала, облегчает его введение в шпур. При использовании упругого материала элемент восстанавливает форму по окончании операции введения в шпур.

Указанные элементы из газонепроницаемого материала могут быть введены в шпур с помощью дополнительного груза, например песка, проталкиванием в глубь шпура, под давлением с использованием инертных газов или воздуха и другими способами, обеспечивающими плотное прилегание газонепроницаемого материала к поверхности шпура.

Изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 1 схематично изображено размещение заряда, конструктивно выполненного в капсуле (ампуле), в шпуре.

На фиг. 2 схематично изображено размещение заряда без капсулы (ампулы).

Сущность изобретения состоит в том, что при инициировании в заряде реакции, сопровождающейся выделением газов, в начальной ее стадии процесс прорыва и улетучивания газов в трещины и другие дефекты породы, расположенные на поверхности шпура или выходящие на нее, является лимитирующей стадией и блокирует повышение давления до необходимой величины, обеспечивающей разрушение материала.

Как показали экспериментальные исследования, проведенные авторами, наличие даже незначительного количества микротрещин в породе и соответственно в стенках шпура приводит к снижению давления и скорости его нарастания в 2-3 раза, что делает практически невозможным разрушение породы и, тем более, обеспечение разрушения с заданными геометрическими размерами получаемых блоков. И наоборот, герметизация поверхности шпура от проникновения газов в дефекты и трещины, эффективная лишь в течение около 0,25 сек и имеющая место автоматически во время наростания давления разрушения до момента возникновения трещины раскола в породе, после чего она, естественно, нарушается, обеспечивает увеличение давления при работе с идентичными зарядами в трещиноватых породах не менее чем на 50 - 80% за счет отсутствия потерь газа и соответственно давления.

Заявляемое изобретение может быть проиллюстрировано следующим примером.

Для разрушения трещиноватого негабаритного гранитного камня объемом 20 кубометров на карьере "Эркель" Выборгского карьероуправления в Ленинградской области использовали заряды в капсуле, содержащие реагент - пероксид водорода. Перед введением капсулы 1 в шпур 2 диаметром 28 мм и глубиной 1500 мм в шпуре 2 размещали эластичную оболочку 3, выполненную из резиновой трубки с наружным диаметром 30 мм и толщиной стенки 0,5 мм с заглушенным вулканизированным торцем, в растянутом по оси состоянии, с песчаным наполнителем 4. В крышке 5 капсулы 1 были смонтированы провода 6 электропитания, соединенные с электровоспламенителем ЭКВ 2M (на чертеже не показан). После чего оставшееся пространство шпура 2 в породе 7 с дефектами 8 в виде трещин засыпали песчаным наполнителем с уплотнением и окончательно герметизировали заряд пробкой 9, а возбуждение реакции разложения пероксида водорода производили путем подачи электроимпульса напряжением 12 B на электровоспламенитель от полевого источника питания. При срабатывании от подаваемого электроимпульса электровоспламенителя инициировалась реакция разложения реагента - пероксида водорода по схеме: обеспечивающая выделение газа и нарастание давления разрушения в бездетонационном режиме вплоть до возникновения трещины откола породы, т.е. ее разрушения. Достигнутое при этом давлении оценивается в ≈ 200 ати. В результате разрушения получены куски породы - гранитного валуна, разрушенного по линиям расположения шпуров.

Аналогичные операции можно проводить и без капсулы, загружая реагенты 10 заряда прямо в газонепроницаемую оболочку 3.

При проведении аналогичных работ на трещиноватых породах без введения газонепроницаемого материала в шпур достигается давление порядка 50 - 70 ати, что приводит только к прорыву газов через трещины породы и исключает достижение конечного необходимого эффекта из-за недостаточности создаваемого давления для возникновения трещины и откола породы вне зависимости от увеличения навески реагентов.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что авторами создан способ ведения буровзрывных работ, позволяющий значительно повысить эффективность разрушения таких пород, как гранит, диабаз, габборо-базальт, мрамор, а также бетонных и кирпичных конструкций с наличием трещин как природного, так и искусственного происхождения независимо от их количества, расположения и размеров.

Источники, использованные при составлении описания: 1. Ржевский В.В. Открытые горные работы. -М.: Недра. 1985, с. 509.

2. Светлов Б.Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. -М.: Недра. 1966, с. 232.

3. Патент РФ N 2026987.

Формула изобретения

1. Способ ведения буровзрывных работ, включающий размещение герметичного заряда, содержащего реагенты с бездетонационной реакцией разложения, в шпуре или в скважине и возбуждение в нем реакции, сопровождающейся выделением газов, отличающийся тем, что перед размещением заряда в шпур вводят газонепроницаемый материал, причем для размещения газонепроницаемого материала используют толкатель.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газонепроницаемый материал размещают вдоль поверхности шпура.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве газонепроницаемого материала используют по меньшей мере один материал из группы, включающей резину, латекс, низкомодульный полимер или металл.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что используют эластичную оболочку.

5. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что используют эластичный цилиндр с глухим дном.

6. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что используют упругую оболочку.

7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что газонепроницаемый материал размещают в шпуре под давлением.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что для размещения газонепроницаемого материала в шпуре используют воздух.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что для размещения газонепроницаемого материала используют по меньшей мере один инертный газ.

10. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что для размещения газонепроницаемого материала используют дополнительный груз.

11. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что газонепроницаемый материал размещают в шпуре с предварительным растяжением вдоль его оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2