Способ образования в восстающей выработке гидроизолированного заряда взрывчатого вещества для отбойки руды

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам образования заряда взрывчатого вещества (ВВ) при подземной разработке мощных месторождений для "минной" отбойки руды с этажным и подэтажным обрушением. Техническая задача: снижение трудоемкости образования заряда ВВ и повышение качества дробления руды за счет обеспечения полной детонации ВВ. Поставленная задача решается тем, что в способе образования в восстающей выработке гидроизолированного заряда ВВ для отбойки руды, включающем проходку восстающей выработки буровзрывным методом, оставление отбитой породы в устьевой части этой выработки и использование ее в качестве забойки, зарядку полости восстающей выработки зарядами ВВ из выработок вышележащего горизонта, согласно предлагаемому техническому решению восстающую выработку проходят методом последовательного секционного взрывания рассредоточенных зарядов ВВ в комплекте скважин, пробуренных по трассе восстающей выработки, а после выпуска отбитой породы до границы забойки ведут маркшейдерскую съемку полученного контура восстающей выработки и по результатам этой съемки определяют фактически полученные сечения восстающей выработки на различных высотах и по ним - линии наименьшего сопротивления. Затем расчетным путем по этим данным определяют величины необходимых рассредоточенных зарядов ВВ по высоте восстающей выработки и в полости восстающей выработки по всей ее высоте устанавливают гибкую оболочку, вписывающуюся в сечение пройденной восстающей выработки, после чего расчетные рассредоточенные заряды ВВ теоретически размещают в гибкую оболочку, при этом максимально используют ее сечение, по этим теоретическим расчетам определяют высотные отметки в восстающей выработке каждого из этих зарядов, размещенных в гибкой оболочке, затем осуществляют закладку в гибкую оболочку каждого из этих зарядов ВВ с размещенным в нем боевиком, а промежутки между этими зарядами ВВ заполняют инертным материалом и через него прокладывают сеть подрыва боевиков, и по мере образования гидроизоляционного заряда ВВ в гибкой оболочке по всей высоте восстающей выработки ведут заполнение инертным материалом пространства между наружной поверхностью гибкой оболочки и контуром восстающей выработки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам образования минных зарядов взрывчатого вещества (ВВ) при подземной разработке мощных месторождений минной отбойкой руды с этажным и подэтажным обрушением.

Известен способ образования минного заряда (см., например, Малахов Г.М., Шабаров Г.П. и др. Системы подземной разработки железорудных месторождений. - М.: Металлургиздат, 1958, с. 69), включающий проходку камеры буровзрывным методом и зарядку ее ВВ на забойку, при этом камеру проходят в подошве выработки в виде минного колодца.

Недостатком такого способа является то, что для проходки минных колодцев в подошве выработки бурение шпуров производят вертикально вниз, а это является самым трудоемким и физически тяжелым видом бурения, причем большая часть горной массы, отбитой при проходке минных колодцев, после взрыва остается в забое, очистку которого производят вручную.

Известен также способ образования камерного заряда (см. а.с. СССР 683292, кл. Е 21 С 37/12, Е 21 С 41/06, опубл. в БИ 29, 1981), включающий проходку камеры буровзрывным методом, зарядку камеры ВВ и ее забойку, причем камеру проходят в виде восстающей выработки, при этом полученную при проходке горную массу, перекрывающую устье восстающей выработки, не убирают и используют в качестве забойки, а зарядку камеры производят через шпур, соединяющий свободное пространство камеры над забойкой с одной из смежных горных выработок.

Недостатком известного способа является очень сложная проходка буровзрывным мелкошпуровым методом восстающей выработки с горизонта на горизонт при этажном обрушении, что увеличивает трудоемкость образования заряда ВВ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ образования заряда ВВ в восстающей выработке для отбойки руды (см. патент РФ 2166728, кл. F 42 D 3/04, Е 21 С 41/22, опубл. в БИПМ 13, 2001), включающий проходку восстающей выработки буровзрывным методом, оставление отбитой породы в устьевой части этой выработки и использование ее в качестве забойки, зарядку полости восстающей выработки зарядом ВВ через скважину из выработки вышележащего горизонта, причем восстающую выработку проходят методом последовательного секционного взрывания рассредоточенных зарядов ВВ в комплекте скважин, пробуренных по трассе восстающей выработки с оставлением в верхней части выработки целика с невзорванными концами скважин последней секции, а после выпуска отбитой породы до границы забойки ведут маркшейдерскую съемку полученного контура восстающей выработки, используя при этом невзорванные концы скважин последней секции в целике, по результатам этой съемки определяют фактически полученные сечения восстающей выработки на различных высотах и по ним - линии наименьшего сопротивления, затем расчетным путем по этим данным определяют величины необходимых рассредоточенных зарядов ВВ по высоте восстающей выработки и глубины их расположения, после чего осуществляют закладку каждого из этих зарядов с размещенным в нем боевиком через невзорванные концы скважин последней секции в целике, а промежутки между этими зарядами ВВ заполняют инертным материалом и через них прокладывают сеть подрыва боевиков. Недостатком известного способа является трудоемкость образования заряда ВВ в восстающей выработке с изменяющимся ее сечением, повышенный расход ВВ за счет потери ВВ в неровностях стенок восстающей выработки, вымывание ВВ шахтной водой, находящейся в массиве руды, что ухудшает условия детонации, снижая качество дробления руды.

Технической задачей предлагаемого технического решения является снижение трудоемкости образования минного заряда ВВ и повышение качества дробления руды за счет обеспечения полной детонации ВВ.

Поставленная задача решается следующим образом.

Предлагается способ образования в восстающей выработке гидроизолированного минного заряда ВВ для отбойки руды, включающий проходку восстающей выработки буровзрывным методом, оставление отбитой породы в устьевой части этой выработки и использование ее в качестве забойки, зарядку полости восстающей выработки минными зарядами ВВ из выработок вышележащего горизонта. При этом восстающую выработку проходят методом последовательного секционного взрывания рассредоточенных зарядов ВВ в комплекте скважин, пробуренных по трассе восстающей выработки, а после выпуска отбитой породы до границы забойки ведут маркшейдерскую съемку полученного контура восстающей выработки и по результатам этой съемки определяют фактически полученные сечения восстающей выработки на различных высотах и по ним - линии наименьшего сопротивления. Затем расчетным путем по этим данным определяют величины необходимых рассредоточенных минных зарядов ВВ по высоте восстающей выработки, по этим расчетам определяют высотные отметки в восстающей выработке каждого из минных зарядов ВВ. Затем осуществляют закладку в восстающую выработку каждого из этих минных зарядов ВВ с размещенным в нем боевиком, а промежутки между этими минными зарядами заполняют инертным материалом и через него прокладывают сеть подрыва боевиков. Согласно техническому решению ведут гидроизоляцию минного заряда в полости восстающей выработки по всей ее высоте, для чего над забойкой из породы, оставленной от проходки восстающей выработки, устанавливают гибкую оболочку, вписывающуюся в сечение пройденной восстающей выработки, осуществляют закладку в гибкую оболочку определенных расчетом рассредоточенных минных зарядов ВВ с размещенными в них боевиками, а промежутки между этими минными зарядами в гибкой оболочке заполняют инертным материалом, например золой или опилками, и через него прокладывают сеть подрыва боевиков. По мере образования гидроизолированного минного заряда ВВ в гибкой оболочке по всей высоте восстающей выработки ведут заполнение указанным инертным материалом пространства между наружной поверхностью гибкой оболочки и контуром восстающей выработки.

Метод проходки восстающей выработки последовательным секционным взрыванием рассредоточенных минных зарядов ВВ в комплекте скважин известен и широко используется в горнорудной практике для проходки вентиляционных восстающих выработок, вертикальных рудоспусков компенсационных полостей при подготовке блоков к отбойке руды. Во всех вышеперечисленных случаях не предъявляется требований к сечению и стенкам выработки ввиду того, что отклонение фактического контура выработки от проектного не оказывает влияния на эксплуатацию. Многолетний опыт показывает, что фактическое сечение выработки от проектного может отличаться в два-три раза и более. Причем восстающая выработка, пройденная вышеуказанным методом, имеет неровные стенки с местными расширениями сечений. Использовать такую выработку для размещения минных зарядов ВВ, зная ее только проектные данные (проектное сечение, длину и линию наименьшего сопротивления), нерационально, так как много ВВ будет израсходовано при заполнении всякого рода отклонений от проектного сечения, что приведет к перерасходу ВВ и неравномерному дроблению. Для того чтобы избежать этого, техническим решением предусматривается маркшейдерская съемка фактического контура полученной выработки специальным устройством. Устройство позволяет измерить размеры восстающей выработки на различных высотах и получить полную информацию о конфигурации восстающей выработки. На проектный контур выработки наносят фактическое положение стенок и графически определяют фактическую линию наименьшего сопротивления на различных высотах (расстояние от стенки восстающей выработки до свободной поверхности).

Определение расчетным путем величины рассредоточенных минных зарядов ВВ по высоте восстающей выработки и глубины их расположения обеспечивает равномерное размещение этих минных зарядов в отбиваемом рудном массиве, что позволит получить качественное дробление. По теоретическим расчетам определяют высотные отметки в восстающей выработке каждого из этих минных зарядов, размещенных в гибкой оболочке, препятствующей проникновению воды. Осуществляют закладку каждого из рассредоточенных минных зарядов ВВ с размещенным в нем боевиком и заполняют промежутки между этими минными зарядами инертным материалом, через который прокладывают сеть подрыва боевиков. По мере образования гидроизолированного минного заряда ВВ в гибкой оболочке ведут заполнение инертным материалом пространства между наружной поверхностью гибкой оболочки и контуром восстающей выработки.

Вышеуказанное в совокупности снижает трудоемкость проходки восстающей выработки, упрощает технологию образования минного заряда ВВ, позволяет использовать высокопроизводительные зарядные комплексы, что снижает трудоемкость образования гидроизолированного минного заряда ВВ. Промежутки между отдельными рассредоточенными минными зарядами ВВ заполняют инертным материалом (например, древесными опилками, золой, песком и т. п.), что также повышает производительность по образованию гидроизолированного минного заряда ВВ в восстающей выработке за счет применения механизации для доставки и укладки указанных инертных материалов.

Опытно-промышленные испытания предлагаемого способа показали, что снижается удельный расход ВВ на 30% и достигается качественное дробление руды. При этом снижается объем бурения скважин в 5 раз, уменьшается трудоемкость работ по перестановке буровых станков в 6-8 раз, производительность бурильщиков увеличивается в 1,5 раза. Увеличивается производительность взрывников по подготовке к взрыву технологического блока.

Целесообразно на забойку из пород, оставленных от проходки восстающей выработки, укладывать слой гидроизоляционного материала, а гибкую оболочку выполнять из герметичного пленочного материала, причем после образования гидроизолированного минного заряда ВВ в гибкой оболочке по всей высоте восстающей выработки поры в указанном инертном материале, заполняющем пространство между контуром восстающей выработки и наружной поверхностью гибкой оболочки, заполнять водой. Это позволяет уплотнять забойку из пород от проходки в устьевой части восстающей выработки, что препятствует проникновению взрывных газов и ударной воздушной волны в выработки, расположенные в днище блока, с увеличением коэффициента полезного действия взрыва.

Пример выполнения способа образования в восстающей выработке гидроизолированного минного заряда ВВ для отбойки руды показан на фиг. 1, 2.

На фиг. 1 показана принципиальная схема образования гидроизолированного минного заряда ВВ в восстающей выработке - вертикальный разрез, на фиг. 2 - размещение рассредоточенного минного заряда ВВ в устьевой части восстающей выработки.

С верхнего бурового горизонта 1 (фиг. 1) бурят комплект скважин (на фиг. не показано) до выработки подсечки 2 по трассе восстающей выработки 3.

По известному методу последовательным секционным взрыванием рассредоточенных зарядов ВВ в комплекте скважин проходят восстающую выработку 3. При отбойке по трассе восстающей выработки 3 часть отбитой породы оставляют в устьевой части этой выработки 3 в качестве забойки 4.

После выпуска отбитой породы специальным устройством ведут маркшейдерскую съемку полученного контура восстающей выработки 3 (устройство и технология проведения этой съемки не показаны).

Как показала практика, восстающая выработка 3, пройденная последовательным секционным взрыванием рассредоточенных зарядов ВВ, имеет неровные стенки с местными расширениями, причем каждое полученное сечение может иметь в 2-3 раза большую площадь по сравнению с проектной.

По результатам маркшейдерской съемки составляют разрез фактического контура - фактически полученные сечения на разной высоте восстающей выработки 3, совмещенной с линией забоя 5, и по нему определяют W₁, W₂...W_n - линии наименьшего сопротивления (расстояние до свободной поверхности) на различных высотах восстающей выработки 3.

По известным методикам расчетным путем определяют по этим данным величины необходимых рассредоточенных минных зарядов 6 ВВ (Q₁, Q₂...Q_n), их количество, высоту этих минных зарядов 6 и глубину расположения (глубины Q₁h₁, Q₁h₂; Q₂h₁, Q₂h₂...Q_nh₁, Q_nh₂) для каждого из минных зарядов ВВ.

Устанавливают над забойкой из пород, оставленных от проходки, гибкую оболочку 7 в полости восстающей выработки 3, вписывающуюся в ее сечение, и осуществляют закладку рассредоточенных минных зарядов 6 ВВ в гибкую оболочку 7 известными зарядными машинами. Промежутки между минными зарядами 6 ВВ, а также между наружной поверхностью гибкой оболочки 7 и контуром восстающей выработки 3 заполняют инертным материалом 8, в качестве которого используют древесные опилки, золу, песок и т. п. В каждом из минных зарядов 6 ВВ устанавливают боевик 9 (связка патронов из высокобризантного ВВ с детонатором). Боевики 9 связывают сетью 10 подрыва и выводят на верхний буровой горизонт 1. Сеть подрыва боевиков 9 может быть выполнена детонирующим шнуром или электрическими проводами с капсюлями-детонаторами.

Целесообразно над забойкой 4 из пород, оставленных от проходки восстающей выработки (фиг. 2), размещать указанный инертный материал 8, например из влажной глины высотой 3-5 м, а пространство между контуром восстающей выработки 3 и наружной поверхностью гибкой оболочки 7 заполнять водой, что повышает работоспособность минного заряда ВВ и улучшает качество дробления.

Способ обеспечивает равномерное дробление массива горных пород при минимальном расходе ВВ и снижает трудоемкость образования минного заряда ВВ за счет размещения его в водонепроницаемой оболочке заданного размера, что обеспечивает полноту детонации ВВ (минный заряд ВВ не подвергается воздействию воды, снижающей бризантную способность ВВ).

Формула изобретения

1. Способ образования в восстающей выработке гидроизолированного заряда взрывчатого вещества для отбойки руды, включающий проходку восстающей выработки буровзрывным методом, оставление отбитой породы в устьевой части этой выработки и использование ее в качестве забойки, зарядку полости восстающей выработки зарядами взрывчатого вещества из выработок вышележащего горизонта, при этом восстающую выработку проходят методом последовательного секционного взрывания рассредоточенных зарядов взрывчатого вещества в комплекте скважин, пробуренных по трассе восстающей выработки, а после выпуска отбитой породы до границы забойки ведут маркшейдерскую съемку полученного контура восстающей выработки и по результатам этой съемки определяют фактически полученные сечения восстающей выработки на различных высотах и по ним - линии наименьшего сопротивления, затем расчетным путем по этим данным определяют величины необходимых рассредоточенных зарядов взрывчатого вещества по высоте восстающей выработки, по этим расчетам определяют высотные отметки в восстающей выработке каждого из зарядов взрывчатого вещества, затем осуществляют закладку в восстающую выработку каждого из этих зарядов взрывчатого вещества с размещенным в нем боевиком, а промежутки между этими зарядами заполняют инертным материалом и через него прокладывают сеть подрыва боевиков, отличающийся тем, что осуществляют гидроизоляцию рассредоточенного заряда в полости восстающей выработки по всей ее высоте, для чего устанавливают гибкую оболочку, вписывающуюся в сечение пройденной восстающей выработки, осуществляют закладку в гибкую оболочку упомянутого рассредоточенного заряда взрывчатого вещества и по мере образования гидроизолированного заряда взрывчатого вещества в гибкой оболочке по всей высоте восстающей выработки заполняют инертным материалом пространство между наружной поверхностью гибкой оболочки и контуром восстающей выработки, при этом на оставленной в устьевой части восстающей выработки отбитой породе, которую используют в качестве забойки, укладывают слой гидроизолированного инертного материала из глины для повышения уплотнения забойки в устьевой части восстающей выработки и предотвращения проникновения взрывчатых газов и ударной воздушной волны в выработки, распложенные в днище блока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на забойку из пород, оставленных от проходки восстающей выработки, укладывают слой гидроизоляционного материала, а гибкую оболочку выполняют из герметичного пленочного материала, причем после образования гидроизолированного заряда взрывчатого вещества в гибкой оболочке по всей высоте восстающей выработки поры в указанном инертном материале, заполняющем пространство между контуром восстающей выработки и наружной поверхностью гибкой оболочки, заполняют водой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2