Способ взрывания удлиненных скважин (варианты)

Изобретение относится к горному делу, к отбойке горных пород. Способ взрывания удлиненных скважин включает бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого и обратного инициирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины. Предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место размещения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формулам. Изобретение позволяет улучшить фокусировку ударных волн и за счет этого увеличить энергию взрыва, увеличить КПД взрыва, уменьшить объем буровых работ и удельный расход ВВ. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано для отбойки горных пород или при взрывных работах в строительстве.

Известен способ взрывания удлиненных скважин (варианты), включающий бурение скважин, определение расстояния от устья скважины до боевика с учетом перебура, формирование удлиненного сплошного заряда взрывчатого вещества (далее ВВ), размещения в установленном месте скважины боевика с детонирующим шнуром, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом и взрывание скважины (см. книгу Открытые горные работы. Труды Американского института горных инженеров, инженеров металлургов и нефтяников. Сокращенный перевод с английского языка. М.: Издательство «НЕДРА», 1971, стр.159-160, формула(15). При этом расстояние от устья скважины до точки размещения боевика в скважине определяют в зависимости от величины перебура скважины и длины забойки по формуле:

$$H\text{'}=T+j=\mathrm{1,3}B,\text{ где (1)}$$

Н^'- место размещения боевика в скважине при прямом инициировании заряда, м;

j=0,3 В - величина перебура, м;

Т - длина забойки (в данном случае Т=В), м;

В - линия наименьшего сопротивления (ЛНС), м.

По другому варианту способа (см. там же, формула 16) расстояние от устья скважины до места размещения боевика в скважине при обратном инициировании заряда определяют в зависимости от величины перебура скважины и длины забойки по формуле:

Н^' = В (1+0,04V_c/V_р), м, (2)

где Н^' - точка размещения боевика в скважине при обратном инициировании заряда, м;

V_c - скорость детонации ВВ, м/сек;

V_р - скорость продольной волны сжатия (Р - волны) в горной породе, м/сек.

Недостатком этого способа является низкий КПД взрыва, большой объем буровых работ и удельного расхода ВВ.

В основу изобретения поставлена задача улучшить фокусировку ударных волн, что позволит увеличить полезную подземную энергию и соответственно КПД взрыва, уменьшить объем буровых работ и удельный расход ВВ.

Поставленная задача решается тем, что в способе взрывания удлиненных скважин, включающем бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого инициирования заряда расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, согласно изобретению предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место расположения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:

$$T_{п}=L\times f_{п}\times p,\text{ (3)}$$

где Т_п - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;

L - длина всего заряда ВВ, м;

f_п - коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,62;

p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.

По другому варианту поставленная задача решается тем, что в способе взрывания удлиненных скважин, включающем бурение скважин, определение точки размещения боевика для обратного инициирования заряда расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, согласно изобретению предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место расположения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:

$$T_0=L\times f_0\times p,\text{ (4)}$$

где Т₀ - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;

L - длина всего заряда ВВ, м;

f₀- коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,38;

p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.

Улучшение фокусировки ударных волн за счет сбалансированности взрыва в массиве по данному изобретению происходит за счет более точного определения центра тяжести (центра масс) заряда ВВ, что позволяет увеличить подземную энергию взрыва и соответственно КПД взрыва, уменьшить объем буровых работ и расход ВВ.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых на фиг.1 показан способ взрывания удлиненных скважин зарядом ВВ в разрезе для прямого инициирования заряда ВВ, а на фиг.2 - для обратного инициирования заряда ВВ, где 1 - скважина, 2 - боевик, 3 - заряд ВВ, 4 - забойка, 5 - детонирующий шнур (или волновод).

Способ осуществляется следующим образом.

Бурят скважину 1. От дна скважины 1 до боевика 2, разделяющего заряд ВВ на две части, размещают заряд ВВ весом, определяемым по формулам (3) и (4), которые учитывают заданную длину всего заряда ВВ и вместимость ВВ в 1 м скважины.

Затем в скважине 1 размещают боевик, оставшуюся верхнюю часть заряда ВВ 3 и забойку. После этого заряд 3 инициируют с помощью детонирующего шнура 5 и скважину 1 взрывают.

Пример 1 (по прототипу).

Способ взрывания скважины осуществляли с помощью ВВ типа ANFO (аналог игданита) для прямого инициирования заряда для горного массива со следующими характеристиками:

категория пород по взрываемости - V;

крепость пород по СНиП - VIII;

диаметр скважин, мм - 105;

плотность заряжания ANFO, т/м³ - 0,9;

вес ANFO в 1 м скважины диаметром 105 мм, кг - 7,8;

высота уступа, м - 10.

В соответствии с действующими «Отраслевыми нормативами буровзрывных работ для карьеров горнодобывающих предприятий цветной металлургии», утвержденными приказом Министерством цветной металлургии СССР 11.04.1977 г., расчетные показатели взрывных работ были следующими:

глубина бурения скважин, м - 11,5;

перебур, м - 1,5;

сетка скважин, м - 4,1×3,6;

вес заряда в скважине, кг - 60;

длина забойки, м - 3,9;

длина заряда, м - 7,6.

В соответствии с прототипом расстояние от устья скважины до места размещения боевика в заряде, по формуле (I): Н^'=Т+j=1,3В составило Н^'=3,9+1,5 = 5,4 м.

ВВ размещали на дне скважины до точки размещения боевика, затем боевик с детонирующим шнуром и оставшуюся часть ВВ в верхней части скважины. Сверху заряда ВВ в качестве забойки насыпают инертный материал (песок, глину) высотой 3,9 м. Затем заряд детонируют. В результате подземная энергия взрыва составила ~ 28%.

Пример 2 (по изобретению).

Согласно заявляемому способу для прямого инициирования заряда опыт осуществляли, как в Примере 1, но отличался тем, что место размещения боевика в заряде ВВ определяли с использованием коэффициента для определения места расположения боевика, равного 0,62. Таким образом, расстояние от дна скважины до места размещения боевика составило 7,6 (длина всего заряда ВВ)×0,62≈4,7 м, а вес заряда ВВ от дна скважины до боевика по формуле (3): Т_п=7,6×0,62×7,8≈37 кг. Затем предварительно скважину заряжали ВВ на 37 кг, а после размещения боевика дозаряжали еще на 23 кг.

В результате подземная энергия взрыва увеличилась по сравнению с прототипом в 1,14 раза.

Пример 3 (по прототипу).

В соответствии с прототипом минимальная глубина расположения боевика при обратном инициировании по формуле Н^' = В (1+0,04V_c/V_р) составила Н^'= 4,1(1+0,4х4000/344)=6,01 м.

Затем ВВ размещали на дне скважины до точки размещения боевика, затем боевик с детонирующим шнуром и оставшуюся часть ВВ в верхней части скважины. Сверху заряда ВВ в качестве забойки насыпают инертный материал (песок, глину) высотой 3,9 м. Затем заряд детонируют.

В результате подземная энергия взрыва составила ~ 30%.

Пример 4 (по изобретению).

Согласно заявляемому способу для обратного инициирования заряда опыт осуществляли как, в Примере 2, но он отличался тем, что место размещения боевика определяли с использованием коэффициента для определения места расположения боевика, равным 0,38. Таким образом, расстояние от дна скважины до точки размещения боевика составило 7,6 м (длина всего заряда)×0,38≈2,9 м, а вес заряда ВВ от дна до боевика по формуле (4) Т_о=7,6×0,38×7,8≈22 кг. Затем скважину от дна до боевика заряжали ВВ на 22 кг, а после размещения боевика дозаряжали еще на 38 кг.

В результате подземная энергия взрыва увеличилась в сравнении с прототипом по Примеру 3 в 1,2 раза.

Таким образом, вышеуказанные примеры подтверждают то, что данное изобретение позволяет по сравнению с прототипом увеличить полезную подземную энергию взрыва, идущую на дробление горной массы, в 1,14-1,2 раза, что позволит уменьшить объем буровых работ и расход ВВ. Одновременно улучшается равномерность дробления породы, снижается выход негабаритных кусков.

Кроме того, уменьшается вредное воздействие поверхностных сейсмических волн, в т.ч.ударных воздушных волн взрыва.

1. Способ взрывания удлиненных скважин, включающий бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого инициирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, отличающийся тем, что предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место размещения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:
$$T_{п}=L\times f_{п}\times p,$$
где Т_п - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;
L - длина всего заряда ВВ, м;
f_п - коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,62;
p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.

2. Способ взрывания удлиненных скважин, включающий бурение скважин, определение места размещения боевика для обратного инициирования заряда взрывчатого вещества расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, отличающийся тем, что предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место размещения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:
$$T_0=L\times f_0\times p,$$
где Т₀ - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;
L - длина всего заряда ВВ, м;
f ₀ - коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,38;
p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.