Способ разгрузки удароопасных и структурно нарушенных участков месторождений


 


Владельцы патента RU 2573663:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

Изобретение относится к горному делу, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Способ включает бурение скважин по горным породам, размещение в них зарядов ВВ, формирование зоны разрушенных пород взрыванием пород. Из подходных выработок пробуривают скважины для размещения в них зарядов ВВ и для создания вертикального концентрированного заряда (ВКЗ) и управляемым направленным сотрясательным взрывом массив горных пород разгружают в заданном направлении. Подготовленный ВКЗ с трех сторон окружают демпферным слоем разрушенных горных пород, взрывая заряды ВВ, расположенные в пробуренных вертикальных скважинах, затем инициируют вертикальный концентрированный заряд (ВКЗ) и направленным взрыванием воздействуют сейсмовзрывом на зоны концентрации напряжений в горном массиве, а объем ВКЗ определяют по формуле. Изобретение позволяет повысить эффективность разгрузки удароопасных и структурно нарушенных участков месторождений полезных ископаемых для обеспечения безопасного ведения горных работ. 1 ил.

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, и может быть использовано для разгрузки удароопасных и структурно нарушенных участков горного массива от напряжений.

Известен способ создания разгрузочных щелей с помощью бурения разгрузочных скважин в стенках выработки, основанный на использовании энергии горного давления для разрушения межскважинных целиков. В результате бурения сближенных скважин в пределах области их влияния формируется разгруженная зона, что приводит к перемещению максимума сжимающих напряжений от контура выработки вглубь массива пород и образованию защитной зоны, препятствующей проявлению горного удара [Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях, склонных и опасных по горным ударам. Хибинские апатит-нефелиновые месторождения. Горный институт Кольского НЦ РАН, ОАО «АПАТИТ», 2010, с. 80-82].

Недостатками способа являются его высокая трудоемкость за счет большого объема буровых работ, а также ограниченность его применения в сложных горно-геологических условиях вследствие малой способности реагировать на изменение напряженного состояния массива.

Известен способ разгрузки породного массива в сопряжениях горных выработок, включающий проведение технологической выработки вблизи сопряжения, сооружение разгрузочной щели путем бурения из технологической выработки серии рассредоточенных скважин, закладку разгрузочной щели, создание компенсационных узлов и элементов податливости крепи ствола [Патент РФ RU №2018676 С1, М. Кл. Е 21D 5/00; Е 21D 13/02, от 03.01.1992].

Недостатком данного способа является неэффективная разгрузка удароопасных и структурно нарушенных участков горного массива от напряжений.

Известен способ камуфлетного взрывания. Приведение горных выработок, камер различного назначения и удароопасных участков массива горных пород в неудароопасное состояние осуществляется путем создания защитной зоны с помощью камуфлетно-сотрясательного взрывания заглубленных зарядов взрывчатого вещества, расположенных в области концентрации напряжений впереди забоя, разрушающих или пластически деформирующих окружающую среду, но не вызывающих остаточных деформаций на поверхности - для разгрузки массива от горного давления [Единые правила безопасности при взрывных работах ПБ 13-407-01].

Недостатком является трудность в управлении объемами разрушаемого массива.

Известен способ разработки пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа, включающий проведение вскрывающих выработок, бурение скважин через породную породу, заряжание их взрывчатым веществом и его взрывание, бурение оконтуривающих скважин, при этом в оконтуривающие скважины нагнетают водный раствор поверхностно-активного вещества в режиме гидрорыхления с целью снижения затрат на выемку угля и управления количеством выброшенного угля [Авторское свидетельство СССР SU 1789692 A1, Е21С 41/18, от 23.01.1993].

Недостатком данного способа является локальный характер применяемых мероприятий и недостаточная эффективность оконтуривания скважинами для создания экранирующего слоя.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ защиты выработок от горного давления, включающий бурение опережающих скважин по горным породам на расстоянии от проектного контура выработки, размещение в них зарядов ВВ, формирование зоны разрушенных пород камуфлетным взрыванием пород за контуром выработки и проведение выработки ствола [Патент РФ RU №2012804 С1, М. Кл. Е21С 41/16; от 11.02.1991 (прототип)].

Недостатком данного способа является неэффективность при разгрузке массивов горных пород на больших площадях.

Целью изобретения является повышение эффективности разгрузки удароопасных и структурно нарушенных участков месторождений полезных ископаемых для обеспечения безопасного ведения горных работ.

Указанная цель достигается тем, что для разгрузки массивов горных пород на больших площадях применяется направленное взрывание вертикального концентрированного заряда (ВКЗ), подготовленного в восстающей выработке, пройденной, например, с помощью секционного взрывания.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема направленного взрывания вертикального концентрированного заряда (ВКЗ).

На чертеже показаны вертикальный концентрированный заряд (ВКЗ) - 1, сбойки - 2, выработка для создания демпферного слоя разрушенных пород - 3 (слой - 3), подходная выработка - 4, вертикальные скважины - 5 с ВВ для создания демпферного слоя разрушенных пород (или отрезной щели), целик - 6 горного массива в потолочине ВКЗ, забойка - 7, R - радиус воздействия.

Способ реализуется следующим образом.

Из подходных выработок - 4 пробуривают скважины - 5 для размещения в них зарядов ВВ и проходят вертикальную выработку для создания вертикального концентрированного заряда (ВКЗ) - 1.

Управляемым направленным сотрясательным взрывом массив горных пород разгружают в заданном направлении, при этом подготовленный ВКЗ - 1 с трех сторон оконтуривают демпферным слоем разрушенных горных пород - 3, взрывая заряды ВВ, расположенные в пробуренных вертикальных скважинах - 5, затем инициируют вертикальный концентрированный заряд - 1 (ВКЗ), и направленным взрыванием воздействуют сейсмовзрывом на зоны концентрации напряжений в горном массиве.

Уменьшение негативного воздействия взрыва на прилегающий горный массив, достигается взрыванием скважин - 5 с ВВ которые с трех сторон окружают вертикальный концентрированный заряд - 1 (ВКЗ), а затем - вертикального концентрированного заряда - 1 (ВКЗ), при этом заряды ВВ располагают в скважинах - 5 диаметром от 100 до 300 мм.

Так как каждое месторождение имеет уникальные геологические, геомеханические и др. условия освоения, параметры ВКЗ - 1 корректируют с учетом полученных результатов при проведении экспериментальных взрывов, например изменяют диаметр ВКЗ - 1, а также материалы, размеры и объемы инертных промежутков. При ведении взрывных работ с применением скважинных, пучковых, скважинных зарядов увеличенного диаметра и ВКЗ - 1 объемы разрушаемого массива в различных условиях регулируют за счет снижения или увеличения удельного расхода ВВ (q0). При этом разрушаемый массив не переходит границу демпферного слоя - 3 и сохраняются подходные выработки - 4 для дальнейшего использования.

Экспериментально определяют силу воздействия взрыва заряда (ВКЗ) - 1 в необходимом направлении на данном участке месторождения.

За счет рассредоточения заряда ВВ и инертных промежутков (опилки) в восстающей выработке при подготовке ВКЗ - 1, при взрывании возможно направленное секционное воздействие на массив горных пород по высоте восстающей выработки (20-70 м).

Деформации горных пород за пределами упругости, наблюдаемые при относительных величинах, не должны превышать значений ε0=0,0002÷0,0003.

Из условий упругого поведения горных пород относительную деформацию ε0=0,0002÷0,0003 принимают в качестве допустимой, гарантирующей устойчивость горных пород при многократном производстве подземных взрывов. В соответствие с классификацией защитных подземных сооружений относительно срока эксплуатации рекомендуют следующие допустимые значения упругих деформаций для сооружений: стволы, камеры дробления, околоствольные дворы (срок эксплуатации 10-15 лет) - 0,0001; квершлаги, целики (5-10 лет) - 0,0002; камеры, штреки (1-5 лет) - 0,0003; очистные блоки (1 год) - 0,0005. Допустимые скорости колебаний для подземных сооружений, например, в монолитных породах с отдельными трещинами и пустотами рекомендуется принимать: для сооружений I класса - 12,2 см/с; для сооружений IV класса - 60,0 см/с. Расчетные параметры скорости колебаний и деформаций массива и результаты экспериментов при направленном взрывании ВКЗ не должны превышать допустимых значений, при этом также можно использовать для размещения вертикального концентрированного заряда выведенные из эксплуатации восстающие выработки.

При проведении управляемого направленного сотрясательного взрыва ВКЗ массив горных пород разгружается в заданном направлении, создаются условия для съема и преобразования сейсмической и динамической энергии разрушения горного массива в иной вид механической или электрической энергии, используемой на нужды подземного рудника, и обеспечиваются безопасные условия эксплуатации подземных горнотехнических конструкций и сооружений.

Способ разгрузки удароопасных и структурно нарушенных участков месторождений, включающий бурение скважин по горным породам, размещение в них зарядов ВВ, формирование зоны разрушенных пород взрыванием пород, отличающийся тем, что из подходных выработок пробуривают скважины для размещения в них зарядов ВВ и для создания вертикального концентрированного заряда (ВКЗ) и управляемым направленным сотрясательным взрывом массив горных пород разгружают в заданном направлении, при этом подготовленный ВКЗ с трех сторон окружают демпферным слоем разрушенных горных пород, взрывая заряды ВВ, расположенные в пробуренных вертикальных скважинах, затем инициируют вертикальный концентрированный заряд (ВКЗ) и направленным взрыванием воздействуют сейсмовзрывом на зоны концентрации напряжений в горном массиве.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности и может быть использовано в шахтах для определения эффективной диффузии газа в угле в месте отбора пробы в реальном времени.

Изобретение относится к способу прогнозирования опасности выброса угля и газа посредством объединения различной информации, который можно использовать в очистных забоях угольных шахт.

Изобретение предназначено для определения начала обледенения жалюзи воздухоприемной решетки при исследовании тепловых процессов, осуществляемых в целях защиты от обледенения.

Изобретение относится к способу предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа из угольных пластов. Способ предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа, согласно которому разделяют район производства горных работ на зоны (5) производства горных работ путем распределения дефектов и складок в месторождении таким образом, что границы зон (5) производства горных работ по возможности располагаются в осевых частях дефектов или складок.

Изобретение относится к возведению перемычек в горнорудной промышленности, а более конкретно к устройству перемычек в подводящих выработках отработанных очистных лав и в выработках у запожаренных участков в газовых шахтах.
Изобретение относится к горной промышленности, борьбе с эндогенными пожарами. Техническим результатом является повышение эффективности способа предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к борьбе с взрывами горючих газов в горных выработках. Техническим результатом является повышение эффективности способа предотвращения взрывов горючих газов, а также снижение расхода пенообразующей жидкости.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для прогноза взрывоопасности отложившейся пыли в выработках газообильных шахт. Техническим результатом является повышение достоверности прогноза взрывоопасности отложившейся пыли в горных выработках пыли.

Изобретение относится к горному делу, а именно к повышению безопасности ведения горных работ. Технический результат достигается тем, что измерение относительного изменения радиационной температуры поверхности забоя пласта осуществляют дистанционно с расстояния 1,0-1,5 м через 3-5 м по длине лавы, при этом в каждой точке измерения к учету принимают среднее значение, полученное не менее чем в 30 циклах измерений, а границей защищенной зоны принимают расстояние от линии примыкания пласта к выработанному пространству до точки фиксации стабилизации значения радиационной температуры.

Изобретение относится к автоматизированной системе аэрогазового контроля в очистном забое шахты. Техническим результатом является минимизация опасности взрыва путем надежного выявления манипуляции с газовыми датчиками и предупреждения самовозгорания угля в забое.

Изобретение относится к блочной системе разработки для хранения углеводородов. Техническим результатом является обеспечение непроницаемости целиков угля.

Изобретение относится к горной промышленности. Способ включает проведение подготовительных откаточных выработок по породе и нарезных выработок, состоящих из буровых и транспортных ортов, разгрузочных выработок и заездов к ним, формируя блоки, состоящие из камер первой и второй очереди.

Изобретение относится к горному делу. Способ разработки мощных пологих калийных пластов включает оконтуривание выемочного блока подготовительными выработками, отработку запасов блока камерами с оставлением междукамерных податливых целиков.
Изобретение относится к области горного дела, к разработке рудных месторождений системами с твердеющей закладкой выработанного пространства. Способ ослабления контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом включает размещение на поверхности рудного борта выработки активирующего вещества, подачу твердеющей закладки.

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом для отработки первичных камер в пологих и крутопадающих залежах в условиях повышенного горного давления.

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом в условиях повышенного горного давления для отработки рудных камер, ограниченных породными и закладочными массивами.

Изобретение относится к способу предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа из угольных пластов. Способ предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа, согласно которому разделяют район производства горных работ на зоны (5) производства горных работ путем распределения дефектов и складок в месторождении таким образом, что границы зон (5) производства горных работ по возможности располагаются в осевых частях дефектов или складок.

Изобретение относится к горной промышленности. Способ транспортировки отбитой горной массы включает отбойку горной массы комбайном, ее отгрузку в самоходный вагон, транспортировку из отрабатываемой выработки до скребкового конвейера, транспортировку до рудоспускной скважины и разгрузку горной массы на магистральный конвейер.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отработки свиты газоносных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности и снижение затрат на дегазацию при разработке газоносных пластов.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах при охране подготовительных выработок.

Изобретение относится к области горного дела и строительства, а именно к скважинной гидродобыче твердого полезного ископаемого и строительству подземных сооружений. Способ освоения продуктивных недр урбанизированной территории включает выбор места добычи твердого полезного ископаемого исходя из горно-геологических условий залегания рудной залежи, бурение и обустройство геотехнологических скважин, скважинную гидравлическую добычу твердого полезного ископаемого из подземной горной выработки - выемочной камеры в рудной залежи, закладку отработанного объема выемочной камеры посредством обрушения массива налегающих горных пород. При выборе места добычи твердого полезного ископаемого дополнительно учитывают местные требования и ограничения в эксплуатации данного участка урбанизированной территории. Бурение и обустройство геотехнологических скважин выполняют в виде шестигранной ячейки. Добычу твердого полезного ископаемого и обрушение массива налегающих горных пород производят в объеме недр, ограниченном правильным шестигранным параллелепипедом, образуемом обсаженными скважинами, пробуренными с поверхности до подошвы рудной залежи. Полная закладка выработанного объема производится посредством щелевой отрезки боковых панелей шестигранного массива налегающих на потолочину выемочной камеры горных пород от окружающего ячейку массива горных пород, приводящей к самообрушению горных пород в пределах шестигранного параллелепипеда и образованию новой вышележащей шестигранной полости. Изобретение позволяет реализовать возможность подземной локальной отработки рудной залежи в условиях застройки территории и одновременного создания подземной полости. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх