Способ формирования заряда взрывчатого вещества в скважине



Способ формирования заряда взрывчатого вещества в скважине
Способ формирования заряда взрывчатого вещества в скважине
Способ формирования заряда взрывчатого вещества в скважине
Способ формирования заряда взрывчатого вещества в скважине

 


Владельцы патента RU 2632987:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при взрывной скважинной отбойке горных пород на открытых горных работах. Заряжание скважин производят с рассредоточением зарядов на основные и промежуточные. При этом основной заряд размещают на дне скважины в четырех рукавах, расположенных взаимно перпендикулярно друг к другу. Между горизонтальными зарядами формируют воздушные промежутки, а в устье скважины устанавливают запирающую пробку. Дополнительный заряд взрывчатого вещества размещают в стволе скважины на расстоянии, равном половине высоты уступа, а оставшееся пространство скважины засыпают забоечным материалом. Изобретение позволяет повысить эффективность буровзрывной отбойки. Достигается значительное уменьшение удельного расхода взрывчатого вещества на 1 м3 горных пород, выход породы с 1 п.м скважины, объемов буровых работ. Улучшается качество проработки подошвы уступа. 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при взрывной скважинной отбойке горных пород на открытых горных работах.

Известны различные способы ведения взрывных работ, например, при создании открытых профильных выработок в грунтах за счет увеличения скорости ударной волны в забойных частях зарядных полостей (см. SU №1538659, кл. F42D7/00, опубл.1988), осуществлением скважинного взрыва путем сохранения стабильности взрывного состава при высоком градиенте температуры воздуха и вмешающих пород (см. SU №1295820, кл. Е21С37/00, F42D3/04, опубл.1985), способом интенсификации неравномерности действия взрыва по длине скважины (см. SU №1540431, кл. F42D3/00, опубл.1988), формированием скважинного заряда (см. SU №1582791) путем размещения дополнительных рассредоточенных зарядов в скважине в виде цилиндрических сегментов с заполнением промежутков забоечным материалом и др.

Общими недостатками известных решений являются отсутствие направленного действия ударной волны в массиве взрываемого блока, сложность конструкции заряда взрывчатого вещества и их исполнения, невозможность контроля в процессе заряжания скважин точности места формирования кумулятивной воронки, низкое качество проработки подошвы уступа и т.д.

Известен способ рассредоточения заряда в скважине (см. RU №2437056, кл. F42D1/08, опубл. 20.12.2011), включающий подвеску на заданной глубине скважинного затвора и последующее его заклинивание. При этом в качестве скважинного затвора подвешивают полую емкость биконической формы, выполненную из пластической массы, а заклинивают ее подсыпкой в скважину нескольких порций щебня фракции 10-20 мм.

Недостатком известного технического решения является возможное низкое качество проработки подошвы уступа, поскольку рассредоточение зарядов идет только в вертикальной полости.

Способ формирования воздушных промежутков в скважине с расширенной зарядной полостью (см. RU №2317517, кл. F42D1/08, опубл. 20.02.2008) включает бурение взрывной скважины небольшого диаметра с последующим расширением в ней нескольких расположенных друг над другом на заданной высоте котловых полостей заданного диаметра и разделение заряда ВВ на части воздушным промежутком. Расстояние между котловыми полостями по высоте скважины принимают равным высоте воздушных промежутков, а воздушные промежутки формируют между котловыми полостями в скважине небольшого диаметра с помощью устройства, содержащего перекрывающий сечение скважины эластичный затвор, выполненный в виде раскрывающегося зонтика с ребрами жесткости из упругих струн в виде расходящихся лучей, скрепленных с материалом зонтика. Ребра жесткости выполнены переменной жесткости, убывающей по величине от центра к их концам, и соединены с усеченным конусом, направленным большим основанием к воздушному промежутку.

При всех достоинствах известное техническое решение характеризуется сложностью конструкции скважинного заряда, трудоемкостью ее исполнения и низким качеством проработки подошвы уступа, в совокупности снижающие эффективность взрывания скважинного заряда.

Задачей, на которое направлено заявленное изобретение, является повышение эффективности буровзрывной отбойки за счет совершенствования конструкции скважинного заряда.

Поставленная цель достигается тем, что в способе формирования заряда взрывчатого вещества в скважине основной заряд размещают на дне скважины в рукавах, ориентированных по подошве уступа перпендикулярно друг к другу по четырем направлениям, создают воздушный промежуток между этими зарядами в горизонтальной полости, верхнюю устьевую часть скважины запирают пробкой, а дополнительный заряд взрывчатого вещества в стволе скважины размещают на расстоянии, равном половине высоты уступа с засыпкой оставшегося пространства скважины забоечным материалом.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

В предлагаемом способе новыми признаками в сравнении с аналогами являются:

- создание новой конструкции скважины с горизонтальными взаимно-перпендикулярно расположенными полостями на дне скважины;

- новый принцип формирования воздушного промежутка в горизонтальной полости скважины;

- ориентация полостей по уровню подошвы уступа и соседних скважин;

- расположение дополнительного заряда взрывчатого вещества в стволе скважины в промежутке между забоечным материалом и запирающей пробкой.

Указанные новые признаки исключают недостатки существующих способов формирования заряда взрывчатого вещества и обеспечивают следующие усиленные положительные свойства:

- формирование полостей с воздушными промежутком и по горизонтали создают условия для лучшей проработки подошвы уступа при взрывной отбойке;

- рассредоточение зарядов в вертикальной и горизонтальной полостях позволяет равномерно распределить энергию взрывчатого вещества во взрываемом блоке;

- размещение запирающей пробки у устья скважины обеспечивает формирование воздушного промежутка на дне скважины.

Весь комплекс перечисленных признаков, в целом, гарантирует создание нового способа формирования заряда взрывчатого вещества в скважине.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема скважинного заряда в поперечном разрезе, на фиг. 2 – схема расположения скважин в плане взрываемого блока и их основные параметры, на фиг. 3 – расчетная схема скважинного заряда.

Способ осуществляется следующим образом.

Скважинный заряд формируют с размещением взрывчатого вещества 1 (см. фиг. 1) на уровне подошвы уступа в четырех рукавах с воздушными промежутками 2. После заряжания основных зарядов 1 устанавливают запирающую пробку 3 на дне каждой скважины для размещения на них забоечного материала 4 и промежуточного заряда 5. Инициирование зарядов 1 и 5 производится с помощью детонирующего шнура 6 и капсюля детонатора 7 (см. фиг. 2).

Промежуточный заряд 5 располагают на глубине, равной половине высоты уступа Ну, что позволяет добиться равномерного дробления пород взрываемого массива 8.

Расположение зарядов 1 в рукавах с воздушными промежутками 2 обеспечивает лучшую проработку подошвы уступа, предотвращая процесс распространения продуктов детонации по оси скважины.

В результате реализации данного способа формирования заряда в скважине значительно сократятся удельный расход взрывчатого вещества на 1м3 горных пород, выход пород с 1 п.м. скважины, объемы буровых работ благодаря раширению сетки скважин и сокращению их величин перебуров, а также улучшится качество проработки подошвы уступа.

Пример конкретного выполнения способа.

Техническая сущность и преимущества нового технического решения раскрыты на примере взрывной отбойки блока рекомендуемым способом при следующих параметрах (см. фиг. 3) исходных данных для расчетов:

- высота уступа, Ну = 15 м;

- угол откоса уступа, α = 75°;

- марка бурового станка, СБШ – 320;

- диаметр скважины, dc = 320 мм;

- крепость пород (песчаники), f = 9;

- перебур скважины при традиционной технологии, Lп = 20%;

- длина взрываемого блока, LБ = 100 м;

- ширина блока, Ш = 40 м;

- сетка скважин, 7×7 м;

- удельный расход взрывчатого вещества, q = 0,5 кг/м3;

- стоимость взрывчатого вещества, 600 долларов за тонну.

На фиг. 3 приведена расчетная (формализованная) схема расположения скважин во взрываемом блоке как один из вариантов исполнения технического решения. Расчеты выполнены в следующей последовательности:

I. Традиционная технология

1. Глубина скважины при традиционной технологии LTc равна

= Hу + Нy Lпер;

Lпер = 0,2 ⋅ Ну,

где Lпер - длина перебура скважины, составляющая 20% от высоты уступа, м.

= 15 + 15 ⋅ 0,2 = 18 м.

2. Объем взрываемого блока - VБ,

VБ = Ну ⋅ LБ ⋅ Ш = 15 ⋅ 100 ⋅ 40 = 60000 м3.

3. Объем буровых работ во взрываемом блоке - ∑ ,

= nc,

где – количество скважин во взрываемом блоке, шт.

где 7×7 – сетка скважин, м,

откуда, ∑ = 84 ⋅ 18 = 1512 м.

4. Выход породы с 1 п.м скважины - ,

= = = 40 м3.

5. Затраты на буровые работы – ,

= Спм ⋅ ∑ ,

где Спм – стоимость бурения 1п.м скважины, долл/п.м.

Стоимость бурения 1 п.м взята из фактических показателей работы предприятий АК «Алроса» (ОАО) и составила, Спм = 0,34 долл/п.м, т.е. 10% от общей себестоимости разработки 1 м3 вскрышных пород (см. описание RU №2233982, кл. E21C41/00, опубл. 10.08.2004), тогда:

= 0,34 ⋅ 1512 = 514,1 долл.

6. Затраты на взрывные работы составят - ,

= q ⋅ VБ ⋅ СВВ,

где СВВ – стоимость взрывчатого вещества, долл/кг,

CВВ = 0,6 долл/кг;

= 0,5 ⋅ 60000 ⋅ 0,6 = 18000 долл.

Всего затрат при традиционной технологии – ЗT,

ЗT = + = 514,1 + 18000 = 18514,1 долл.

II. Рекомендуемая технология

1. Глубина скважины при рекомендуемой технологии – (см. фиг. 3),

= H1 + ,

где Н1 – длина вертикального участка скважины, м;

Н2 – длина наклонного участка скважины, м;

– угол наклона скважины, град = 50°;

H1 = Ну ; H2 = Hу;

Н1 = ⋅ 15м = 10 м; Н2 = Ну = 5 м,

откуда = 10 + = 10 + = 16,5 м.

2. Объем взрываемого блока – VБ,

VБ = 60000 м3.

3. Объем буровых работ во взрываемом блоке - ∑ LPC,

= nC = 84 ⋅ 16,5 = 1386 м.

4. Выход породы с 1п.м скважины - ,

= = = 43,3 м3.

5. Затраты на буровые работы – ,

= Спм ⋅∑ = 0,34 ⋅ 1386 = 471,2 долл.

6. Затраты на взрывные работы – ,

= = 18000 долл.

7. Затраты на повышение качества проработки подошвы уступа – 3 пр, качество проработки подошвы уступа оценивается по количеству образуемых треугольных призм от взрывания первого ряда скважин. Ликвидацию треугольных призм производят путем обуривания и взрывания шнуровых зарядов. Затраты на ликвидацию треугольных призм приняты равным 10% от затрат на буровзрывные работы. Тогда,

= 0,10 ⋅ ЗТ, годовые затраты - ∑ ,

= ПБ,

где ПБ – количество взрываемых блоков в году.

Годовой экономический эффект Эг рассчитан по формуле:

Эг = (ЗT – ЗР) ⋅ Vгм,

где Vгм – производительность карьера по горной массе, млн м3 (в расчетах принята равной 5,0 млн м3).

Результаты расчетов экономической эффективности приведены в таблице, откуда следует, что одним из путей повышения эффективности буровзрывной отбойки горных пород является совершенствование конструкции скважинного заряда. Так, рекомендуемый способ формирования заряда взрывчатого вещества в скважине позволяет снизить затраты на буровзрывные работы на 0,1159 млн долл, что составляет 5,8% от общих затрат на буровзрывную отбойку. Ожидаемый экономический эффект получен на карьере с годовой производительностью 5 млн м3 по горной массе, а с увеличением годовой производительности они существенно возрастают. Кроме того, имеется реальная возможность использования данного технического решения одновременно на нескольких карьерах.

Таблица

Ожидаемое улучшение технико-экономических показателей разработок от внедрения изобретения

№ п/п Наименование показателей Традиционная технология Рекомендуемая технология
1 Годовая производительность карьера по горной массе, млн м3 5,0 5.0
2 Высота уступа, м 15,0 15,0
3 Глубина скважины, м 18,0 16,5
4 Объем взрываемого блока, м3 60000,0 60000,0
5 Количество взрываемых блоков в году 84 84
6 Объем буровых работ во взрываемом блоке, м 1512,0 1386,0
7 Выход породы с 1 п.м скважины, м3 40,0 43,3
8 Затраты на буровые работы , долл 514,1 471,2
9 Затраты на взрывные работы, долл 18000,0 18000,0
10 Затраты на ликвидцию треугольной призмы, долл 1851,41 -
11 Суммарные затраты на буровзрывные работы, долл 19851,41 18471,2
12 Экономический эффект при буровзрывной подготовке блока к выемке, долл - 1380,21
13 Годовой экономический эффект, долл, при производительности карьера по горной массе – 5 млн м3 - 115937,6

Способ формирования заряда взрывчатого вещества в скважине, включающий бурение скважины, заполнение ее основным зарядом взрывчатого вещества, размещение дополнительных рассредоточенных зарядов в скважине с заполнением промежутков забоечным материалом, и последующее инициирование таких зарядов детонирующим шнуром, отличающийся тем, что основной заряд размещают на дне скважины в рукавах, ориентированных по подошве уступа перпендикулярно друг к другу по четырем направлениям, создают воздушный промежуток между этими зарядами в горизонтальной полости, верхнюю устьевую часть скважины запирают пробкой, а дополнительный заряд взрывчатого вещества в стволе скважины размещают на расстоянии, равном половине высоты уступа с засыпкой оставшегося пространства скважины забоечным материалом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу. Способ разработки наклонных рудных тел включает нисходящий порядок выемки камерами с последующим обрушением пород висячего бока и формированием рудо-породного искусственного массива.

Изобретение относится к горному делу, в частности к области буровзрывных работ. Способ ведения буровзрывных работ с экранированием включает предварительное создание сейсмоэкранирующей щели путем взрывания зарядов взрывчатых веществ, установленных в скважинах.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам взрывной отбойки руд и пород подземным способом, подготовки блоков к подземному выщелачиванию.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам добычи руды с использованием камерных систем разработки жильных рудных тел с веерной взрывной отбойкой руды.

Изобретение относится к области взрывных работ. Способ включает установку в функциональную полость (ФП) 2 выработки 1 детонатора 3 с проводниками 4 инициирующего импульса, подрывного заряда 5 и забойки в виде распорного затвора (РЗ) 6 клинового типа, включающего втулку 7 с раздвижными структурами 8 и 9 и размещенный в ее полости элемент 10 с клиновыми поверхностями 11 и 12, взаимодействующий с обращенными к нему поверхностями 13 и 14 структур 8 и 9 втулки 7.

Изобретение относится к области взрывных работ. Способ включает установку в функциональную полость (ФП) 2 пробуренной выработки 1 детонатора 3 с проводниками 4 инициирующего импульса подрывного заряда 5 и забойки в виде распорного затвора (РЗ) 6 клинового типа, конструктивно включающего втулку 7 с раздвижными структурами 8 и 9 и размещенный в ее полости элемент 10 с клиновыми поверхностями 11 и 12, взаимодействующий с обращенными к нему поверхностями 13 и 14 раздвижных структур 8 и 9 втулки 7.

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к взрывной отбойке горных пород и руд. Способ разрушения горных пород и руд гидровзрывом включает бурение скважин, формирование зарядов ВВ, размещение в скважине зарядов ВВ в оболочке, заполнение водой зазора, инициирование и взрывание зарядов.

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при взрывной подготовке слоистого породного массива к экскавации при открытой разработке полезных ископаемых.

Изобретение относится к горному делу, применяется при взрывной отбойке руд и пород скважинными зарядами взрывчатых веществ (ВВ). Способ включает бурение взрывных скважин, их заряжание зарядами ВВ и взрывание этих зарядов ВВ.

Изобретение относится к производству взрывных работ для разрушения негабаритных блоков пород средней и ниже средней крепости. До начала проведения взрывных работ производят подготовку АС марки А: обработку ПАВом - нейтрализованным черным контактом (НЧК) в количестве 0.8-1.2% от массы АС и размешивают до тех пор, пока все гранулы не покроются тонким слоем ПАВ.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и строительству и может быть использовано для разрушения твердых горных пород и соединения строительных конструкций.

Изобретение относится к области взрывных работ. Способ включает установку в функциональную полость (ФП) 2 выработки 1 детонатора 3 с проводниками 4 инициирующего импульса, подрывного заряда 5 и забойки в виде распорного затвора (РЗ) 6 клинового типа, включающего втулку 7 с раздвижными структурами 8 и 9 и размещенный в ее полости элемент 10 с клиновыми поверхностями 11 и 12, взаимодействующий с обращенными к нему поверхностями 13 и 14 структур 8 и 9 втулки 7.

Изобретение относится к области взрывных работ. Способ включает установку в функциональную полость (ФП) 2 пробуренной выработки 1 детонатора 3 с проводниками 4 инициирующего импульса подрывного заряда 5 и забойки в виде распорного затвора (РЗ) 6 клинового типа, конструктивно включающего втулку 7 с раздвижными структурами 8 и 9 и размещенный в ее полости элемент 10 с клиновыми поверхностями 11 и 12, взаимодействующий с обращенными к нему поверхностями 13 и 14 раздвижных структур 8 и 9 втулки 7.

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород. Cпособ формирования короткой комбинированной засыпной забойки взрывных скважин с распорным конусом включает формирование нижней засыпной части из инертных мелкодисперсных материалов, средней части из распорного конуса и верхней комбинированной части из смеси мелкодисперсного и крупнокускового материала.

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к взрывной отбойке горных пород и руд. Способ разрушения горных пород и руд гидровзрывом включает бурение скважин, формирование зарядов ВВ, размещение в скважине зарядов ВВ в оболочке, заполнение водой зазора, инициирование и взрывание зарядов.
Изобретение относится к области формирования зарядов взрывчатых веществ (ВВ) в скважинах и может быть использовано при заряжании взрывных восстающих скважин, независимо от степени их обводненности, на подземных горных работах для добычи полезных ископаемых.

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при взрывной подготовке слоистого породного массива к экскавации при открытой разработке полезных ископаемых.

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород. В забоечной машине для формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин с каменным материалом, оборудованной гидравлическим грейфером-манипулятором и двумя бункерами с обогревом и вибрацией стенок, на днищах которых установлены пластинчатые питатели, выдающие забоечный материал, согласно изобретению, мелкодисперсный и крупнокусковый материалы размещены в разных бункерах, а выдаются на общую поворотную течку, шарнирно закрепленную в нижней части бункеров.

Изобретение относится к производству взрывных работ для разрушения негабаритных блоков пород средней и ниже средней крепости. До начала проведения взрывных работ производят подготовку АС марки А: обработку ПАВом - нейтрализованным черным контактом (НЧК) в количестве 0.8-1.2% от массы АС и размешивают до тех пор, пока все гранулы не покроются тонким слоем ПАВ.
Изобретение относится к производству взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано для заряжания взрывных скважин, шпуров, независимо от степени их обводненности, на открытых горных работах и на специальных взрывных работах, а также при строительстве.

Группа изобретений относится к механическим забойкам. Техническим результатом является повышение эффективности фиксации забойки. Механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах выполнена в виде распорного затвора клинового типа, который включает наружную втулку с раздвижными структурами и размещенный в ее полости элемент с наружной клиновой поверхностью, по меньшей мере одной, взаимодействующий с обращенными к нему внутренними поверхностями раздвижных структур втулки. В упомянутых элементах распорного затвора конструктивно сформированы технологические каналы, функционально являющиеся средствами для размещения проводников инициирующего импульса детонатора. Технологические каналы пространственно расположены с возможностью вывода свободных концов упомянутых проводников за пределы втулки в сторону устья выработки. Втулка выполнена с обращенной в сторону устья выработки торцевой поверхностью, которая функционально является упорной поверхностью для обеспечения внешнего динамического воздействия на эту упорную поверхность вдоль оси втулки в процессе расклинивания ее раздвижных структур при обеспечении перемещения этой втулки относительно элемента с по меньшей мере одной клиновой поверхностью. Элемент с клиновой поверхностью оснащен конструктивно-технологическим стопорно-мерным средством, которое механически связано в осевом направлении с этим элементом. Упомянутое стопорно-мерное средство оснащено конструктивно-технологическими реперными элементами и функционально является средством определения положения регламентированной установки распорного затвора от устья выработки, а также средством связи элемента с клиновой поверхностью с неподвижной базовой структурой для осуществления фиксации упомянутого элемента в процессе расклинивания раздвижных структур втулки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх