Способ разработки прочных горных пород

Авторы патента:

E21C41/26 - способы открытой разработки полезных ископаемых (добычные машины или машины для транспортировки, применяемые при открытых разработках E21C 47/00); системы разработок

E21C37/02 - с помощью клиньев

E21B44/00 - Системы автоматического управления или регулирования процессом бурения, т.е. самоуправляемые системы, осуществляющие или изменяющие процесс бурения без участия оператора, например буровые системы, управляемые ЭВМ (неавтоматическое регулирование процесса бурения см. по виду процесса; автоматическая подача труб со стеллажа и соединение бурильных труб E21B 19/20; регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08); системы, специально предназначенные для регулирования различных параметров или условий бурового процесса (средства передачи сигналов измерения из буровой скважины на поверхность E21B 47/12)

Владельцы патента RU 2645702:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к горной промышленности, строительству и может быть использовано для разработки прочных горных пород посредством рыхлительных агрегатов без проведения буровзрывных работ. Способ повышает производительность, надежность и технологическую эффективность разработки прочных горных пород. Способ разработки прочных горных пород включает массированное бурение скважин по всей площади блока, подготавливаемого к выемке, рыхление машинным способом с разрушением целиков горной породы между скважинами. Бурение рядов скважин и позиционирование осуществляется буровым станком с помощью автоматической системы на расчетную глубину вдоль подготавливаемого к выемке блока. Минимальный диаметр скважин для ослабления массива, расчет количества скважин, расстояние между скважинами в ряду и расстояние между рядами определяются на основе оценки физико-механических характеристик породы. Наконечник рыхлителя опускается в разбуренное устье скважины для последующего рыхления под уклон. Направление движения рыхлительного агрегата вдоль ряда скважин обеспечивается автоматической системой с последующим перемещением в верхнее положение и позиционированием наконечника рыхлителя в разбуренном устье скважины смежного ряда в зоне горизонтального верхнего слоя. После рыхления верхнего слоя массива осуществляется сталкивание разрыхленной горной массы бульдозером вниз с последующим рыхлением нижележащего слоя горной породы рыхлительным агрегатом. 3 ил.

Известен способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьеров при сезонном промерзании породы [1], включающий бурение скважин в откосах уступов и отрывки параллельных траншей роторным траншейным экскаватором на глубину промерзания породы на рабочих площадках уступов. После разупрочнения мерзлого слоя породы со стороны откоса и рабочей площадки уступа выемка блоков мерзлой породы между траншеями и пробуренными скважинами ведется карьерным экскаватором.

Недостатками данного способа являются большие динамические нагрузки на карьерный экскаватор при разработке мерзлой породы и невозможность применения данной технологии при разработке прочных горных пород.

Известна технология разработки блочного камня с применением шпуровых газогенераторов давления [2], включающая бурение в горном массиве шпуров, местное приготовление пиротехнического средства для газогенераторов давления, размещение в шпурах газогенераторов давления на определенном расстоянии друг от друга, плотную забойку шпуров для исключения «прострела» и преждевременной разгрузки давления в шпурах, инициирование газогенераторов.

Недостатками данной технологической схемы являются многооперационность и низкая производительность процесса, а также высокая себестоимость проведения работ.

Известна технологическая схема подготовки горных пород рыхлением на наклонной площадке [3], применяемая для подготовки к экскавации плотных, смерзшихся и полускальных пород. Рыхление горной породы осуществляется тракторными рыхлителями на наклонной поверхности путем проведения параллельных смежных проходов, разрыхленная горная масса затем штабелируется специальным бульдозером или тракторным рыхлителем, оборудованным отвалом.

Недостатком данной технологической схемы является низкая производительность оборудования при рыхлении прочных горных пород.

Наиболее близким по технологической сущности является способ подготовки горных пород к выемке для добычи угля открытым способом [4], включающий массированное бурение скважин по всей площади блока, подготавливаемого к выемке, рыхление машинным способом с разрушением целиков горной породы между скважинами. Массирование бурения скважин обеспечивается многоштанговым бурильным агрегатом на глубину до 3 м, перемещаемым с одного участка блока уступа на другой с помощью подъемного крана.

Недостатком данного способа является применение сложных, громоздких и дорогостоящих конструкций многоштанговых буровых агрегатов для бурения прочных пород, переустановка которых ведется с помощью дополнительного оборудования, в результате чего трудоемкость и себестоимость работ по подготовке пород к выемке возрастают.

Технический результат заключается в повышении производительности, надежности и технологической эффективности разработки прочных горных пород.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки прочных горных пород, включающем массированное бурение скважин по всей площади блока, подготавливаемого к выемке, рыхление машинным способом с разрушением целиков горной породы между скважинами, бурение рядов скважин и позиционирование осуществляется буровым станком с помощью автоматической системы на расчетную глубину вдоль подготавливаемого к выемке блока, при этом минимальный диаметр скважин для ослабления массива, расчет количества скважин, расстояние между скважинами в ряду и расстояние между рядами определяются на основе оценки физико-механических характеристик породы, а разбуренное устье скважин для заглубления наконечника рыхлителя рыхлительного агрегата в массив разбуривается в зоне горизонтального верхнего слоя, примыкающего к наклонной поверхности, на глубину внедрения наконечника рыхлителя в массив до диаметра, превышающего размер наконечника рыхлителя, а наконечник рыхлителя опускается в разбуренное устье скважины для последующего рыхления под уклон, при этом направление движения рыхлительного агрегата вдоль ряда скважин обеспечивается автоматической системой с последующим перемещением в верхнее положение и позиционированием наконечника рыхлителя в разбуренном устье скважины смежного ряда в зоне горизонтального верхнего слоя, при этом после рыхления верхнего слоя массива осуществляется сталкивание разрыхленной горной массы бульдозером вниз с последующим рыхлением нижележащего слоя горной породы рыхлительным агрегатом.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

Способ разработки прочных горных пород изображен на чертежах.

На фиг. 1 - схема разработки блока прочных горных пород с применением бурового станка, рыхлительного агрегата и бульдозера; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - позиционирование наконечника рыхлителя в разбуренном устье скважины.

Способ разработки прочных горных пород, включающий массированное бурение скважин 1 по всей площади 2 блока 3, подготавливаемого к выемке, рыхление машинным способом с разрушением целиков 4 горной породы между скважинами 1. Для бурения рядов 5 скважин 1 и позиционирования на расчетную глубину 6 вдоль 7 подготавливаемого к выемке блока 3 используется буровой станок 8 с автоматической системой 9. Минимальный диаметр 10 скважин 1 для ослабления массива 11, количество скважин 1, расстояние между скважинами 12 в ряду 5 и расстояние между рядами 13 определяются на основе оценки физико-механических характеристик породы. Разбуренное устье 14 скважин 1 для заглубления наконечника рыхлителя 15 рыхлительного агрегата 16 в массив 11 располагается в зоне горизонтального верхнего слоя 17, примыкающего к наклонной поверхности 18. Разбуренное устье 14 сформировано на глубину внедрения 19 наконечника рыхлителя 15 в массив 11 до диаметра 20, превышающего размер 21 наконечника рыхлителя 15. Направление 22 движения рыхлительного агрегата 16 под уклон 23 вдоль 24 ряда 5 скважин 1 обеспечивается автоматической системой 9 с последующим перемещением в верхнее положение 25 и позиционированием наконечника рыхлителя 15 в разбуренном устье 14 скважины 1 смежного ряда 26 в зоне горизонтального верхнего слоя 17. После рыхления верхнего слоя 27 массива 11 осуществляется сталкивание разрыхленной горной массы бульдозером 28 под уклон 23 с последующим рыхлением нижележащего слоя 29 горной породы рыхлительным агрегатом 16.

Способ разработки прочных горных пород осуществляется следующим образом.

Массированное бурение скважин 1 ведется по всей площади 2 блока 3, подготавливаемого к выемке, рыхление машинным способом производится с разрушением целиков 4 горной породы между скважинами 1. Бурение рядов 5 скважин 1 и позиционирование осуществляется буровым станком 8 с помощью автоматической системы 9 на расчетную глубину 6 вдоль 7 подготавливаемого к выемке блока 3. Минимальный диаметр 10 скважин 1 для ослабления массива 11, расчет количества скважин 1, расстояние между скважинами 12 в ряду 5 и расстояние между рядами 13 определяются на основе оценки физико-механических характеристик породы. Разбуренное устье 14 скважин 1 для заглубления наконечника рыхлителя 15 рыхлительного агрегата 16 в массив 11 формируется в зоне горизонтального верхнего слоя 17, примыкающего к наклонной поверхности 18, на глубину внедрения 19 наконечника рыхлителя 15 в массив 11 до диаметра 20, превышающего размер 21 наконечника рыхлителя 15. Наконечник рыхлителя 15 опускается в разбуренное устье 14 скважины 1 для последующего рыхления под уклон 23. Направление 22 движения рыхлительного агрегата 16 вдоль 24 ряда 5 скважин 1 обеспечивается автоматической системой 9 с последующим перемещением в верхнее положение 25 и позиционированием наконечника рыхлителя 15 в разбуренном устье 14 скважины 1 смежного ряда 26 в зоне горизонтального верхнего слоя 17. После рыхления верхнего слоя 27 массива 11 осуществляется сталкивание разрыхленной горной массы бульдозером 28 вниз с последующим рыхлением нижележащего слоя 29 горной породы рыхлительным агрегатом 16.

Способ повышает производительность, надежность и технологическую эффективность работы горного оборудования при разработке массива прочных горных пород.

Источники информации

1. Патент РФ №2187647 Способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьеров при сезонном промерзании породы / Шемякин С.А. Опубликовано 20.08.2002. Бюл. №23.

2. Березуев Ю.А. Применение шпуровых газогенераторов давления на карьерах блочного камня // Горный журнал, 2008, №1, с. 50-52.

3. Анистратов Ю.И., Анистратов К.Ю., Щадов М.И. Справочник по открытым горным работам. М.: НТЦ «ГОРНОЕ ДЕЛО», 2010, с. 133-135, рис. 5.26.

4. Патент РФ №2545557 Способ подготовки горных пород к выемке для добычи угля открытым способом / Ковчугай А.Г. Опублик. 10.04.2015. Бюл. №10.

Способ разработки прочных горных пород, включающий массированное бурение скважин по всей площади блока, подготавливаемого к выемке, рыхление машинным способом с разрушением целиков горной породы между скважинами, отличающийся тем, что бурение рядов скважин и позиционирование осуществляется буровым станком с помощью автоматической системы на расчетную глубину вдоль подготавливаемого к выемке блока, при этом минимальный диаметр скважин для ослабления массива, расчет количества скважин, расстояние между скважинами в ряду и расстояние между рядами определяются на основе оценки физико-механических характеристик породы, а разбуренное устье скважин для заглубления наконечника рыхлителя рыхлительного агрегата в массив разбуривается в зоне горизонтального верхнего слоя, примыкающего к наклонной поверхности, на глубину внедрения наконечника рыхлителя в массив до диаметра, превышающего размер наконечника рыхлителя, а наконечник рыхлителя опускается в разбуренное устье скважины для последующего рыхления под уклон, при этом направление движения рыхлительного агрегата вдоль ряда скважин обеспечивается автоматической системой с последующим перемещением в верхнее положение и позиционированием наконечника рыхлителя в разбуренном устье скважины смежного ряда в зоне горизонтального верхнего слоя, при этом после рыхления верхнего слоя массива осуществляется сталкивание разрыхленной горной массы бульдозером вниз с последующим рыхлением нижележащего слоя горной породы рыхлительным агрегатом.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутопадающих месторождений твердых полезных ископаемых, в частности скального и полускального типов.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых // 2645051

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке глубокозалегающих, вытянутых в плане скальных месторождений полезных ископаемых, разрабатываемых с использованием автомобильно-конвейерного транспорта и внутрикарьерного отвалообразования вскрышных пород.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых // 2642903

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к разработке открытыми горными работами пологих пластов месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является сокращение объемов работ по вскрытию месторождения и продолжительности периода, предшествующего началу эксплуатационных работ, а также минимизация коэффициента переэкскавации за счет оптимального формирования отвала в выработанном пространстве вскрышной заходки.

Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых // 2640611

Изобретение относится к области разработки россыпных месторождений, представленных суглинистыми отложениями. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает бурение технологических скважин, размещение в них гидростволов и напорных трубопроводов, размыв продуктивного пласта.

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых // 2637667

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано при отработке угольных месторождений.

Крутонаклонная конвейерная установка для открытой горной выработки // 2636634

Крутонаклонная конвейерная установка (1) содержит закрепленную на наклонном склоне (10) открытой горной выработки трассу (14). Первая и вторая подъемные клети (15, 16) выполнены с возможностью перемещения по трассе (14) между нижним уровнем (12) и верхним уровнем (13).

Способ разработки сложноструктурных угольных месторождений // 2634152

Изобретение может быть использовано при селективной разработке сложноструктурных угольных месторождений с помощью карьерных комбайнов. Способ повышает производительность, надежность и расширяет технологическую эффективность разрушения пород различной степени крепости и связности, а также - экологическую эффективность.

Способ послойной разработки сложноструктурных месторождений твердых полезных ископаемых // 2634150

Способ относится к горной промышленности и может быть использован для открытой разработки месторождений полезных ископаемых с неравномерным распределением и сложной конфигурацией рудных тел.

Способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьеров при сезонном промерзании породы // 2634149

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении вскрышных работ в карьерах в зимний период года на мягких горных породах сезонного промерзания.

Способ разработки крутопадающих месторождений твердых полезных ископаемых // 2634144

Механическая забойка для осуществления технологии заряжания выработки в виде шпура или скважины при буровзрывных работах (варианты) // 2634131

Группа изобретений относится к механическим забойкам. Техническим результатом является повышение эффективности фиксации забойки.

Способ разрушения горных пород и устройство для его осуществления // 2360112

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проходке горных выработок, добыче кристаллического сырья и руды. .

Способ разрушения горных пород (варианты) // 2351761

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для раскалывания негабаритов, разборки сооружений, отбойки блоков от массива, добычи строительного камня и кристаллического сырья.

Устройство для направленного разрушения монолитных объектов // 2319008

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отбойки горной породы от массива, проходки дорог и туннелей в гористой местности, добычи кристаллического сырья, разборки старых фундаментов и сооружений.

Привод гидроклинового устройства // 2296221

Изобретение относится к устройствам для отбойки полезных ископаемых с помощью клиньев, в частности к скважинным и шпуровым устройствам для разрушения горных пород.

Привод гидроклинового устройства // 2296220

Привод гидроклинового устройства // 2296219

Изобретение относится к устройствам для отбойки полезных ископаемых с помощью клиньев, в частности к скважинным и шпуровым устройствам для разрушения горных пород, и может быть использовано для отрыва по строчке шпуров или скважин мелких и крупных монолитов природного камня при разработке горных выработок в твердых породах, а также при разрушении прочных монолитных сооружений из бетона и железобетона или при разрушении брака сталелитейного производства - чугунных "негабаритов" - весом от 60 до 200 т.

Способ разрушения горных пород // 2284412

Изобретение относится к горному делу и строительной технике и может быть использовано для раскалывания негабаритов, отбойки блоков от массива, добычи строительного камня, разрушения фундаментов при реконструкции зданий и сооружений.

Устройство для образования направленных трещин в скважинах (варианты) // 2276262

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для образования трещин в скважинах с целью отделения блоков от массива, добычи блочного камня и раскалывания негабаритов.

Способ отбойки горных пород // 2266408

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для добычи кристаллического сырья подземным способом. .

Способ и устройство для определения рабочих параметров вычислительной модели скважинного оборудования, электронный контроллер и скважинное оборудование // 2644372

Предложены способ и устройство для управляемого компьютером определения рабочих параметров вычислительной модели скважинного оборудования для бурения скважин в формации.