Способ ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и создано применительно к ведению буровзрывных работ при открытой разработке месторождений полезных ископаемых в условиях трещиноватых пород криолитозоны Севера. Буровзрывные работы в трещиноватых породах ведутся рассредоточенными зарядами при хаотическом порядке расположения скважин. Причем исключают перебуры скважин ниже подошвы уступа и по отношению к трещинам их располагают под углами менее 90° к распространению трещин. Заряды в скважинах размещают в шахматном порядке, а компенсацию перебуров скважин, предназначенных для лучшей проработки подошвы уступа, выполняют путем регулирования взаимным расположением концевых частей скважин на уровне подошвы уступа. В результате реализации технического решения достигается улучшение качества проработки подошвы уступа в процессе ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах при одновременном сокращении объемов работ по бурению скважин во взрываемых блоках. 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и создано применительно к ведению буровзрывных работ при открытой разработке месторождений полезных ископаемых в условиях трещиноватых пород криолитозоны Севера.

Известен способ ведения буровзрывных работ при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, включающий вертикальное и наклонное расположение скважин на уступе (см. К.Н. Трубецкой, Г.Л. Краснянский, В.В. Хронин. Проектирование карьеров. Учебн. для вузов: В 2 т. - 2-е изд. перераб. и доп - М: Изд. Академия горных наук, 2001.Т. II, 535 c. C. 118-128).

Недостатком известного способа является выполнение значительных объемов буровых работ, связанных с перебурами скважин для лучшей проработки подошвы уступа при взрывной отбойке.

Известен также способ дробления горных пород трещиноватого массива рассредоточенными по глубине скважины зарядами с использованием дополнительных горизонтальных и наклонных скважин для лучшей проработки подошвы уступа (см. Б.Н.Кутузов. Разрушение горных пород взрывом. Учебник для вузов. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: изд. МГИ, 1992.-516 с. С. 428 – 455).

Недостатками данного способа являются существенное увлечение объемов буровых работ за счет перебуров скважин, дополнительных объемов по бурению горизонтальных и наклонных скважин, а также сложность выполнения данного вида работ на рабочих площадках.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ разработки кимберлитовых трубок (см. RU №2158827, кл. Е21С41/26, опубл. 10.11.2000), включающий разработку массива многолетнемерзлых пород на крупные блоки, создание внутри блоков через скважины высоконапорного гидравлического воздействия для их разрушения, доразрушение и отгрузку горной массы экскаваторами с активным исполнительным органом и последующую отгрузку их в автосамосвалы.

Однако создание безвзрывной технологии разрушения горной массы с применением принципиально нового комплекса горного оборудования требует значительных капитальных вложений.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах.

Для решения поставленной задачи по способу ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах путем полного использования энергии взрыва, обеспечивающей качественную проработку подошвы уступа, направлению расположения скважины придают хаотический порядок, причем скважины по отношению к трещинам располагают под углами менее 90° к их распространению, заряды в скважинах располагают в шахматном порядке, исключают перебуры скважин ниже уровня подошвы уступа, компенсируя перебуры скважин взаимным расположением концевых частей скважин на уровне подошвы уступа.

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

В предлагаемом способе новыми признаками при сравнении с прототипом являются:

- формирование нового принципа расположения скважин во взрываемом массиве в хаотическом порядке;

- расположение скважин по отношению к трещинам под углами менее 90° к их распространению;

- исключение перебуров скважин ниже подошвы уступа при шахматном порядке расположения зарядов взрывчатого вещества;

- компенсация перебуров скважин взаимным расположением концевых их частей на уровне подошвы уступа.

Указанные новые признаки исключают недостатки существующих способов ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах и обеспечивает следующие усиленные положительные свойства:

- формирование нового принципа хаотического расположения скважин позволяет рационально использовать энергию взрыва при буровзрывной подготовке горной массы;

- расположение скважин по отношению к трещинам под углами менее 90° и шахматном порядке размещения зарядов взрывчатого вещества в скважинах обеспечивает равномерные дробления массива горных пород;

- исключение перебуров скважин и их компенсация взаимным расположением концевых частей скважины на уровне подошвы уступа позволяет увеличить выход горной массы с 1 п.м. скважины, снизить удельный расход взрывчатого вещества и обеспечить качественную проработку подошвы уступа.

Заявленное техническое решение поясняется чертежами. На фигуре 1 показана схема хаотического расположения скважин на поперечном разрезе при разных вариантах распространения трещин: а - горизонтальная слоистая трещиноватость; б - косая трещиноватость; на фигуре 2 - схема хаотического расположения скважин при сложной конфигурации распространения трещин в массиве; на фигуре 3 - расчетная схема определения параметров буровзрывной отбойки.

Способ осуществляется следующим образом.

При буровзрывной подготовке горной массы в трещиноватых породах на уступе 1 бурят наклонные 2 и вертикальные 3 скважины. Направление ориентации скважин 2 и 3 зависит от направления распространения горизонтальных 4 и косых 5 трещин в массиве горных пород (см. фиг. 1). Причем скважины 3 и 4 бурят на глубину не более уровня подошвы уступа 6 под разными углами, не превышающими 90° к распространению трещин. Для лучшего дробления пород применяют рассредоточенные заряды 7 и располагают их в шахматном порядке. Хаотическое расположение скважин на уступе зависит от направления распространения трещин во взрывном блоке (см. фиг. 2). В конечном итоге, в результате реального технического решения будет достигнуто высокое качество подготовки горной массы в трещиноватых породах с хорошей проработкой подошвы уступа.

Техническая сущность и преимущества нового технического решения раскрыты на примере отбойки трещиноватого массива многолетнемерзлых пород. При этом качество взрыва зависит от оптимального сочетания следующих параметров (см. фиг. 3):

Квзр=f(Wi, aj, bi) ,

где Wi - линия наименьшего сопротивления по подошве уступа, м; i=1,...,n;

aj - расстояние между рядами скважин, м, j=1,...,m;

bi - расстояние между скважинами в ряду;

n, m - соответственно количество скважин в ряду и количество рядов скважин.

Исходные данные для расчетов приняты следующие:

Швзр - ширина взрываемого блока, Швзр=30 м;

Lвзр - длина взрываемого блока, Lвзр=100 м;

hу - высота уступа, hу = 15 м.

Расчеты выполнены в следующей последовательности:

1.Объем взрываемого блока - Vб,

Vб = hу * Швзр * Lвзр = 15*30*100=45000 м3

2. Объемы буровых работ по подготовке взрываемого блока - ∑ Lб:

а) Традиционная технология - ∑ Lб

∑ Lб= nскв * lскв,

где nскв - количество скважин во взрываемом блоке, шт;

lскв - глубина скважины при традиционной технологии буровзрывной отбойки, м.

lскв = hy + lпер,

где lпер - перебур скважин, м, lпер=3 м,

тогда lскв = 15+3=18 м.

nскв = n*m.

При принятой в расчетах сетки скважин, равной 6х6 м, количеств скважин пскв будет равно,

nскв = * = * = 85скв,

где с - сетка скважин, м.

Откуда, ∑ Lб= 85*18=1530м

б) Рекомендуется технология - ∑ Lб′′

∑ L′′б = nскв* l′′скв ,

где l′′скв - глубина скважины при рекомендуемой буровзрывной отбойке, м.

Для простоты расчетов количество взрываемых скважин nскв в традиционном и рекомендуемом вариантах приняты одинаковыми.

Глубина скважины при рекомендуемой технологии зависит от угла наклона скважины, α = 85° , 80° , 75°. При среднем значении угла, равному α=80°, глубина скважины составит,

= = = 15,2 м

Следовательно, объем буровых работ ∑Lб′′ при рекомендуемом варианте буровзрывной отбойки составит

∑ Lб′′ = nскв * = 45*15,2=684 м

3. Выходы горной массы с 1 п.м. скважины, соответственно при традиционном qи рекомендуемом q′′ вариантах, будут равны

q= = = 29,4 м3,

q′′ = = = 65,8 м3.

4. Объемы работ по бурению скважин Lбур для выравнивания подошвы уступа при традиционной технологии отбойки:

Lбугр = Nбугр * Hбугр,

где Nбугр - количество бугров при взрывной отбойке одного блока;

Hбугр - средняя высота бугра, м.

Неровности (бугры) при буровзрывной отбойке образуются в результате взрывания трех смежных зарядов. Поэтому количество бугров Nбугр при взрывной подготовке одного блока составит

Nбугр = = = 28

Ориентировочно, средняя высота бугра равна 0,5 от величин перебура:

Hбугр = 0,5 * lпер = 0,5*3 = 1,5 м,

тогда, Lбугр = Nбугр * Hбугр = 28*1,5=42 м

5. Расчет затрат по вариантам ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах:

а) Суммарные затраты при традиционной технологии отбойки - ∑ З

∑ З= ∑ Зскв * ∑ Збугр,

где ∑ Зскв - затраты на бурение скважин для подготовки взрываемого блока, долл.;

∑ Збугр - затраты на ликвидацию бугров, образовавшихся на подошве уступа, долл.

∑ З= ∑ Lб * Сб.п.м ,

где Сб.п.м - себестоимость бурения 1 п.м. скважины, долл/п.м.

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

∑ Зскв = 1530 *0,34 = 520,2 долл,

∑ Збугр = Lбугр * Сб.п.м + Збульд ,

где Збульд - затраты на бульдозерные работы по выравниванию подошвы уступа, долл.

Збульд = Сбульд * ∆ V,

Сбульд - стоимость 1 м3 бульдозерных работ, долл/м3 (из расчета 20% от себестоимости разработки 1 м3 горных пород Сбульд = 0,2 *3,41 =0,7 долл/м3);

∆ V - объем бульдозерных работ по выравниванию подошвы уступа, м3.

Объем бульдозерных работ рассчитывается по формуле

∆ V= Nбугр * Ѵбугр,

Ѵбугр - объем одного бугра, м3,

Ѵбугр = Нбугр * Nбугр = 1,5 * 28 = 42 м3

Следовательно, затраты на бульдозерные работы Збульд будут равны

Збульд = Ѵбугр * Сбульд

Ориентировочно, затраты на бульдозирование 1 м3 горной массы составляют 20% от себестоимости разработки горных пород (Сразр = 3,41 долл/м3), тогда Сбульд = 0,2 *3,41= 0,7 долл/м3

Збульд = 42 * 0,7 = 29,4 долл.

и соответственно затраты на выравнивание бугров составят

∑ З = ∑ Зскв + ∑ Збугр = 520,2 +29,4 = 549,6 долл.

Таким образом, суммарные затраты на буровзрывную подготовку блока объемом 45000 м3 (15х30х100) составили 549,6 долл.

В зависимости от годовой производительности карьера, затраты на буровзрывную отбойку при традиционном варианте, например при производительности карьера 1 млн.м3 будут равны

∑ Згод = ∑ З,

где Qгод - годовая производительность карьера по горной массе, м3

∑ Згод = * 549,6 = 12201,1 долл.

б) Суммарные затраты при рекомендуемой технологии отбойки - ∑ З′′,

∑ З′′ = ∑ * Сб.п.м = 684 * 0,34 = 232,6 долл.

При производительности карьера 1 млн.м3 годовые затраты при рекомендуемом варианте составят

= * ∑ З′′ = * 232,6 = 5163,7 долл.

Тогда экономический эффект от реализации нового способа ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах составит

Э = ∑ Згод - ∑ = 12201 - 5163,7 = 7037,8 долл.

При достижении проектной производительности карьера, равной 10 млн.м3, суммарный экономический эффект составит

∑Э = 10*7037.8 = 70378,0 долл.

Результаты расчетов показывают, что есть реальная возможность реализации технического решения на действующих горнодобывающих предприятиях, ведущих разработку в трещиноватых породах криолитозоны Севера.

В таблице приведены основные технико-экономические показатели, достигаемые при использовании нового технического решения.

Таблица

Ожидаемое улучшение технико-экономических показателей

разработок от реализации нового технического решения

№№
п/п
Наименование
показателей
Традиционная
технология
Рекомендуемая
технология
1 Объем взрываемого блока, м3 45000 45000,0
2 Глубина скважины, м 18,0 15,2
3 Объемы работ по бурению скважин, м 1530,0 684,0
4 Выход породы с 1 п.м. скважины, м3 - -
5 Объемы бурового работ по ликвидации бугров, м 42,0 -
6 Стоимость бурения 1 п.м. скважины, долл. 0,34 0,34
7 Затраты на буровзрывную подготовку блока, долл. 549,6 232,6
8 Суммарные затраты на буровзрывную подготовку блока, долл. 12201,1 5163,7
9 Экономический эффект от реализации нового технического решения при взрывания одного блока, долл. - 7037,8
10 Годовой экономический эффект при годовой производительности карьера по горной массе 10 млн.м3, долл. - 70378,0

Способ ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах, включающий бурение вертикальных и наклонных скважин с последующим расположением рассредоточенных зарядов взрывчатого вещества по глубине скважин, отличающийся тем, что направлению расположения скважин придают хаотический порядок, причем скважины по отношению к трещинам располагают под углами менее 90° к их распространению, заряды в скважинах размещают в шахматном порядке, исключают перебуры скважин ниже уровня подошвы уступа, компенсируя перебуры скважин взаимным расположением концевых частей скважин на уровне подошвы уступа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, а именно при проведении горных выработок в крепких удароопасных горных породах.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке рудных месторождений при массовой отбойке скальных пород веерами скважин. Способ заключается в том, что плоскость веера разделяется на дугообразные зоны, ширина которых пропорционально уменьшается от забоя скважин к их устью, заряды в скважинах чередуются с воздушными промежутками, причем длина зарядов и длина воздушных промежутков принимается равной ширине соответствующей зоны, а заряды и воздушные промежутки располагаются в шахматном порядке.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Способ проведения восстающих горных выработок, включает предварительное щелеобразование по контуру восстающего на всю его высоту и последующее дробление отделившегося от массива блока породы взрывным способом.

Изобретение относится к области взрывчатых веществ и предназначено для создания высокого давления газов в замкнутой полости. Газогенератор давления шпуровой содержит корпус трубчатой формы с закрытым дном и открытым противоположным концом, закрываемым заглушкой, используемой для установки воспламенительного устройства, а также окислитель и горючее, находящиеся в смешанном состоянии внутри корпуса.

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.

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 горнодобывающей промышленности и создано применительно к ведению буровзрывных работ при открытой разработке месторождений полезных ископаемых в условиях трещиноватых пород криолитозоны Севера. Буровзрывные работы в трещиноватых породах ведутся рассредоточенными зарядами при хаотическом порядке расположения скважин. Причем исключают перебуры скважин ниже подошвы уступа и по отношению к трещинам их располагают под углами менее 90° к распространению трещин. Заряды в скважинах размещают в шахматном порядке, а компенсацию перебуров скважин, предназначенных для лучшей проработки подошвы уступа, выполняют путем регулирования взаимным расположением концевых частей скважин на уровне подошвы уступа. В результате реализации технического решения достигается улучшение качества проработки подошвы уступа в процессе ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах при одновременном сокращении объемов работ по бурению скважин во взрываемых блоках. 1 табл., 3 ил.

Наверх