Способ взрывной подготовки массива к подземному выщелачиванию в зажатой среде

 

Использование: горная промышленность, взрывная подготовка рудного массива к подземному выщелачиванию в условиях зажима, может быть использован в гидротехническом строительстве, нефтегазовой промышленности для обеспечения фильтрации воды, нефти, газа в заданном участке скального массива. Сущность изобретения: в горном массиве в пределах рудного тела бурят скважины. Скважины заряжают взрывчатым веществом, монтируют электровзрывную сеть или сеть из детонирующего шнура и пиротехнических замедлителей так,чтобы последовательность короткозамедленного взрывания скважин производилась от центра рудного тела к периферии. Интервал замедления определяют из приведенного выражения в зависимости от физико-технических свойств массива, параметров буровзрывных работ и горного давления. Цель достигается за счет учета физических процессов сдвижения и деформирования трещиноватого массива под действием квазистатического давления продуктов детонации. Положительный эффект: способ позволяет повысить эффективность подготовки массива путем увеличения проницаемости рудного тела и создания противофильтрационного экрана вне контуров рудного тела.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам взрывной подготовки руд для разработки месторождений цветных и редких металлов выщелачиванием, и может быть использовано для обеспечения проницаемости скального массива и создания противо- фильтрационного экрана в гидротехническом строительстве и нефтегазовой промышленности.

Известен способ взрывной подготовки массива в зажатой среде, включающий бурение параллельных скважин в разрушаемом массиве их заряжение ВВ, коммутацию зарядов ВВ и их короткозамедленное, последовательное взрывание [1] Однако в указанном техническом решении отсутствует численное значение интервала замедления, обеспечивающего эффективность подготовки массива к подземному выщелачиванию (ПВ). Эффективность подготовки массива к ПВ включает обеспечение его проницаемости в контурах рудного тела и создание противофильтрационного экрана вне рудного тела, что существенно зависит от интервала замедления. Взрыв последующей группы зарядов ВВ должен проводиться в момент времени, когда места расположения этой группы достигла волна деформаций от предыдущего взрыва. Если интервал замедления выбран меньшим, то волны от групп зарядов встречаются в промежутке между ними, проводят интенсивное разрушение в промежутке, но не обеспечивая смещение массива от центра к периферии. Если интервал замедления выбран большим, то отсутствует наложение волн деформаций от последовательно взрываемых групп зарядов и процесс деформирования и сдвижения массива от центра к периферии рудного тела не эффективен.

Целью изобретения является повышение эффективности подготовки массива к ПВ за счет учета процессов сдвижения и деформирования трещиноватого массива под действием взрыва.

Цель достигается тем, что интервал замедления взрывания зарядов ВВ определяют из выражения: τ=W 1 ln , c где D скорость детонации ВВ, м/с; ρ_в плотность заряжения, кг/м³; d_З диаметр заряда ВВ, м; n число взаимодействующих зарядов в группе; W расстояние между группами зарядов ВВ, м; c скорость продольной волны в отдельности массива, м/с; ν коэффициент Пуассона отдельности;
μ коэффициент трения между отдельностями;
Φ показатель трещиноватости массива;
p величина горного давления в районе взрыва, Па;
ρ объемная масса горного массива, кг/м³.

На чертеже показан план расположения рудного тела с размещением в нем скважин и указанием последовательности их взрывания.

Способ подготовки рудного тела к ПВ осуществляют следующим образом. В пределах контура рудного тела 1 с поверхности земли бурят вертикальные скважины 2. Скважины 2 заряжают ВВ, монтируют сеть из детонирующего шнура 3 и пиротехнических замедлителей КЗДШ 4 так, чтобы последовательность взрывания скважин производилась от центра (в плане) рудного тела к его периферии. То есть взрывают вначале заряд ВВ 5, затем группы зарядов 6, 7, 8 и так далее. При этом интервал замедления определяют из приведенного выражения в зависимости от физико-технических свойств массива, параметров буровзрывных работ и горного давления. Физико-технические свойства массива с, ν,ρ определяют на стадии геолого-разведочных работ по стандартным методикам. Значения величин Φ,μ зависят от естественной трещиноватости, определяемой по среднему расстоянию между трещинами всех систем из таблицы: dе, м < 0,05 0,05-0,15 0,15-0,40 0,40-1,0 >1,0 Φ > 12,5 12,5-10 10-8 8-6 < 6 μ < 0,2 0,2-0,3 0,3-0,45 0,45-0,6 > 0,6 Детонационные характеристики ВВ (D, ρ_в) и диаметр (d_З) скважин определяют используя справочную литературу. Число взаимодействующих зарядов в группе n опре- деляют по выражению n ν^-1. Величину горного давления в районе подготовки массива определяют либо геофизическими методами, либо по известной формуле р P ≃ ρgH ρ gН (g ускорение свободного падения, м/с²; Н глубина от поверхности земли, м).

Физика процесса сдвижения и деформирования массива в зажиме (искусственная и естественная компенсация составляет не более 10%) с повышением его проницаемости в пределах рудного тела и уплотнением (созданием противофильтрационного экрана) вне контуров рудного тела заключается в следующем. Взрывание заряда (зарядов) в центре рудного тела обеспечивает перемещение массива в радиальном направлении от заряда под действием квазистатического давления продуктов детонации. То есть в массиве со скоростью 100-1000 м/с распространяется затухающая волна деформаций от заряда, которая представляет собой сдвижение естественных отдельностей массива, что сопровождается закрытием естественных трещин и упругим деформированием отдельностей. После падения давления газов взрыва в зарядной полости, в результате упругой реакции массива происходит смещение раздробленной части массива (в радиусе около 10-20 d_З, d_З диаметр заряда ВВ) в сторону взорванного заряда (зарядов). Поскольку во время взрыва произошло вытеснение массива в радиальном направлении от заряда, то после упругой реакции массива происходит разрыхление раздробленной части массива с увеличением его искусственной трещинной пустотности, проницаемости.

Как только волна деформаций от взрыва заряда достигла места расположения последующей группы зарядов, последние взрывают. В этом случае волны деформаций от предыдущего и последующего взрывов складываются, существенно усиливая деформирование и перемещение массива в радиальном направлении от центра рудного тела. По достижении результирующей волны деформаций места расположения 3 группы зарядов ВВ производят взрывание последней и т.д.

В целом такая последовательность взрывания и интервал замедления обеспечивают вытеснение массива от центра рудного тела к его периферии, что повышает проницаемость массива в пределах рудного тела, а наложение волн деформаций от последовательного взрывания групп зарядов ВВ приводит к усилению результирующей волны деформаций, воздействующей на массив вне контуров рудного тела с образованием в нем более надежного и большего по размерам противофильтрационного экрана за счет закрытия естественных трещин массива.

П р и м е р. Необходимо подготовить рудное тело в блоке 3-110 для добычи руды способом ПВ. Для реализации способа с поверхности земли бурят вертикальные скважины диаметром 150 мм, длиной 80 м, на расстоянии друг от друга 3 м. В скважины устанавливают боевики и заряжают их гранулотолом в пределах контуров рудного тела. Монтируют сеть из детонирующего шпура так, чтобы обеспечивалась последовательность взрывания зарядов ВВ от центра рудного тела к периферии. Интервал замедления определен по приведенной математической формуле для массива фельзитов II категории трещиноватости (d_е0,05-0,15 м). Физико-технические свойства фельзитов: ρ 2,43 ˙ 10³ кг/м³ с 3,65 ˙ 10³ м/с ν 0,3, μ 0,25, Ф 11. Величина горного давления р 1,9 ˙ 10⁶ Па. Тип ВВ гранулотол с D 6 ˙ 10³ м/с, ρ_в 0,9 ˙ 10³ кг/м³. Число взаимодействующих зарядов n ν^-1 n=ν^-1 ≃ 3 3 W 3 м. Расчеты дают рациональный интервал замедления τ 54 мс для обеспечения которого используют пиротехнические замедлители КЗДШ-69 с интервалом 50 мс.

После короткозамедленного взрывания зарядов ВВ и подготовки массива проводят выщелачивание полезного компонента через устья взорванных скважин.

Учет процессов сдвижения и деформирования массива под действием последовательного взрывания групп зарядов ВВ от центра рудного тела к периферии с заданным интервалом замедления позволяет вытеснять массив от центра к периферии, что обеспечивает в сравнении с прототипом: повышение эффективности подготовки рудного тела к ПВ за счет снижения трудоемкости и технологичности подготовки; повышение проницаемости массива в контурах рудного тела; создание противофильтрационного экрана.

Формула изобретения

СПОСОБ ВЗРЫВНОЙ ПОДГОТОВКИ МАССИВА К ПОДЗЕМНОМУ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЮ В ЗАЖАТОЙ СРЕДЕ, включающий бурение параллельных скважин в разрушаемом массиве, их заряжение ВВ, коммутацию зарядов ВВ и их короткозамедленное, последовательное взрывание, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности подготовки к подземному выщелачиванию путем учета процессов сдвижения и деформирования трещиноватого массива взрывом, заряды ВВ взрывают в направлении от центра разрушаемого массива к периферии с интервалом замедления, определяемым из выражения

где D скорость детонации ВВ, м/с;
ρ_в плотность заряжения, кг/м³;
d_з диаметр заряда ВВ, м;
n число взаимодействующих зарядов в группе;
W расстояние между группами зарядов ВВ, м;
C скорость продольной волны в отдельности массива, м/с;
μ коэффициент трения между отдельностями;
F показатель трещиноватости массива;
P величина горного давления в районе взрыва, Па;
r объемная масса горного массива, кг/м³;
n коэффициент Пуассона отдельности.