Способ отбойки горных пород

 

Изобретение относится к буровзрывным работам и может быть использовано при открытых и подземных горных работах. Способ включает бурение скважин, заряжание их зарядами взрывчатого вещества и взрывание. Для улучшения качества дробления горных пород предварительно перед заряжанием скважин ВВ измеряют скорости поперечных волн, затем пересчитывают их значения в сопротивление пород одноосному сжатию. После этого выделяют зоны повышенных значений сопротивления пород одноосному сжатию, в пределах которых концентрируют заряд взрывчатого вещества. 1 ил.

Изобретение относится к буровзрывным работам и может быть использовано при открытых и подземных горных работах.

Известен способ разрушения горных пород, включающий бурение скважин в шахматном порядке, заряжание их рассредоточенными зарядами ВВ, заряжание части скважин с воздушной подушкой, при котором заряды ВВ рассредотачивают по постоянной схеме [1] Недостатком способа является отсутствие возможности учета конкретных особенностей строения взрываемого блока пород.

Известен способ отбойки горных пород, включающий бурение скважин, заряжание и взрывание, при котором заряды взрывчатых веществ располагают по линиям изобар, а массу зарядов увеличивают в направлении от центра к контактам блока и в сторону, противоположную направлению отбойки [2] Недостатком способа является то, что учитываются только напряжения, возникающие вследствие горного давления. При этом не учитываются физико-механические свойства пород взрываемого блока и их изменения. Кроме того, нахождение линий изобар трудновыполнимая задача.

Цель изобретения улучшение качества дробления горных пород путем эффективного размещения ВВ.

Цель достигается тем, что взрыв будет происходить в пределах зон повышенной прочности, что приведет к переизмельчению пород и будет способствовать улучшению условий работы выемочной техники (в частности, экскаваторов и автосамосвалов).

Сущность изобретения заключается в том, что в способе отбойки горных пород, включающем бурение скважин, заряжание и взрывание, предварительно перед заряжанием скважин ВВ измеряют скорости поперечных волн V_s, пересчитывают их значения в сопротивление пород одноосному сжатию σ_сж, после чего выделяют зоны повышенных значений σ_сж, в пределах которых концентрируют заряд взрывчатого вещества.

Между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом имеется причинно-следственная связь.

Распределение заряда взрывчатого вещества в соответствии с результатами измерений V_s и расчетов σ_сж, а также концентрация ВВ в пределах зон повышенной прочности пород приводят к исключению поршневого действия взрывной волны и увеличению доли энергии, расходуемой на дробление пород, что улучшает качество дробления благодаря переизмельчению пород.

На чертеже изображен продольный разрез, горный массив, на котором показана схема заряжания скважин взрывчатым веществом, а также представлен график зависимости σ_сж от глубины скважины Н.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

В пробуренных взрывных скважинах 1 до их заряжания взрывчатыми веществами (ВВ) проводят измерения скоростей поперечных волн V_s в интересующем интервале глубин.

Значения V_s пересчитывают в показатели сопротивления пород одноосному сжатию σ_сж по формуле σ_сж= K ˙V_s², (МПа), где V_s скорость поперечной волны, м/с; К коэффициент, вычисляемый по формуле К ρ/К₁; ρ- объемная плотность пород, принимая постоянной для изучаемого блока пород, кг/м³; К1 коэффициент, постоянный для вида или группы взрываемых пород.

По полученным значениям σ_cж строят графики 2 зависимости показателей сопротивления пород одноосному сжатию от глубины скважин Н. Выделяют зоны 3 повышенных значений σ_сж.

Затем в пределах зон повышенных значений σ_сж концентрируют заряд 4 взрывчатого вещества.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предлагаемого способа, можно представить приведением конкретного примера выполнения взрывной отбойки пород на карьере по добыче строительного камня.

Первоначально на карьере использовалась технология взрывной отбойки пород, не учитывающая конкретного строения взрываемых блоков. Взрывчатые вещества располагали по типовой схеме: в призабойной части скважин высокоинтенсивные ВВ, выше менее интенсивные. Отсутствие учета наличия и положения ослабленных и прочных участков в блоке приводило к следующему. При взрыве энергия перераспределялась по ослабленным зонам, а также участкам менее прочных пород, что вело к выталкиванию прочных блоков без достаточного их дробления и образованию крупной фракции или негабаритов.

Согласно предлагаемому способу с помощью комплекта аппаратуры и оборудования, включающих: сейсмостанцию, скважинное приемное устройство и источник сейсмических колебаний в скважинах, подготавливаемых к взрыву, проводят измерения скоростей поперечных сейсмических волн.

Измерения осуществляют с помощью схемы: скважинное приемное устройство в скважине, а источник колебаний на расстоянии 0,3-0,7 м от устья скважин, при этом используют первые вступления сейсмических волн. Эта схема наблюдений соответствует сейсмокаротажу.

Определяют времена прихода 2-3 первых фаз поперечной волны, строят продольные вертикальные годографы волн и по ним рассчитывают скорости поперечных волн V_s. Последние пересчитывают в значения сопротивления пород одноосному сжатию σ_сж.

Пересчет выполняют с применением известной связи σ_сж с динамическим модулем сдвига G (Леховицкий Ф.М. и др. Инженерная геофизика. М. Недра, 1989, с. 167).

σ_сж= σ/K₁ρ˙(V_s²/K₁).

Используют преобразованное выражение σ_сж= K˙V_s², где К ρ/K₁, в котором объемная плотность пород ρ принята постоянной для изучаемого блока пород.

Это позволяет избежать необходимости определять ρ в каждом конкретном случае.

Следовательно, для определения σ_сж единственным входным параметром является V_s. Найденные таким образом σ_сж соответствуют фактическим значениям, что подтверждено сравнением с σ_сж, определяемыми на образцах пород, отобранных с изучаемого блока.

В итоге получают информацию о распределении зон прочных и менее прочных пород по вертикали. Эти значения увязывают в пределах блока пород, подготавливаемого к взрыву.

Выделяемые зоны повышенных значений σ_сж соответствуют участкам наиболее консолидированных пород. В их пределах концентрируют заряд взрывчатого вещества.

Концентрацию заряда ВВ выполняют различными способами: либо установкой воздушных промежутков путем применения пневмозатворов либо "зонтиков" (стержней с перпендикулярно закрепленными дисками по диаметру скважины).

Либо это достигается тем, что заряд формируют с забоя. При этом чередуют интервалы заполнения скважины низко- и высокоинтенсивными ВВ. Последние размещают в зонах повышенных значений σ_сж.

Таким образом, использование заявляемого способа позволяет концентрировать взрывчатые вещества непосредственно в пределах зон повышенной прочности пород, что приводит к увеличению доли энергии, расходуемой на дробление пород, улучшает качество дробления вследствие сокращения выхода негабарита, а также позволяет резко сократить расход дефицитного взрывчатого вещества.

Формула изобретения

СПОСОБ ОТБОЙКИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий бурение скважин, заряжание их зарядами взрывчатого вещества (ВВ) и взрывание с учетом физических особенностей массива, отличающийся тем, что предварительно перед заряжанием скважин ВВ измеряют скорости поперечных волн, пересчитывают их значения в сопротивление пород одноосному сжатию, после чего выделяют зоны повышения значений сопротивления пород одноосному сжатию, в пределах которых концентрируют заряд взрывчатого вещества.

РИСУНКИ

Рисунок 1