Способ взрывной отбойки горных пород со слоистой текстурой на карьерах

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам взрывной отбойки горных пород на карьерах. Цель - повышение эффективности взрывной отбойки горных пород на рудных карьерах за счет воздействия максимальных касательных напряжений на границах слоистости породных массивов. Сущность изобретения: в способе взрывной отбойки горных пород со слоистой структурой на карьерах, включающем бурение параллельных рядов вертикальных скважин, заряжение их зарядами взрывчатого вещества и короткозамедленное взрывание зарядов с помощью детонирующего шнура, бурение параллельных рядов вертикальных скважин при угле падения слоев 0 < α ≅ 45° осуществляют под углом β к линии простирания слоев, равным а при 45°< α ≅ 90° где С_р - скорость распространения продольной волны в массиве; Д - скорость детонации шнура, при этом взрывание зарядов в каждом ряду осуществляют последовательно. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам взрывной отбойки горных пород на карьерах и может быть использовано в породных массивах со слоистой текстурой, например, в железистых кварцитах.

Известен способ взрывной отбойки горных пород на карьерах, включающий бурение рядов вертикальных скважин, их заряжание зарядами взрывчатого вещества (ВВ) и короткозамедленное взрывание [1] Недостатком этого способа является то, что он не позволяет в необходимой степени изменять структурные связи во взорванной горной массе по сравнению с состоянием в естественном массиве, и поэтому не оказывает влияния на показатели последующей ее переработки в процессах дробления, измельчения и обогащения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ взрывной отбойки горных пород со слоистой текстурой на карьерах, основанный на направленном разупрочнении структурных связей между минералами на границах слоистости за счет бурения скважин в заданном направлении с последующим взрыванием скважинных зарядов ВВ в определенном порядке [2] Однако при последовательном взрывании скважинных зарядов с использованием детонирующего шнура (ДШ), соединяющего заряды, фронт взрывной волны существенно смещается относительно оптимального направления его воздействия на слоистый массив ввиду того, что инициирование скважинных зарядов происходит с задержкой при распространении детонационной волны в ДШ.

Задачей изобретения является повышение эффективности взрывной отбойки горных пород на рудных карьерах за счет воздействия максимальных касательных напряжений на границах слоистости породных массивов.

Это достигается тем, что в способе взрывной отбойки горных пород со слоистой текстурой на карьерах, включающем бурение параллельных рядов вертикальных скважин, заряжание их зарядами взрывчатого вещества и короткозамедленное взрывание зарядов с помощью детонирующего шнура, бурение параллельных рядов вертикальных скважин при угле падения слоев 0≅α≅45^о осуществляют под углом β к линии простирания слоев, равным β ± arcsin , а при 45^о<α≅90^о β ± arctg ± arcsin , где С_р скорость распространения продольной волны в массиве; D скорость детонации шнура, при этом взрывание зарядов в каждом ряду осуществляют последовательно. При указанном расположении на уступе параллельных рядов вертикальных скважин и короткозамедленном взрывании скважинных зарядов ВВ энергия взрывной волны перераспределяется так, что на границах слоистости образуется деформация под действием максимально возможных сдвиговых напряжений, которые возникают при условии, что двухгранный угол между фронтом взрывной волны и плоскостью напластования слоев составляет 45^о. Использование сдвиговых деформаций на границах слоистости позволяет производить разрыв связей между минералами с наименьшей энергоемкостью.

На фиг. 1 и 2 показан уступ с заданными линиями простирания слоев; на фиг.3 схема взрывания слоистого рудного массива.

Способ осуществляют следующим образом.

При производстве буровзрывных работ (БВР) в рудных массивах со слоистой текстурой, которые характеризуются напpавлением линии простирания 1 и углом падения слоев α, на уступе 2 определяют направления расположения параллельных рядов вертикальных скважин. В случае, когда угол падения слоев 0 ≅α≅ 45^о параллельные ряды вертикальных скважин располагают так, чтобы угол β этих рядов к направлению линии простирания 1 слоев был равен β ± arcsin где С_р скорость распространения продольной волны в массиве; D скорость детонации шнура.

Вышеуказанному диапазону изменения угла α соответствуют два оптимальных направления расположения параллельных рядов вертикальных скважин, соответствующих линиям 3 (фиг.1). При производстве БВР в зависимости от технологических условий выбирают одно из этих направлений.

При 45^о ≅α≅ 90^о направления расположения параллельных рядов вертикальных скважин выбирают так, чтобы угол между этими рядами и направлением линии простирания 1 слоев был равен β ± arctg ± arcsin Этому диапазону значений углов падения слоев соответствуют четыре оптимальных направления расположения параллельных рядов вертикальных скважин, показанных линиями 4 (фиг.2). Аналогично предыдущему случаю, выбирают одно из четырех оптимальных направлений, руководствуясь технологическими условиями БВР.

После этого производят бурение скважин 5 (фиг.3), их заряжание зарядами ВВ и монтаж взрывной сети. Взрывание скважинных зарядов осуществляют с помощью ДШ. Взрывание зарядов в каждом ряду производят последовательно. При этом обеспечивают равенства длин отрезков ДШ 6, подходящих от магистрали 7 к каждому из зарядов ВВ в ряду. Короткозамедленное взрывание рядов скважинных зарядов ВВ в ряду осуществляют посредством пиротехнических замедлителей 8, например, типа КЗДШ.

При последовательном взрывании скважин в ряду с использованием отрезков ДШ между скважинными зарядами в породном массиве формируется плоская ударная волна, фронт которой смещается относительно плоскости расположения параллельных рядов скважин на угол, зависящий от скорости (D) распространения взрывной волны в ДШ и скорости (С_р) распространения продольной волны в породном массиве. При этом фронт плоской ударной волны ориентирован вдоль касательной линии, соединяющей фронты цилиндрических волн, распространяющихся от отдельных скважинных зарядов ВВ. Таким образом, фактический угол между плоскостями фронта ударной волны и плоскостью расположения параллельных рядов скважин составляет ± arcsin . Следовательно, при угле падения слоев 0 ≅α≅ 45^о угол между линией простирания слоев и направлением расположения параллельных рядов вертикальных скважин должен также составлять β= ± arcsin . В этом случае фронт ударной волны ориентируется параллельно линии простирания слоев и поэтому оказывает максимальное разупрочняющее воздействие на плоскостях напластования слоев. При угле 45^о ≅α≅ 90^о, а также, как и в предыдущем случае, учитывается смещение фронта ударной волны, зависящее от С_р и D. В данном случае угол между линией простирания слоев и направлением расположения параллельных рядов скважин составляет β ± arctg ± arcsin . Следовательно, в этом случае возможны четыре оптимальные направления расположения параллельных рядов скважин, при которых достигается максимальный разупрочняющий эффект на границах слоистости. При практической реализации способа выбирают одно из описанных оптимальных направлений, руководствуясь критериями практической целесообразности производства БВР с учетом развала взорванной горной массы, перемещения добычных работ и других технологических условий.

Таким образом, при производстве БВР в горных породах со слоистой текстурой рациональное расположение параллельных рядов вертикальных скважин с учетом линии простирания слоев и угла их падения позволяет решить задачу повышения эффективности взрывной отбойки за счет воздействия максимальных касательных напряжений на границах слоистости.

П р и м е р 1. При производстве БВР в железистых кварцитах, характеризующихся скоростью распространения продольной волны С_р 2500 м/с и углом падения α 30^о с применением ДШ, имеющего скорость детонации шнура D 6500 м/с величина угла β между линией простирания слоев и направлением бурения параллельных рядов вертикальных скважин составляет β ± arcsin ± 22,6° В данном примере угол между линией простирания слоев и линией бровки уступа составляет 40^о (фиг.1). В этом случае следует выбрать угол β -22,6^о, при котором будет выполнено условие более рационального развала взорванной горной массы, по сравнению с вариантом соответствующим β+22,6^о.

П р и м е р 2. В отличие от первого примера угол падения слоев составляет α60^о, а остальные условия неизменны. В этом случае угол β определяется формулой β ± arctg ± arcsin ± 35,3± 22,6 В данном случае возможны следующие значения углов: β₁ 57,9^о; β₂ 12,7^о; β₃ -12,7^о; β₄ -57,9^о. Этот вариант изображен на фиг.2. Поскольку угол между линией простирания слоев и линией бровки уступа равен 40^о и исходя из критерия оптимальности развала взрываемых горных пород следует выбирать угол β₃= -12,7^о.

Предлагаемый способ позволяет увеличить эффективность дробления руды за счет более полного раскрытия минеральных зерен в плоскостях слоистости. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению затрат на дробление и измельчение полезного ископаемого. Вместе с этим увеличивается выход полезного ископаемого при обогатительном переделе.

Формула изобретения

СПОСОБ ВЗРЫВНОЙ ОТБОЙКИ ГОРНЫХ ПОРОД СО СЛОИСТОЙ ТЕКСТУРОЙ НА КАРЬЕРАХ, включающий бурение параллельных рядов вертикальных скважин заряжание их зарядами взрывчатого вещества и короткозамедленное взрывание зарядов с помощью детонирующего шнура, отличающийся тем, что бурение параллельных рядов вертикальных скважин при угле падения слоев 0≅ α≅ 45° осуществляют под углом β к линии простирания слоев, равным

а при 45°<α≅ 90°-

где C_p - скорость распространения продольной волны в массиве;
D - скорость детонации шнура,
при этом взрывание зарядов в каждом ряду осуществляют последовательно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3