Способ отбойки полезных ископаемых в подземных условиях
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом при этажном и подэтажном обрушении блоков полезного ископаемого. Единый технический результат изобретения - снижение затрат на буровзрывные работы и снижение сейсмического и динамического воздействия на выработки днища блока за счет рационального использования энергии взрыва торцевых частей зарядов ВВ в нисходящих и восходящих скважинах и осуществления поэтапной отбойки по высоте блока. Способ отбойки полезных ископаемых в подземных условиях включает обуривание блока между зажимающей средой и компенсационной камерой параллельными рядами встречно направленных нисходящих и восходящих скважин с недобуром в центральной части блока в вертикальной плоскости, заряжание их зарядами ВВ и порядное взрывание. Новым в способе является то, что восходящие и нисходящие скважины в центральной части блока в вертикальной плоскости бурят с недобуром Wт, равным л.н.с. донных частей зарядов ВВ нисходящих скважин, а восходящие скважины в каждом последующем ряду от первых со стороны зажимающей среды и компенсационной камеры рядов бурят длиной, уменьшающейся на величину l, определяемую по формуле: l=Wp·tg(-90), где l - величина уменьшения длины восходящих скважин, м; p л.н.с. - зарядов ВВ ряда, м; - угол створа взрывной воронки в вертикальной плоскости, град.; при этом заряды ВВ в восходящих скважинах в каждом ряду взрывают с опережением по отношению к зарядам ВВ в смежных нисходящих рядах скважин, а нисходящие скважины заряжают комбинированными зарядами ВВ с размещением в донных частях скважин зарядов ВВ направленного действия. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом при этажном и подэтажном обрушении блоков полезного ископаемого.Известен способ отбойки полезных ископаемых при выемке целиков (см. а.с. № 870718), включающий бурение в целике рядов скважин, параллельных двум поверхностям обнажения и ориентированных от одного фланга целика, примыкающего к массиву горных пород, к другому, размещение в скважинах зарядов ВВ и последовательное разрушение целика взрыванием зарядов ВВ на параллельные поверхности обнажения.Недостатком указанного способа является то, что при большой высоте этажа отбиваемого блока при современном буровом оборудовании имеет место отклонение вертикальных скважин в ряду от заданного направления. При этом вертикальные скважины одного ряда на глубине пересекаются со скважинами другого ряда и при их взрывании снижается надежность и нарушается требуемая очередность взрывания зарядов ВВ, что может привести к некачественному дроблению полезного ископаемого.Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ отбойки полезных ископаемых в подземных условиях (см. Ефремовцев Н.С., Машуков В.И., Кононов, Покровский Б.В., Санько А.Т., Захарюта Г.В., Бабко И.П. Совершенствование технологии буровзрывных работ с учетом геолого-структурных особенностей массива. - Горный журнал, № 5, 1981, с.42-42), включающий обуривание блока между зажимающей средой и компенсационной камерой параллельными рядами встречно направленных нисходящих и восходящих скважин с недобуром в центральной части блока по вертикали, заряжание их зарядами ВВ и порядное взрывание.Недостатком указанного способа являются высокие затраты на буро-взрывные работы (большой объем бурения скважин и расход ВВ на отбойку) из-за нерационального использования энергии взрыва донных частей зарядов ВВ в нисходящих и восходящих скважинах, так как при их одновременном взрывании массив недобура сильно переизмельчается. При этом имеют место значительные сейсмические и динамические нагрузки на выработки днища блока, что ведет к их преждевременному разрушению и потерям руды в блоке.Единый технический результат предлагаемого изобретения - снижение затрат на буровзрывные работы и снижение сейсмического и динамического воздействия на выработки днища блока за счет рационального использования энергии взрыва торцевых частей зарядов ВВ в нисходящих и восходящих скважинах и осуществления поэтапной отбойки по высоте блока.Указанный единый технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем обуривание блока между зажимающей средой и компенсационной камерой параллельными рядами встречно направленных нисходящих и восходящих скважин с недобуром в центральной части блока в вертикальной плоскости, заряжание их зарядами ВВ и порядное взрывание, восходящие и нисходящие скважины в центральной части блока в вертикальной плоскости бурят с недобуром, равным л.н.с. донных частей зарядов ВВ нисходящих скважин, а восходящие скважины в каждом последующем ряду от первых со стороны зажимающей среды и компенсационной камеры рядов бурят длиной, уменьшающейся на величину l, определяемую по формуле:l=Wp·tq(-90),где l - величина уменьшения длины восходящих скважин, м;Wp - л.н.с. зарядов ВВ ряда, мм; - угол створа взрывной воронки в вертикальной плоскости, град.,при этом заряды ВВ в восходящих скважинах в каждом ряду взрывают с опережением по отношению к зарядам ВВ в смежных нисходящих рядах скважин; кроме того, нисходящие скважины заряжают комбинированными зарядами ВВ с размещением в донных частях скважин зарядов ВВ направленного действия.При формировании недобура по техническому решению, указанному в прототипе, величина недобура составляет 1 м, и при одновременном взрывании восходящих и нисходящих скважин ряда массив недобура переизмельчается, вплоть до того, что в нем возникают пластические деформации. Это указывает на нерациональное использование энергии взрыва торцевых частей скважин.Бурение восходящих и нисходящих скважин в центральной части блока в вертикальной плоскости с недобуром, равным л.н.с. донных частей зарядов ВВ нисходящих скважин Wт, осуществляется для эффективного взрывания нисходящих скважин (их донных частей) и качественного дробления полезного ископаемого в области недобура.Экспериментальными исследованиями установлено, что величина т имеет большую величину, чем величина недобуров в техническом решении по прототипу. За счет увеличения величины Wт (недобура) снижаются затраты на буровзрывные работы (объем бурения, ВВ).Бурение восходящих скважин в каждом последующем ряду от первых со стороны занимающей среды и компенсационной камеры рядов короче на величину l=Wp·tq(-90), где Wp - л.н.с. зарядов ВВ ряда, м; - угол створа взрывной воронки восходящих скважин, град.; производят для повышения эффективности взрыва зарядов ВВ в восходящих скважинах с формированием воронки нормального дробления в вертикальной плоскости 135. Величина l определяется из тригонометрических зависимостей.При взрывании зарядов ВВ в восходящих скважинах в каждом ряду с опережением по отношению к зарядам ВВ в смежных нисходящих рядах скважин формируется дополнительная плоскость обнажения под углом , подготавливающая эффективное дробление участков недобура взрывом зарядов ВВ в нисходящих скважинах (их донных частей).При этом поэтапная отбойка по высоте блока призвана снизить сейсмическое и динамическое воздействие на выработки днища блока, т.к. количество ВВ, взрываемого в одной ступени замедления, по сравнению с прототипом снижается почти в два раза, что снижает интенсивность сейсмических волн. Аналогично снижаются и динамические воздействия из-за снижения объемов отбиваемой руды в одной ступени замедления. Причем отбойка верхней части блока происходит на рудную подушку из отбитой руды предыдущими ступенями замедления.При заряжании нисходящих скважин комбинированными зарядами ВВ с размещением в донных частях скважин зарядов ВВ направленного действия обеспечивается надежность проработки донной части зарядов ВВ нисходящих скважин по линии л.н.с. т, а также возможность увеличения значения величины Wт.Предлагаемый способ отбойки полезных ископаемых в подземных условиях с указанной совокупностью признаков обеспечивает достижение результата, заключающегося в снижении затрат на буровзрывные работы, и снижение сейсмического и динамического воздействия на выработки днища блока за счет рационального использования энергии взрыва торцевых частей зарядов ВВ в нисходящих и восходящих скважинах и осуществления поэтапной отбойки по высоте блока и обладает существенной новизной.Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан вертикальный разрез блока по простиранию рудного тела, а на фиг.2 - горизонтальный разрез по блоку на уровне верхнего бурового горизонта. На фиг.3 показана, в качестве примера, конструкция комбинированных зарядов ВВ нисходящих скважин.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.Заранее известными способами определяют величину л.н.с. донных частей зарядов ВВ (Wт) в нисходящих скважинах 2 первого ряда со стороны зажимающей среды (3С)3 и в нисходящих скважинах 4 со стороны компенсационной камеры (КК)5. Определение величины т необходимо для формирования недобуров в центральной части блока 1 по вертикали. Величину Wт определяют либо расчетным способом, либо экспериментальными взрывами (см. Э.О.Миндели. Разрушение горных пород. - М., 1974, с.318, рис. 150; Дубынин Н.Г., Труфакин Н.Е. Исследование разрушения руды взрывом. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1970, с. 19).До стадии проектирования блока определяют (расчетом, экспериментально) величину угла створа взрывной воронки при взрыве зарядов ВВ в восходящих скважинах 6, 7 в вертикальной плоскости, в первых рядах со стороны 3С3 и КК5. Однако исследования показывают, что воронка заряда ВВ нормального дробления в вертикальной плоскости составляет 135 (см. У.Лангефорс, Б.Кильстрем. Современная техника взрывной отбойки горных пород. - М.: Недра, 1968, с. 16, рис. 5а).После определения величины Wт и приступают к обуриванию блока, причем первый ряд встречно направленных нисходящих 2 и восходящих 7 скважин со стороны 3С3 и первый ряд встречно направленных нисходящих 4 и восходящих 6 со стороны КК4 бурят одинаковой длины с заранее определенной величиной недобура Wт (величина л.н.с. донных частей зарядов ВВ в нисходящих скважинах). В каждом последующем ряду от первого со стороны 3С3 и КК5 до центрального ряда восходящие скважины 9 бурят длиной, уменьшающейся на величину l=Wp·sin(-90), где Wp - л.н.с. зарядов ВВ ряда; - угол створа взрывной воронки восходящих скважин 6, 7 первых рядов со стороны 3С и КК в вертикальной плоскости, перпендикулярной линии расположения зарядов ВВ в рядах. Это соотношение определяют из геометрической схемы на фиг.1 из условия полного раскрытия створа взрывной воронки в вертикальной плоскости при взрыве зарядов ВВ в последующих до центрального ряда восходящих скважин 9 и тригонометрических зависимостей. Нисходящие скважины при условии постоянной величины недобура Wт в каждых последующих рядах до центрального 10 бурят соответственно на величину l=Wp·sin(-90) глубже. При этом участки недобуров в вертикальной плоскости формируются V-образной формы. После завершения обуривания блока производят зарядку скважин взрывчатым веществом 11, причем нисходящие скважины 2, 4, 10 заряжают комбинированными зарядами ВВ с размещением в донных частях скважин зарядов ВВ направленного действия 12 (см. фиг.3).В качестве примера использования зарядов ВВ направленного действия в донной части скважины возможно применение кумулятивных зарядов по патенту № 2103642, RU.После заряжания скважин ВВ осуществляют монтирование электровзрывной сети таким образом, чтобы в процессе массового взрыва с применением короткозамедленного взрывания заряды ВВ в восходящих скважинах 6, 7, 9 в каждом ряду взрывались с опережением по отношению к зарядам ВВ в смежных нисходящих рядах скважин 2, 4, 10.Например, в первую очередь взрывают заряды ВВ в восходящих скважинах 6 первого ряда со стороны КК5 и заряды ВВ в восходящих скважинах 7 первого ряда со стороны 3С-3. При этом образуются взрывные воронки 8 в вертикальной плоскости с углом створа =135. Во вторую очередь взрывают заряды ВВ в первых рядах нисходящих скважин 2 и 4 со стороны КК5 и 3С3. Заряды ВВ 2 работают на 3С3 по л.н.с. ряда Wт, а также своей донной (торцевой) частью по л.н.с. Wт на нижележащую плоскость обнажения под углом , сформировавшуюся от предыдущего взрыва зарядов ВВ 7. А заряды ВВ 4 работают (дробят массив полезного ископаемого) на КК5 по л.н.с. ряда Wp и своей донной частью по л.н.с. Wт на нижележащую плоскость обнажения 8, полученную от предыдущего взрыва зарядов ВВ 6. В третью очередь взрывают заряды ВВ центрального восходящего ряда 9, который работает по л.н.с. ряда Wp, на две противоположные поверхности, полученные от взрыва зарядов ВВ 6 и 7. В четвертую, последнюю очередь, взрывают заряды ВВ центрального нисходящего ряда 10, которые работают по л.н.с. Wp на две противоположные поверхности обнажения, полученные от взрыва зарядов 2, 4, а донные части зарядов ВВ 10 работают по л.н.с. Wт на V-образный целик, оставшийся после взрыва зарядов ВВ 2, 4, 6, 7, 9.В данном примере показана своего рода уступная отбойка блока, где нижний уступ взрывают с опережением по отношению к верхнему уступу.В различных горно-геологических и горнотехнических условиях способ возможно осуществить и по другой очередности взрывания. В первую очередь взрывают заряды ВВ 6, 7; во вторую - заряды ВВ 9, в третью - 2, 4 и в последнюю очередь взрывают заряды ВВ 10. При данной очередности взрывания достигается тождественный единый технический результат предлагаемого изобретения, а очередность взрывания не противоречит предлагаемой формуле изобретения.Отбойку блока возможно производить как зарядами ВВ одиночных скважин различного диаметра, так и пучковыми зарядами ВВ параллельно-сближенных скважин.Предлагаемый способ отбойки полезных ископаемых в подземных условиях прошел апробацию на шахте Шерегешского рудника при отбойке блока № 5 участка “Болотный” горизонта +255 м. При этом отбойку осуществляли пучками параллельно-сближенных скважин со следующими параметрами: Wт=4 м, Wp=5 м, =135, l=5·tg (135-90)=5 м. При соблюдении очередности взрывания, указанной в описании, достигнуто качественное дробление полезного ископаемого с минимальным сейсмическим и динамическим воздействием на выработки днища блока. Использование предлагаемого способа позволило снизить объем буровых работ на 8%, сократить расход ВВ до 10%.Формула изобретения
1. Способ отбойки полезных ископаемых в подземных условиях, включающий обуривание блока между зажимающей средой и компенсационной камерой параллельными рядами встречно направленных нисходящих и восходящих в вертикальной плоскости скважин, заряжание их зарядами ВВ и порядное взрывание, отличающийся тем, что восходящие и нисходящие скважины в центральной части блока в вертикальной плоскости бурят с недобуром, равным л.н.с. донных частей зарядов ВВ нисходящих скважин, а восходящие скважины, в каждом последующем ряду от первых, со стороны зажимающей среды и компенсационной камеры, рядов, бурят длиной, уменьшающейся на величину l, определяемую по формулеl=Wp·tg(-90),где l - величина уменьшения длины восходящих скважин, м;Wp - л.н.с. зарядов ВВ ряда, м; - угол створа взрывной воронки в вертикальной плоскости, град,при этом заряды ВВ в восходящих скважинах в каждом ряду взрывают с опережением по отношению к зарядам ВВ в смежных нисходящих рядах скважин.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нисходящие скважины заряжают комбинированными зарядами ВВ с размещением в донных частях скважин зарядов ВВ направленного действия.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3