Способ формирования разгрузочной щели
Владельцы патента RU 2540125:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) (RU)
Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности и может быть использовано в угольных и рудных шахтах при проведении горных выработок в удароопасных породах с применением буровзрывных работ. Техническим результатом является повышение эффективности использования энергии взрыва зарядов ВВ в парносближенных скважинах для надежного разрушения участков породы между компенсационными скважинами, обеспечивающих высокоэффективное формирование разгрузочной щели. Предложен способ формирования разгрузочной щели, включающий бурение парносближенных скважин, расположенных в промежутках между тремя компенсационными скважинами увеличенного диаметра. При этом в парносближенных скважинах создают продольные прорези-концентраторы напряжений треугольной формы в направлении расположения компенсационных скважин. 4 ил.
Заявляемое техническое решение относится к области горнодобывающей промышленности и может быть использовано в угольных и рудных шахтах при проведении горных выработок в удароопасных породах с применением буровзрывных работ.
Известен способ формирования разгрузочной щели для камуфлетного взрывания при проведении горных выработок в крепких удароопасных породах, включающий три компенсационные незаряженные скважины увеличенного диаметра (100 мм), между которыми расположено по одному заряжаемому шпуру диаметром 36 мм. После взрывания заряжаемых шпуров породы в промежутках между компенсационными скважинами должны быть разрушены и за счет этого сформирована разгрузочная щель (Засыпкин А.И. Технология проведения горных выработок в сложных горно-геологических условиях и пути ее совершенствования / Строительство шахт, рудников и подземных сооружений. Межвуз. научн. тематич. сб. - Свердловск, 1988. - С. 9-14).
Недостатком известного способа формирования разгрузочной щели является то, что при взрывании зарядов взрывчатого вещества в одиночных шпурах малого диаметра, располагаемых между незаряжаемыми компенсационными скважинами, будет значительно снижаться энергия взрыва с повышением крепости и упругости горных пород, что не обеспечит образования разгрузочной щели необходимых размеров.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение эффективности использования энергии взрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ) в парносближенных скважинах для надежного разрушения участков породы между компенсационными скважинами, обеспечивающих высокоэффективное формирование разгрузочной щели.
Указанный технический результат достигается тем, что разгрузочная щель для проведения горных выработок в удароопасных породах включает парносближенные скважины, заряжаемые на всю их длину и расположенные в промежутках между тремя компенсационными скважинами увеличенного диаметра, согласно полезной модели на стенках парносближенных скважин созданы продольные прорези-концентраторы напряжений в направлении расположения компенсационных скважин.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема расположения компенсационных и парносближенных скважин, на фиг. 2 - схема формирования задаваемой системы направленных трещин между компенсационными скважинами после взрыва зарядов ВВ в парносближенных скважинах, а на фиг. 3 и 4 - форма и параметры сформированной разгрузочной щели в горной выработке.
Способ формирования разгрузочной щели включает бурение трех или более компенсационных скважин 3 (фиг. 1) диаметром 125-150 мм, длиной 10-15 м (в зависимости от площади поперечного сечения горной выработки).
Между компенсационными скважинными 3 в их средней части пробуривают парносближенные скважины 1 диаметром 45-80 мм, глубиной, как и компенсационные скважины, 10-15 м на пробивном расстоянии друг от друга (2,0-2,5)dскв. На стенках парносближенных скважин 1 при их бурении формируют продольные прорези 2 треугольной формы, вершины которых ориентированы в направлении компенсационных скважин 3.
Компенсационные скважины не заряжаются взрывчатым веществом, а парносближенные скважины заряжают на всю их глубину.
При взрыве зарядов ВВ в парносближенных скважинах 1 образующаяся мощная ударная волна переходит в породный массив, трансформируясь затем в волну напряжения. Наличие продольных треугольной формы прорезей-концентраторов напряжений 2 на стенках парносближенных скважин 1 создает условия формирования системы отраженных волн напряжения, которые, налагаясь на падающие волны напряжения, усиливают равнодействующие напряжения в сторону компенсационных скважин 3. Наибольшая концентрация напряжений создается на вершинах 1 треугольных прорезей-концентраторов напряжений 2 и действуют они по направлению этих прорезей в сторону компенсационных скважин 3. Это обеспечивает необходимое направление образующейся системы трещин 4 (фиг. 2) в сторону компенсационных скважин 3 и одновременное развитие трещин 5 по пробивному расстоянию между парносближенными скважинами 1.
После взрывания зарядов ВВ в парносближенных скважинах формируется разгрузочная щель (фиг. 3) впереди забоя выработки с параметрами: А - глубина разгрузочной щели; В - высота и С - ширина разгрузочной щели.
За счет формирования разгрузочной щели снижается напряженное состояние породного массива (происходит его разгрузка), предотвращающее проявление горных ударов.
После формирования разгрузочной щели осуществляется проходка горной выработки обычным способом путем взрывания комплекта шпуровых зарядов ВВ, а разгрузочная щель при этом выполняет другую функцию - является врубовой полостью.
Разработанный способ формирования разгрузочной щели был апробирован и получил положительные результаты при проведении выработки в удароопасных породах с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова f=16-18 на Шерегешском руднике в Кузбассе.
Преимущества заявляемого технического решения заключаются в том, что в парносближенных скважинах созданы продольные прорези-концентраторы напряжений треугольной формы, обеспечивающие направленное в сторону компенсационных скважин развитие основной системы трещин и полноты использования энергии взрыва на формирование разгрузочной щели.
Эффективность предлагаемого способа формирования разгрузочной щели оценивается за счет:
- управления развитием системы активных трещин и концентрирования их в направлении компенсационных скважин;
- полноты использования энергии взрыва на образование разгрузочной щели необходимых размеров;
- снижения энергоемкости разрушения породы в объеме формируемой разгрузочной щели.
Способ формирования разгрузочной щели, включающий бурение парносближенных скважин, расположенных в промежутках между тремя компенсационными скважинами увеличенного диаметра, отличающийся тем, что на стенках парносближенных скважин создают продольные прорези-концентраторы напряжений треугольной формы в направлении расположения компенсационных скважин.
