способ отработки уступов горных пород

Формула изобретения

Способ отработки уступов горных пород, включающий бурение взрывных и заливочных скважин, заряжение и заливку раствора в них с последующим разупрочнением горного массива пропиткой его растворами ПАВ и солей и взрыванием зарядов ВВ, разрушение уступа средствами механизации и транспортировку горной массы из забоя, отличающийся тем, что бурение взрывных скважин производят с расстоянием между ними, равным



где С_обр и С_сух скорость звука соответственно в обработанном и сухом массиве, м/сек;

_обр и _сух коэффициент Пуассона соответственно в обработанном и сухом массиве;

_сух и _обр прочность на растяжение соответственно в сухом и обработанном массиве, Па;

Р количество ВВ на 1 м скважины, кг/м;

q удельный расход ВВ, кг/м³,

а заливочные скважины бурят глубиной 0,25-0,30 высоты уступа в центре прямоугольников, геометрически образованных линиями, соединяющими две пары смежных взрывных скважин в смежных рядах разного направления, заполняют заливочные скважины растворами ПАВ и после выдержки осуществляют дополнительную заливку раствора или воды, после чего взрывают заряды ВВ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений.

Известен способ отработки уступов горных пород с использованием взрывных и заливочных скважин, обеспечивающих разупрочнение горного массива.

Наиболее близким к изобретению аналогичным решением является способ отработки уступов горных пород, включающий бурение взрывных и заливочных скважин, заряжение и заливку раствора в них с последующим разупрочнением горного массива пропиткой его растворами ПАВ и солей и взрыванием зарядов ВВ, разрушение уступа средствами механизации и транспортировку горной массы из забоя (Г.Я. Воронков и др. "Разупрочнение горного массива с использованием ПАВ". Горный вестник, ИГД им. А. А. Скочинского, 1993 г. N 2, с. 29.).

Существенным недостатком известного способа является низкая эффективность дробления горной массы при значительном объеме буровых работ и расходе ВВ, обусловленная тем, что не используются возможности эффективного изменения физико-механических свойств горного массива, образующего взрываемый уступ.

Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет устранения отмеченных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в способе отработки уступов горных пород, включающем бурение взрывных и заливочных скважин, заряжение и заливку раствора в них с последующим разупрочнением горного массива пропиткой его растворами ПАВ и солей и взрыванием зарядов ВВ, разрушение уступа средствами механизации и транспортировку горной массы из забоя, бурение взрывных скважин производят с расстоянием между ними, равным



где С_обр. и С_сух. скорость звука соответственно в обработанном и сухом массиве;

_обр.и _сух. коэффициент Пуассона соответственно для обработанного и сухого массива;

_сух.и _обр. прочность на растяжение соответственно для сухого и обработанного массива;

p количество ВВ на 1 м скважины, кг/м;

q удельный расход ВВ, кг/м³;

а заливочные скважины бурят глубиной 0,25-0,30 высоты уступа в центре прямоугольников, геометрически образованных линиями, соединяющими две пары смежных взрывных скважин в смежных рядах разного направления, заполняют заливочные скважины раствором ПАВ и после выдержки осуществляют дополнительную заливку раствора или воды, после чего взрывают заряды ВВ.

По сравнению с прототипом изобретение содержит новые признаки, заключающиеся в том, бурение взрывных скважин производят с расстоянием между ними, равным



а заливочные скважины бурят глубиной 0,25-0,30 высоты уступов в центре прямоугольников, геометрически образованных линиями, соединяющими две пары смежных взрывных скважин в смежных рядах разного направления, заполняют заливочные скважины растворами ПАВ и после выдержки осуществляют дополнительную заливку раствора или воды, после чего взрывают заряды ВВ.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент схемы размещения взрывных и заливочных скважин в плане после осуществления взрыва в обработанном массиве.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1, 2, 3 и 4 взрывные скважины, 5 заливочная скважина, 6 положение фронта зон управляемого трещинообразования, 7 положение фронтов трещин в обработанной растворами части массива, 8 зона обработки через заливочную скважину, W расстояние между взрывными скважинами в разных направлениях.

Способ осуществляется следующим образом.

На кровле уступа горных пород бурят сетку взрывных скважин 1, 2, 3 и 4 глубиной, не превышающей высоты уступа. При этом расстояние (W) между взрывными скважинами 1, 2, 3 и 4 определяют исходя из формулы



где С_обр и С_сух скорость звука соответственно в обработанном и сухом массиве, м/сек;

_обр. и _сух коэффициент Пуассона соответственно в обработанном и сухом массиве;

_сух. и _обр. прочность на растяжение соответственно в сухом и обработанном массиве, Паскаль;

p количество ВВ на 1 м скважины, кг/м;

q удельный расход ВВ, кг/м³.

Указанная формула составлена исходя из условия сохранения после взрыва среднего диаметра куска горного массы неизмененным как в сухом, так и в обработанном состоянии.

Она позволяет увеличить расстояние между скважинами (по сравнению с обычным) в 1,1-1,5 раза, что обеспечивает большую экономичность способа, поскольку заряды ВВ остаются неизменными.

Затем производится бурение заливочных скважин 5 глубиной 0,25-0,30 высоты уступа в центре прямоугольников (в точке пересечения их диагоналей), геометрически образованных линиями, соединяющими две пары смежных взрывных скважин в смежных рядах разного направления.

Массу зарядов ВВ и концентрацию раствора ПАВ определяют для каждого конкретного случая в зависимости от физико-механических, физико-химических и прочностных свойств горных пород, петрографического состава уступа.

Для достижения максимального эффекта от обработки породного массива растворами ПАВ необходимо определенное время, в течение которого раствор впитывается в поверхностный слой естественной отдельности. На основании применения метода теории подобия для процесса разрушения в условиях растяжения и при условии, что прочность породы должна снизиться, одинаково в лабораторной модели (образце) и в натуре получено выражение, которое можно использовать для определения времени (Т) обработки (выдержки) массива:



где Е размер естественной отдельности в массиве, м;

С размер образца, м.

Время T_л определяется по впитыванию в образец количества раствора одного состава с используемым в натуре, при котором имеет место снижение прочности, обеспечивающей необходимый технический эффект при разрушении.

В зависимости от размеров естественных отдельностей во взрываемом массиве время T (5 12) T_л, (сут), где А постоянная впитывания.

После выдержки раствора в заливочных скважинах осуществляют в них дополнительную заливку для заполнения всех магистральных трещин раствором или водой с целью увеличения сплошности массива (то есть увеличения скорости волн напряжений и уменьшения их затухания).

Для крупноблочного уступа бурят дополнительные заливочные скважины на участке между кромкой уступа и линией, геометрически соединяющей скважины первого ряда сетки взрывных скважин.

Затем осуществляют взрывание зарядов ВВ. При этом, как показано на чертеже, образуется фронт 6 зон управляемого трещинообразования в "сухой" части массива и фронт 7 (по направлениям диагоналей прямоугольника) трещин в обработанной растворами ослабленной зоне 8 массива породы.

Взрывные волны и трещины проникают в обработанную зону и пересекают ее, чем и обеспечивается эффективное разрушение породы.

После этого приступают к выемо-погрузочным и транспортным работам.

Как показали предварительные расчеты и опытные работы в конкретных условиях, изобретение позволяет на 25 30% снизить удельный расход ВВ.