способ предупреждения горных ударов при массовых взрывах

Формула изобретения

Способ предупреждения горных ударов при массовых взрывах, заключающийся в установлении потенциально удароопасных участков горных пород, образование в массиве взрывных скважин, заряжании их взрывчатым веществом и произведении взрыва, отличающийся тем, что после установления удароопасных участков определяют направление движения волны деформации в массиве от массовых взрывов, скважины в массиве образуют на пути движения волны деформации со стороны охраняемых выработок, а взрывы осуществляют при подходе волны деформации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых на удароопасных месторождениях при производстве промышленных взрывов.

Известны способы предупреждения горных ударов при массовых взрывах [1] в соответствии с которыми в горном массиве путем взрывания разнесенных зарядов ВВ образуют разрушенные зоны и разгрузочные щели, а также производят массовые и технологические взрывы в зимний период времени с определенной очередностью.

Недостатком данных способов является их локальное и временное применение, т.е. в районах отдельных выработок и в определенный сезон времени года.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ [2] в соответствии с которым определяют энергию сейсмических явлений и при заряжении скважин массу ВВ выбирают в соответствии с энергией сейсмических явлений по определенной зависимости.

Недостатком этого способа является то, что не в полной мере происходит перераспределение напряжений в массиве горных пород и не обеспечивается перемещение максимума опорного давления из менее устойчивых в более устойчивые участки массива.

В изобретении поставлена техническая задача по снижению удароопасности массива горных пород и его вредного воздействия на охраняемые выработки.

Техническая задача решается следующим образом: после установления потенциально удароопасных участков в массиве горных пород образуют взрывные скважины, заряжают из ВВ и производят взрыв, после установления удароопасных участков определяют направление движения волны деформации в массиве, скважины в массиве образуют на пути движения волны деформации со стороны охраняемых выработок, а взрывы осуществляют при подходе волны деформации.

Расположение ряда взрывных скважин и их взрывание на пути движения волны деформации от массового взрыва позволяет получить волну направленного действия и предотвратить охраняемые выработки от разрушения.

На фиг. 1 изображено в плане шахтное поле; на фиг. 2 график изменения сейсмической энергии динамических явлений в течение времени после производства крупного массового взрыва; на фиг. 3 -график изменения сейсмической энергии динамических явлений в течение времени после взрывания ряда скважин; на фиг. 4 график изменения скорости волны деформации в массиве при взывании крупного массового взрыва; на фиг. 5 график изменения скорости волны деформации в массиве при взрывании ряда скважин с зарядом ВВ.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Предварительно оценивают напряженно-деформированное состояние горного массива в районе шахтного поля 1 с установлением потенциально удароопасных участков 2.

Отработка запасов полезных ископаемых на месторождении производится, например, системой разработки с массовым обрушением, при этом средний размер технологического блока составляет 27 х 70 х 60 м (см. Опыт отработки разрезанного блока в условиях напряженно-дефомированного состояния массива // В. С. Лялько, В.М. Кирпиченко, А.А. Еременко. ГЖ, 1987, N 1)

Механизм разрушения горных пород взрывом зарядов ВВ заключается в том, что сдетонировавшее ВВ производит удар на окружающую среду, вызывая в ней распространение волн сжатия и растяжения. В результате этого порода разрушается и приобретает поступательное движение в радиальном направлении в сторону наименьшего сопротивления. Горный массив на месторождении неоднороден, представляется в виде поверхностей и зон ослабления различного масштаба и имеет различные физико-механические свойства, что оказывает влияние на реакцию массива на внешнее динамическое воздействие. Структурные блоки ограничены различными тектоническими нарушениями 3 как природного, так и техногенного происхождения.

Горные удары часто (70-80% в год) происходят при возникновении кратковременных пригрузок, связанных с процессами, происходящими вследствие приложения динамической нагрузки посредством производства взрывов (см. Особенности разработки рудных залежей на больших глубинах в регионе повышенной сейсмической активности. ( Горное давление и технология подземной разработки руд на больших глубинах. Материалы Всесоюзного совещания "Интенсивные методы подземной разработки руд на больших глубинах" 26-28 июня 1990 г. ИПКОН АН СССР, М. 1990, с. 73-77, М.В. Курленя, А.А. Еременко). Это способствует перераспределению тектонических напряжений () в массиве горных пород.

В результате взрыва 4 внутри горного массива образуется полость, заполненная раздробленной горной массой, объем которой составляет в среднем 113400 м³, на которую реагирует окружающий массив, находящийся в напряженном состоянии. Происходит процесс кратковременного схлопывания на эту полость с активизацией и движением относительно друг друга структурных блоков и др. 3 с перераспределением опорного давления на 50-80 и от очага взрыва и динамическое воздействие на окружающий массив. При этом возникает волна деформации 5 в массиве горных пород, вследствие которой происходит поступательное и вращательное движение блоков геоматериалов различного иерархического уровня. При движении волны деформации 5 после массового взрыва 4 в массиве происходят динамические явления 6 с сейсмической энергией 10² 10⁷ Дж 7. Скорость волны 8 изменяется от 200 до 20 м/ч. На пути распространения волны 5 на потенциально удароопасных участках 2, установленных предварительно с помощью, например, микросейсмического метода, располагают ряд взрывных скважин 9 направленного действия (см. Еременко А.А. Влияние расположения параллельно-сближенных зарядов на степень дробления. В кн. Совершенствование скважинной отбойки, М. Недра, 1981). При установлении момента удароопасной ситуации путем определения категории удароопасности (например, с использованием микросейсмического метода в определенных условиях, критерий удароопасности равен 4-8 серий динамических явлений в течение часа) производится автоматическое дистанционное взрывание ряда скважин с ВВ 9. Расположение зарядов ВВ по дугам с опережающими скважинами позволяет сформировать волну 10 направленного действия и направить ее в заранее определенную область, в частности во вмещающий массив 11. При этом активизируются структурные блоки, тектонические нарушения и др. и происходят динамические явления 13 с сейсмической энергией 10² 10⁷ Дж в стороне от охраняемых горных выработок. Скорость движения волны деформации при взрывании ряда взрывных скважин 9 изменяется от 25 до 1,2 м/ч 14.