Способ ведения буровзрывных работ на карьерах

Способ ведения буровзрывных работ на карьерах

Реферат

 

Использование: изобретение относится к горной промышленности, в частности к способу ведения буровзрывных работ на карьерах. Сущность изобретения: в заполненную водой скважину после ее бурения формируют комбинированный заряд взрывчатого вещества из водоустойчивых взрывчатых веществ или типа алюмотола, гранулотола, скорость детонации которых превышает скорость распространения волны напряжений в окружающей породе, и взрывчатой водоустойчивой смесью со скоростью детонации, соответствующей скорости распространения волны напряжений в породном массиве, причем массу заряда взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации принимают равной 20 - 25% от массы скважинного заряда, а массу взрывчатой смеси 80 - 75%, а соотношение составляющих взрывчатой смеси по массе принимают равным: аммиачная селитра 86 - 88%, вязкие нефтепродукты 4 - 5%, полиакриламид 6 - 8%. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, более конкретно к способам ведения буровзрывных работ на карьерах на открытых горных работах при разработке месторождений полезных ископаемых, не опасных по газу и пыли в сухих и обводненных скважинах, в том числе и в скважинах с проточной водой.

Изобретение в основном разработано для тротилосодержащих и других типов взрывчатых веществ, характеристика которых подробно приводится ниже. Кроме того, настоящее изобретение разработано для комбинированных скважинных зарядов, состоящих из тротилосодержащих взрывчатых веществ (алюмотол, гранулотол) и пластифицированной смеси аммиачной селитры с водными нефтепродуктами.

А л ю м о т о л. Он представляет собой гранулированный сплав с гранулами размером до 5 мм серого цвета, состоящий из 85% тротила и 15% алюминиевой пудры, с теплотой взрыва 5266 кДж/кг. Плотность гранул равна 1,5-1,7 г/см³. Алюмотол абсолютно водоустойчив, хорошо сыпуч в сухом и мокром состоянии, но слеживается, обладает стабильными взрывчатыми свойствами. Работоспособность его равна 430 см³, скорость детонации его равна 5500-6000 м/с, плотность равна 0,95-1,0 г/cм³, кислородный баланс равен 76,2% а идеальная работа взрыва равна 4266 кДж/кг. Алюмотол предназначен для применения в обводненных скважинах, в том числе с проточной водой в крепких и весьма крепких породах.

Г р а н у л о т о л. Это гранулированный тротил с размером гранул 3-5 мм и применяется как самостоятельное взрывчатое вещество для взрывания обводненных скважин и в качестве компонента в составе граммонитов и водосодержащих взрывчатых веществ (ифзанитов). В сухом состоянии гранулотол имеет меньшую теплоту взрыва 3457 кДж/кг чем в водонаполненном, у которого теплота взрыва равна 4050 кДж/кг в пересчете на 1 кг сухого взрывчатого вещества. Работоспособность гранулотола равна 290 см³, бризантность его в стальных кольцах в водонаполненном состоянии составляет 32-34 мм, скорость детонации в стальной трубе равна 5200-5500 м/с, плотность его равна 0,95-1,0 г/см³, кислородный баланс гранулотола равен 74% а идеальная работа взрыва равна 2975 кДж/кг. Гранулотол абсолютно водоустойчив, имеет хорошую сыпучесть и в сухом, и в мокром состоянии. При хранении не слеживается и не спекается, характеризуется высокой водоустойчивостью: его заряды могут продолжительное время находиться в воде, в том числе и в проточной, без потери взрывчатых свойств. Для инициирования гранулотола необходим промежуточный детонатор из 1-2 шашек ТИ-400 Г, так как он недостаточно чувствителен к штатным СИ. Гранулотол рекомендуется применять в водонаполненном состоянии, так как вода, заполняя промежутки между гранулами, увеличивает его плотность заряжания до 1,35 г/см³, вследствие чего повышается скорость детонации и улучшается эффект взрыва. Применение этого взрывчатого вещества в сухих скважинах нерационально, так как из-за малого объема газов взрыва его эффективность ниже, чем аммонитов с большим объемом газов взрыва. Гранулотол пригоден также и для механизированного заряжания скважин.

Гранипор-конверсионное взрывчатое вещество, близкое по составу и характеристике гранулотолу.

Аммиачная селитра (химическая формула NH₄NO₃) гранулированный продукт белого цвета. Плотность гранул 1,69-1,74 г/см³, насыпная плотность 0,9-0,95 г/см³, кислородный баланс +20% скорость детонации равна 3500 м/c, минимальный детонатор (масса) 1 кг.

Парафин (химическая формула C₂₄H₅₀), кислородный баланс 405% Полиакриламид (СН₂-СН-С₀-NH₂)_n, кислородный баланс равен 169% Известны рассредоточенные заряды взрывчатых веществ, которые в зависимости от высоты уступа разбиваются на два и большее число ярусов, в каждом из которых имеется свой заряд взрывчатого вещества и инертная забойка, причем заряды взрывчатого вещества инициируются и взрываются посредством КЗДШ-58 [1] Эти заряды позволяют равномерно дробить горные породы по всей высоте уступа, снизить выход негабарита от общего объема взорванной породы в 6-8 раз и уменьшить удельный расход взрывчатого вещества.

Однако и эти заряды имеют большой расход тротилосодержащих взрывчатых веществ при заряжании и взрывании, в результате чего также имеют место очень большие затраты на взрывчатое вещество.

Наиболее близким из известных технических решений по своей сущности и достигаемому результату является способ ведения буровзрывных работ на карьерах, включающий бурение скважин, заполнение их различными типами взрывчатых веществ, забойку инертным материалом и инициирование [2] Однако и этот способ ведения буровзрывных работ на карьерах имеет большой расход тротилосодержащих взрывчатых веществ, в результате чего имеют место также большие затраты на взрывчатое вещество.

Целью изобретения является повышение полезных форм использования энергии взрыва за счет сбалансированности комбинированного заряда по кислороду, снижение выхода вредных газов, повышение безопасности перевозки, хранения и обращения с комбинированными зарядами, а также сокращение затрат на буровзрывные работы в целом.

Указанная цель достигается тем, что в способе ведения буровзрывных работ на карьерах, включающем бурение скважин, заполнение их различными типами взрывчатых веществ, забойку инертным материалом и инициирование, в заполненной водой скважине формируют комбинированный заряд взрывчатого вещества из водоустойчивых взрывчатых веществ с высокой скоростью детонации, превышающей скорость распространения волны напряжений в окружающей породе и взрывчатой водоустойчивой смесью со скоростью детонации, соответствующей скорости распространения волны напряжений в породном массиве, при этом массу заряда взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации (промышленное тротиловое взрывчатое вещество) принимают 20-25% от массы скважинного заряда, а массу взрывчатой смеси 80-75% причем соотношение составляющих взрывчатой смеси по массе принимают равным: аммиачная селитра 86-88% Вязкие нефтепродукты (парафин или мазут) 4-5% полиакриламид 6-8% при этом между верхним промышленным тротиловым взрывчатым веществом и забойкой из инертного материала образуют водяную забойку в изолирующей оболочке, а в качестве взрывчатых веществ комбинированного заряда используют алюмотол, гранулотол, гранипор и пластифицированную смесь аммиачной селитры с водными нефтепродуктами, причем длину водяной забойки принимают равной 15 диаметрам скважины, а длину забойки из инертного материала принимают равной 10 диаметрам скважины.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема, поясняющая способ ведения буровзрывных работ на карьерах.

Сущность осуществления способа ведения буровзрывных работ на карьерах заключается в следующем.

Первоначально бурят скважины 1, заполняют их различными типами взрывчатых веществ 2 и 3, забойку 4 из инертного материала, при этом в заполненной водой скважине 1 формируют комбинированный заряд взрывчатого вещества из водоустойчивых взрывчатых веществ 2 с высокой скоростью детонации, превышающей скорость распространения волны напряжений в окружающей породе и взрывчатой водоустойчивой смесью 3 со скоростью детонации, соответствующей скорости распространения волны напряжений в породном массиве, при этом массу заряда взрывчатого вещества 2 с высокой скоростью детонации (промышленное тротиловое взрывчатое вещество) принимают 20-25% от массы скважинного заряда, а массу взрывчатой смеси 3-60-75% причем соотношение составляющих взрывчатой смеси 3 по массе принимают равным: аммиачная селитра 86-88% вязкие нефтепродукты (парафин или мазут) 4-5% полиакриламид 6-8% при этом между верхним промышленным тротиловым взрывчатым веществом 2 и забойкой 4 из инертного материала образуют водяную забойку 5, в изолирующей оболочке, а в качестве взрывчатых веществ комбинированного заряда используют алюмотол, гранулотол, гранипор и пластифицированную смесь аммиачной селитры с водными нефтепродуктами, причем длину водяной забойки 5 принимают равной 15 диаметрам скважины 1, а длину забойки 4 из инертного материала принимают равной 10 диаметрам скважины 1, при этом в каждом взрывчатом веществе из водоустойчивых взрывчатых веществ устанавливают тротиловые или иные шашки 6, к которым подсоединяют детонирующие шнуры 7.

Взрывание обводненных массивов с проточной водой производят промышленными водоустойчивыми взрывчатыми веществами типа алюмотол, гранулотол, гранипор, к недостаткам которых относятся: пониженная работоспособность, связанная с несбалансированностью их по кислороду (кислородный баланс (-74%)-(-76%); высокая цена взрывчатых веществ; повышенные выбросы ядовитых газов в атмосферу, вызванные отрицательным кислородным балансом; вредным воздействием на взрывперсонал.

Данное техническое решение является новым, так как оно не известно из уровня техники. Оно имеет изобретательский уровень, так как для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Оно является и промышленно применимым, так как может быть использовано в области горной промышленности при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а более конкретно, при ведении взрывных работ.

Существенными признаками данного технического решения признаются те, которые влияют на достигаемый технический результат, т.е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.

Такими признаками являются: в заполненной водой скважине формируют комбинированный заряд взрывчатого вещества из водоустойчивых взрывчатых веществ с высокой скоростью детонации, превышающей скорость распространения волны напряжений в окружающей породе и взрывчатой водоустойчивой смесью со скоростью детонации, соответствующей скорости распространения волны напряжений в породном массиве, при этом массу заряда взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации (промышленные тротиловые взрывчатые вещества) принимают 20-25% от массы скважинного заряда, а массу взрывчатой смеси 80-75% причем соотношение составляющих взрывчатой смеси по массе принимают равным: аммиачная селитра 86-88% вязкие нефтепродукты (парафин или мазут) 4-5% полиакриламид 6-8% при этом между верхним промышленным тротиловым взрывчатым веществом и забойкой из инертного материала образуют водяную забойку в изолирующей оболочке, а в качестве взрывчатых веществ комбинированного заряда используют алюмотол, гранулотол, гранипор и пластифицированную смесь аммиачной селитры с водными нефтепродуктами; длину забойки из инертного материала принимают равной 10 диаметрам скважины, а длину водяной забойки принимают равной 15 диаметра скважины.

Формирование комбинированного заряда взрывчатого вещества из водоустойчивых взрывчатых веществ в заполненной водой скважине с высокой скоростью детонации, превышающей скорость распространения волны напряжений в окружающей породе и взрывчатой водоустойчивой смеси со скоростью детонации, соответствующей скорости распространения волны напряжений в породном массиве, а также принятые массы заряда взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации 20-25% от массы скважинного заряда и массы взрывчатой смеси 80-75% и принятие соотношения составляющих взрывчатой смеси по массе равной: аммиачная селитра 86-88% вязкие нефтепродукты 4-5% и полиакриламида 6-8% обеспечивает нулевой кислородный баланс скважинного заряда и наибольший выход энергии взрыва в полезную работу (дробление массива пород). Принятое количество промышленного тротилового взрывчатого вещества с двухсторонним инициированием обеспечивает полную и устойчивую детонацию взрывчатой смеси.

Наличие водяной забойки под породной инертной забойкой обеспечивает лучшее дробление призабойной части массива за счет перераспределения энергии взрыва в зарядной полости, а также наряду с нолевым кислородным балансом позволяет достичь минимального выброса ядовитых газов в атмосферу.

Принятие водяной забойки равной 15-ти диаметрам скважины позволяет повысить безопасность работ за счет формирования заряда взрывчатого вещества с пониженным воздействием ударной волны.

Принятие массы заряда взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации 20-25% от массы скважинного заряда и массы взрывчатой смеси 80-75% а также длины забойки из инертного материала равной 10-ти диаметрам скважины, позволяет значительно снизить расходы на буровзрывные работы за счет замены дорогостоящих взрывчатых веществ дешевыми неводоустойчивыми, а также довести кислородный баланс до ноля и более полной детонации.

Данное изобретение обеспечивает оптимальные условия перехода энергии взрыва из зарядной камеры в среду.

Оптимальные условия передачи энергии взрыва это соответствие акустической жесткости породного массива акустическому импедансу взрывчатого вещества, т. е. примерное равенство произведений плотности породы на скорость распространения продольной волны (волны напряжений) и плотности взрывчатого вещества на скорость детонации (В.Н.Мосинец Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах М. Недра, 1976, с. 39). Практически это означает, что поскольку смесь АС+парафин (мазут)+полиакриламид обладает более высокой плотностью, чем промышленное взрывчатое вещество (алюмотол, гранулотол, гранипор), а акустическая жесткость породы постоянная величина, то скорость детонации взрывчатой смеси может быть ниже, чем у промышленного взрывчатого вещества.

Все отличительные признаки, приведенные в формуле изобретения, в своей совокупности, позволяют повысить полезные формы использования энергии взрыва за счет сбалансированности комбинированного заряда по кислороду, снизить выход вредных газов, повысить безопасность перевозки, хранения и обращения с комбинированными зарядами, а также сократить затраты на буровзрывные работы в целом.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ВЕДЕНИЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРАХ, включающий бурение скважин, заполнение их различными типами взрывчатых веществ, забойку инертным материалом и инициирование, отличающийся тем, что в заполненной водой скважине формируют комбинированный заряд взрывчатого вещества из водоустойчивых взрывчатых веществ с высокой скоростью детонации, превышающей скорость распространения волны напряжений в окружающей породе, и взрывчатой водоустойчивой смеси со скоростью детонации, соответствующей скорости распространения волны напряжений в породном массиве, при этом массу заряда взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации принимают 20 25 от массы скважинного заряда, а массу взрывчатой смеси 80 75 причем соотношение составляющих взрывчатой смеси по массе принимают равным: аммиачная селитра 86 88% вязкие нефтепродукты 4 5 полиакриламид 6 8 при этом между верхним промышленным тротиловым взрывчатым веществом и забойкой из инертного материала образуют водяную забойку в изолирующей оболочке.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве взрывчатых веществ комбинированного заряда используют алюмотол, гранулотол, гранипор и пластифицированную смесь аммиачной селитры с водными нефтепродуктами.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что длину забойки из инертного материала принимают равной 10 диаметрам скважины.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что длину водяной забойки принимают равной 15 диаметрам скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1