Способ взрывного разрушения руд и пород на подземных и открытых горных работах

Способ взрывного разрушения руд и пород на подземных и открытых горных работах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к горному делу и, в частности, к подземной или открытой разработке месторождений твердых полезных ископаемых с разрушением горных пород или руд за счет энергии взрыва.

Известен способ разрушения скальных руд и пород накладными зарядами с кумулятивной выемкой в теле самого заряда [1].

Недостатком данного способа является ограниченная область применения только для разрушения негабаритных кусков путем расположения заряда на внешней поверхности этих кусков.

Известен также способ разрушения массивов горных пород шпуровыми зарядами с продольной кумулятивной выемкой [2].

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость искусственного формирования кумулятивной выемки и малый масштаб разрушения, ограниченный, главным образом, областью проведения горных выработок.

Наиболее близким по технической сущности способа и достигаемому результату является способ разрушения в технологических целях горных руд и пород пучками параллельно-сближенных скважин [3].

Недостатком данного способа является симметричный характер распределения в разрушаемом массиве энергии, выделенной при взрыве каждого пучка скважин, а потому - значительные потери этой энергии в законтурном массиве, компенсируемые в каждом случае дополнительным расходом взрывчатого вещества.

Целью изобретения является повышение эффективности использования энергии пучка параллельно-сближенных скважин за счет максимальной ее концентрации (кумуляции) в направлении линии наименьшего сопротивления.

Сущность изобретения состоит в том, что при разрушении горных пород пучками параллельно-сближенных скважин в каждом из них формируют из заряженных скважин одну или несколько поверхностей кумулятивных полостей необходимой формы, у каждой из которых направление оси симметрии совпадает с технологически обусловленным направлением потока энергии взрываемого пучка. Все скважины пучка, расположенные снаружи от этих поверхностей, заряжают, а все скважины внутри них - оставляют не заряженными.

Количество (N₁) и диаметр (d₁) этих не заряжаемых скважин выбирают из условий размещения в них дополнительного объема горной породы, образующегося при дроблении породных промежутков между всеми скважинами пучка. При одновременном взрыве всех заряженных скважин пучка все элементы материала в промежутках между скважинами приобретают скорость в направлении к ее геометрическому центру. В результате инерционного обжатия образовавшейся газопородной массы формируют газопородную струю с вектором скорости, направленным вдоль оси кумулятивной выемки в сторону ее основания. Эта струя, сосредотачивающая в себе не менее 70% полной энергии кумулятивного заряда, производит разрушение горной породы до обнаженной поверхности. При этом непроизводительный расход энергии сокращают как минимум в два раза по сравнению с прототипом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема формирования кумулятивного пучка параллельно-сближенных скважин, а на фиг.2 - схема, иллюстрирующая механизм формирования газопородной струи при взрываний кумулятивного пучка параллельно-сближенных скважин.

Способ взрывного разрушения руд и пород на подземных и открытых горных работах содержит заряжаемые скважины 1 в пучке 2; образующую поверхность 3 кумулятивной полости 4, форма которой в сечении по горизонтальной плоскости может быть треугольной, полусферической или параболической относительно оси 5; не заряжаемые скважины 6, элементы материала 7 в промежутках между скважинами, геометрический центр 8, газопородную массу 9, газопородную струю 10 с вектором скорости 11.

Способ реализуется следующим образом.

Исходя из типа горных пород, применяемого ВВ и технических возможностей буровой системы определяют число заряжаемых скважин N диаметром d в пучке скважин и задают его форму, эквивалентном по энергии расчетному монозаряду в скважине диаметром D:

.

Расстояние между заряжаемыми скважинами в пучке а принимают равным сумме радиусов зон бризантного действия (R_б) единичных смежных зарядов, рассчитываемых по известным методикам:

.

Принимают по условиям бурения величину диаметра не заряжаемых скважин d₁ и рассчитывают их количество N₁:

.

Если по условиям бурения диаметры d и d₁ принимают равными, то расчет N₁ ведут по формуле:

.

Бурение в каждом пучке заряжаемых скважин 1 диаметром d осуществляют одним из известных способов (фиг.1). На современном уровне развития буровой техники наиболее рациональны буровые установки с гидроперфораторами. При этом, независимо от общей формы пучка 2, часть заряжаемых скважин 1 располагают вдоль образующей поверхности 3 кумулятивной полости 4. Форма этой поверхности в сечении по горизонтальной плоскости, в зависимости от технологических задач, может быть треугольной, полусферической или параболической относительно оси 5.

Внутри объема этой полости 4 бурят, также одним из известных способов, не заряжаемые скважины 6 диаметром d₁. После окончания буровых работ заряжаемые скважины 1 в каждом пучке 2 заполняют одним из известных типов взрывчатого вещества и взрывают одновременно с применением одного из известных способов инициирования. Эффект повышения концентрации энергии взрыва в направлении линии наименьшего сопротивления (фиг.2) достигается тем, что в силу действия известных физических законов все элементы материала 7 в промежутках между скважинами приобретают скорость в направлении геометрического центра 8 кумулятивной полости 4. В результате инерционного обжатия образующейся газопородной массы 9 формируется газопородная струя 10 с вектором скорости 11, направленным вдоль оси симметрии 5 кумулятивной полости 4. В этой газопородной струе 10, производящей направленное разрушение горной породы, сосредоточено не менее 70% полной энергии кумулятивного заряда, что в 2-2,5 раза больше доли энергии, идущей на разрушение массива при использовании пучков параллельно-сближенных скважин обычной конструкции.

Область применения предлагаемого способа взрывного разрушения - взрывная подготовка отрезных щелей, снижение законтурного действия при слоевой выемке маломощных рудных тел, создание дополнительных плоскостей обнажения при отбойке больших блоков на карьерах.

Источники информации

1. Медведев И.Ф., Абрамов А.В., Нефедов А.П. Ликвидация зависаний и вторичное дробление руд. М., Недра. 1975, 197 с.

2. Деминюк Г.П., Ведутин В.Ф. Эффективность взрыва при проведении выработок. М., Недра. 1973, 152 с. (Стр.83-93).

3. Будько А.В., Закалинский В.М., Рубцов С.К., Блинов А.А. Совершенствование скважинной отбойки. М., Недра, 1981, стр.74-87.

Способ взрывного разрушения руд и пород на подземных и открытых горных работах, включающий в себя бурение пучков параллельно-сближенных скважин, их заряжание и одновременное взрывание, отличающийся тем, что в каждом пучке параллельно-сближенных скважин формируют из заряженных скважин поверхность кумулятивной полости задаваемой формы, направление оси симметрии которой совпадает с линией наименьшего сопротивления, при этом все скважины пучка, расположенные снаружи от этой поверхности, заряжают, а все скважины внутри нее - оставляют незаряженными, при этом количество N₁ незаряжаемых скважин d₁ во внутреннем объеме кумулирующей поверхности определяется из выражения:

,

где k_р>1 - коэффициент разрыхления взрываемой горной породы;

В - ширина пучка скважин, м;

N - общее количество заряжаемых скважин в пучке, шт.;

d - диаметр заряжаемых скважин, м;

d₁ - диаметр незаряжаемых скважин, м.