СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ С ВЗРЫВНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ПЛАСТ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО
OPENWORKING WITH EXPLOSION EFFECTS ON MINERAL BED

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к разработке горных пород с применением механического рыхления, например, угольных пластов.
Широко известны традиционные способы рыхления различных горных пород: скальных, полускальных, плотных и мерзлых, слагающих отрабатываемые массивы, например массивы уступов рудных карьеров и угольных разрезов. При этом для рыхления крепких осадочных горных пород применяют бульдозер-рыхлитель, для скальных и полускальных пород - буровзрывной способ [1, 2].
Механическое рыхление позволяет облегчить раздельную выемку маломощных горизонтальных и наклонных (до 20°) пластов, эффективно регулировать кусковатость горной массы, уменьшить потери и разубоживание полезного ископаемого благодаря отсутствию развала и перемешивания пород, минимально переизмельчать и разупрочнять горные породы, повысить безопасность работ. Рыхлители успешно применяются при разработке угля, фосфоритных и апатитовых руд, сланцев, песчаников, полускальных известняков, а также маломощных слоев скальных сильно- и чрезвычайно трещиноватых руд и пород. Хорошее качество подготовки и небольшая мощность разрыхленного слоя позволяют вести выемку горной массы скреперами, бульдозерами и погрузчиками.
В качестве ближайшего аналога принят способ открытой разработки кусковатых и песчано-глинистых пород, включающий формирование рабочего уступа с углом наклона 0-30° к горизонту, механическое рыхление и бульдозирование пород, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором, в котором сначала забой разрыхляют с помощью бульдозера-рыхлителя, имеющего дополнительные зубья на бульдозерном отвале, приподнимают отвал на высоту его зубьев, транспортируют кусковатую породу в бульдозерный штабель с последующим конусованием, из бульдозерного штабеля кусковатую породу перегружают в экскаваторный штабель и отгружают в транспортные средства, затем бульдозируют в штабель мелкокусковатую и песчано-глинистую породу с последующей ее отгрузкой экскаватором в транспортные средства [3].
Основным недостатком такой технологии являются значительные энергозатраты на механическое рыхление, которые можно снизить предварительным ослаблением прочности пласта полезного ископаемого динамическим взрывным воздействием.
Такое динамическое воздействие предложено в способе взрывания уступов под укрытием, включающем бурение взрывных скважин, их заряжание, размещение на уступе укрытия в виде мата, составленного из соединенных между собой автомобильных шин, закрепление его за анкеры, установленные в неглубоких скважинах, с помощью канатов или тонких цепей и взрывание горных пород, в котором укрытие размещают только на поверхности уступа и выполняют двухслойным, для этого мат из изношенных автомобильных шин составляют со смещением соседних рядов шин на половину их диаметра, размещая его на металлическую сетку, а скважинные заряды выполняют с воздушной подушкой в нижней части, например, из вспененного полистирола [4]. Применение воздушной подушки в нижней части заряда позволяет повысить динамическое воздействие взрыва на забой скважины и усилить разрушающее действие заряда ВВ в районе перебура без размещения в нем взрывчатых веществ [5].
Процесс развития взрыва и движения взорванной горной массы при отбойке зарядами с воздушной подушкой в случае применения схемы с порядным взрыванием от откоса в тыл уступа происходит так, что взорванная горная масса перемещается параллельно плоскости рабочей площадки уступа, без подъема вверх, что существенно снижает высоту развала и дальность его отброса от остающегося откоса уступа.
В случае же применения поскважинного взрывания с использованием, например, системы неэлектрического взрывания ИСКРА, как показали наши экспериментальные взрывы на разрезе «Буреинский-2» ОАО «Ургалуголь», развал горной массы имеет меньший отброс от откоса уступа и большую высоту. Однако повышенная динамическая нагрузка от заряда с воздушной подушкой обеспечивает проработку подошвы уступа на полную глубину скважины: экскаватор выбирает горную массу по уровню забоя взрывных скважин. Следовательно, эффект динамического воздействия воздушной подушки в нижнем торце скважинных зарядов при рыхлении вскрышных пород можно использовать для снижения прочностных показателей пласта полезного ископаемого без размещения в нем заряда ВВ. Производственные испытания показали, что в пластах пониженной крепости достаточно внедрять в него воздушную подушку каждой второй скважины, а в отдельных случаях и каждой третьей, при этом пространственные параметры пласта не изменяются, что немаловажно при селективной выемке полезного ископаемого.
Основным результатом изобретения, включая технический, является повышение эффективности и снижение энергоемкости механического рыхления пласта полезного ископаемого за счет его предварительного ослабления воздействием взрыва при рыхлении покрывающих скальных пород вскрыши.
Данный результат достигается тем, что в способе открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого, включающем удаление покрывающих скальных вскрышных пород после взрывного рыхления зарядами с воздушной подушкой в нижнем торце заряда, механическое рыхление и бульдозирование пород пласта, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором, согласно изобретению взрывные скважины в скальных вскрышных породах забуривают в пласт полезного ископаемого на глубину воздушной подушки в нижнем торце заряда, а массовый взрыв осуществляют поскважинно системой неэлектрического инициирования.
В пласт полезного ископаемого пониженной крепости забуривают каждую вторую или третью взрывную скважину.
Реализация способа представлена на схемах. На фиг.1 показан ряд взрывных скважин; на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1.
Способ открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого осуществляют следующим образом.
Скважины 1 для взрывного рыхления скальных горных пород, покрывающих пласт 2 полезного ископаемого, например угля, пробуривают в пласт 2 на высоту воздушной подушки 3 и производят их зарядку, размещая в нижней торцевой части скважин 1 воздушную подушку 3. Высоту воздушной подушки 3 и способ ее исполнения выбирают, например, согласно рекомендациям, изложенным в работе [5], или исходя из практического опыта работы предприятия. После размещения воздушной подушки 3 формируют заряд ВВ 4 на расчетную высоту с установкой в его верхней части промежуточного детонатора 5 на волноводе 6, затем формируют забойку 7. Взрывное рыхление пород вскрыши производят поскважинным взрыванием с использованием систем неэлектрического взрывания, например ИСКРА.
Разрыхленные взрывом вскрышные породы убирают экскаватором и зачищают бульдозером поверхность пласта полезного ископаемого. После этого проводят послойное механическое рыхление и бульдозирование пород пласта, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором. Динамическое воздействие взрывной волны в районе воздушной подушки существенно снижает прочность полезного ископаемого и энергоемкость его механического рыхления.
Таким образом, заявляемый способ открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого обеспечивает разупрочнение пласта полезного ископаемого без существенного изменения его положения в пространстве, позволяя тем самым решить поставленную задачу.
Источники информации
1. Открытые горные работы. Справочник. М.: Горное дело, 1994.
2. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. М.: «Недра», 1978. 541 с.
3. Патент Российской Федерации №2039268 МКИ 7 E21C 41/26.
4. Патент Российской Федерации №2317521 МКИ 7 F42D 5/05.
5. Жунусов К. Отбойка скальных пород зарядами с воздушной подушкой. Алма-Ата, «Наука», 1979. С.33, 47-52, 80-81.