СПОСОБ ВЗРЫВНОЙ ОТБОЙКИ ГОРНЫХ ПОРОД
METHOD FOR ROCK BLASTING

Изобретение может быть использовано в горной промышленности при взрывании протяженных блоков горных пород различной крепости.
Известен способ взрывной отбойки горных пород (патент SU 1133935), включающий бурение скважин, заряжание, монтаж взрывной сети по диагональной схеме и короткозамедленное взрывание скважинных зарядов с замедлением между диагоналями, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на взрывоподготовку горной массы за счет повышения КПД взрыва, в диагональ монтируют заряды на расстоянии друг от друга
,
з
3
2
где L - расстояние между одновременно взрываемыми зарядами в диагонали, м; r- радиус заряда, м; D - скорость детонации, м/с; ρ - плотность ВВ, кг/м; р - предел прочности породы на разрыв, мг/кг, причем заряды последующей диагонали взрывают после завершения образования зоны разрушения от взрыва зарядов предыдущей диагонали.
Недостатком известного способа отбойки является значительная высота навала взорванной горной массы при взрывании протяженных блоков, превышающая допустимую высоту черпания экскаватора. Также известный способ не позволяет снизить обратный выброс взорванной горной массы, что увеличивает трудоемкость при подготовке следующего блока к бурению. Известный способ не позволяет значительно повысить качество дробления горной массы. Кроме того, при применении данного способа увеличивается сейсмический эффект от массового взрыва, что оказывает отрицательное воздействие на здания и сооружения.
Известен Способ взрывания с экранированием (патент RU 2023877), включающий предварительное образование сейсмоэкранирующей щели и последующую отбойку массива горных пород скважинными зарядами рыхления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты охраняемого объекта и улучшения качества дробления пород путем учета влияния угла падения фронта волны на стенку щели, сейсмоэкранирующую щель образуют путем взрывания зарядов ВВ, установленных в скважинах, при этом скважины, предназначенные для образования сейсмоэкранирующей щели, и находящиеся перед ними отбойные скважины бурят с образованием между этими скважинами угла 30-60°. При отрицательном угле наклона сейсмоэкранирующей щели в законтурном массиве дополнительно устанавливают контурные скважинные заряды под углом откоса борта карьера, а между ними и сейсмоэкранирующей щелью - заряды малой мощности, размещаемые в укороченных скважинах, при этом контурные скважинные заряды взрывают с замедлением по отношению к зарядам рыхления, а заряды малой мощности - с замедлением по отношению к контурным.
Одной из целей изобретения является улучшение качества дробления горных пород.
Недостатком известного способа является значительная высота навала взорванной горной массы при взрываний протяженных блоков, превышающая допустимую высоту черпания экскаватора. Также известный способ не позволяет снизить обратный выброс взорванной горной массы, что увеличивает трудоемкость при подготовке следующего блока к бурению. Кроме того, снижение сейсмического эффекта за счет создания экранирующей щели, бурения укороченных, контурных скважин, а также бурения отбойных скважин под определенным углом к экранирующей щели трудоемко.
Известен способ взрывной отбойки горных пород (см. Барон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США. - М.: Недра, 1989, с.217-218), включающий бурение скважин, заряжание, монтаж поверхностной взрывной сети с помощью детонирующего шнура и пиротехнических реле и взрывание скважин по схеме с клиновым врубом, принятый в качестве прототипа к заявляемому способу.
Недостатком известного способа отбойки является значительная высота навала взорванной горной массы при взрывании протяженных блоков, превышающая допустимую высоту черпания экскаватора. Также известный способ не позволяет снизить обратный выброс взорванной горной массы, что увеличивает трудоемкость при подготовке следующего блока к бурению. Известный способ не позволяет повысить качество дробления горной массы. Кроме того, при применении данного способа увеличивается сейсмический эффект от массового взрыва, что оказывает отрицательное воздействие на здания и сооружения.
Настоящее изобретение направлено на решение задачи снижения высоты навала взорванной горной массы, уменьшения обратного выброса взорванной горной массы, повышения качества дробления и снижения сейсмического эффекта при взрываний протяженных блоков.
Поставленная задача решается тем, что известный способ взрывной отбойки горных пород, включающий бурение скважин, их заряжание, монтаж поверхностной взрывной сети с помощью детонирующего шнура и пиротехнических реле и взрывание скважин по схеме с клиновым врубом, отличается тем, что взрывание скважин осуществляется по секциям с количеством скважин в ряду, равным 5, и с замедлением между секциями, равным (10÷15)×a мс, где a - расстояние между скважинами в ряду, скважины в клине взрываются относительно друг друга с замедлением, равным (15÷25)×в мс, где - в расстояние между рядами скважин, причем в первую очередь взрывают скважину, находящуюся в вершине клина, а далее - в порядке по мере удаления от вершины клина.
Взрывание скважин по секциям с ограниченным количеством скважин в ряду секции и с замедлениями между секциями позволяет изменить направление движения взорванной горной массы и тем самым снизить высоту навала взорванной горной массы и обратный выброс, а также за счет уменьшения количества одновременно взрываемых зарядов снизить сейсмический эффект массового взрыва. Взрывание в первую очередь скважины, расположенной в верху клина, а далее взрывание с замедлением скважин в порядке по мере удаления от вершины клина приводит к взаимодействию сети трещин, образующихся от взрыва скважин, инициирование которых осуществлялось в первую очередь, с волнами напряжений, распространяющихся по массиву от взрыва скважин, инициирование которых осуществляется во вторую очередь, что способствуют повышению качества дробления горной массы.
Взрывание секции с количеством скважин в ряду более 5 приводит к увеличению высоты навала взорванной горной массы и обратного выброса. При количестве скважин в ряду одной секции менее 5 возрастает трудоемкость монтажа взрывной сети всего массового взрыва.
При взрыве секций с замедлениями относительно друг друга менее 10×a мс, где а - расстояние между скважинами в ряду, увеличивается сейсмический эффект от массового взрыва. При взрыве секций с замедлениями относительно друг друга более 15×а мс увеличивается высота навала горной массы, за счет того, что горная масса от взрыва скважин секции, взрываемой с замедлением, начинает двигаться не только в сторону откоса уступа, но и в сторону секции, взорванной в первую очередь.
При взрывании скважин в клине с замедлением относительно друг друга менее 15×в мс, где - в расстояние между рядами скважин, снижается качество дробления горной массы. При взрывании скважин в клине с замедлением относительно друг друга более 25×в мс увеличивается вероятность отказов скважинных зарядов за счет подбоя скважин, взрываемых во вторую очередь, скважинами, взрываемыми в первую очередь.
При изменении порядка взрывания скважин в отдельном клине не создаются условия, при которых возможно взаимодействие волн напряжений, возникающих от взрыва зарядов, инициируемых во вторую очередь, с трещинами, образующимися от взрыва зарядов, инициируемых в первую очередь, что снижает качество дробления горной массы.
Способ отбойки горных пород заключается в следующем. Протяженный блок обуривается по заранее заданной сетке с расстоянием между скважинами в ряду а и между рядами скважин в. Взрываемый блок разбивается на секции с количеством скважин в ряду, равным 5. Затем в центральную скважину первого ряда одной секции устанавливается промежуточный детонатор с самым низким замедлением, а в другие скважины первого ряда, расположенные по бокам от центральной скважины, устанавливают промежуточные детонаторы с более высоким одинаковым замедлением, причем величина замедления должна возрастать по мере удаления от центральной скважины. Интервал замедления между скважинами подбирается равным (15÷25)×в мс. Аналогичным образом устанавливаются промежуточные детонаторы в скважины второго и последующих рядов секции.
Таким же образом устанавливаются промежуточные детонаторы в скважины других секций. Скважины заряжаются взрывчатым веществом.
Далее осуществляется монтаж взрывной сети с помощью детонирующего шнура. Скважины в одной секции соединяются по клиновой схеме. Затем между клиньями одной секции устанавливаются поверхностные пиротехнические замедлители. Аналогичным образом монтируется взрывная сеть в других секциях. После этого вдоль блока прокладывается магистральный детонирующий шнур, к которому подсоединяются секции. На магистральном детонирующем шнуре между секциями устанавливаются поверхностные пиротехнические замедлители с временем замедления, равным (10÷15)×a мс. Далее производится взрывание протяженного блока.
Сущность предлагаемого изобретения может быть пояснена следующим примером конкретного осуществления.
На железорудном карьере с высотой уступа 15 м станками СБШ-250 МН по сетке 6 метров между скважинами в ряду и 6 м между рядами скважин был обурен блок длиной 204 м. Диаметр скважин 250 мм. Количество рядов скважин 6. Блок был разбит на семь секций по пять скважин в ряду. В центральные скважины каждой секции были установлены промежуточные детонаторы ТГФ-850 Э с капсюлем-детонатором СИНВ-С, с номинальным временем замедления 250 мс. В скважины, расположенные на расстоянии 6 м вправо и влево от центральных скважин, были установлены промежуточные ТГФ-850 Э с капсюлем-детонатором СИНВ-С, с номинальным временем замедления 350 мс. В скважины, расположенные на расстоянии 12 м вправо и влево от центральных скважин, были установлены промежуточные ТГФ-850 Э с капсюлем-детонатором СИНВ-С, с номинальным временем замедления 450 мс. Далее произвели зарядку скважин гранулитом "Игданит-П". Затем осуществили монтаж взрывной сети с помощью детонирующего шнура ДШЭ-12. Скважины в каждой секции соединили по клиновой схеме с закольцовкой. Затем между клиньями каждой секции установили пиротехнические замедлители РП-Д с номинальным временем замедления 100 мс. После этого вдоль взрываемого блока проложили магистральный детонирующий шнур ДШЭ-12 и с помощью отрезков ДШЭ-12 подсоединили к нему каждую секцию. Далее на магистральном детонирующем шнуре между секциями установили пиротехнические замедлители РП-Д с номинальным временем замедления 60 мс. К магистральному детонирующему шнуру подсоединили электродетонатор ЭД и из безопасного места с помощью взрывной машинки КПМ-ЗУ произвели взрывание заряженного блока.
Результаты взрыва показали, что высота навала горной массы составила 16 м, заброс в горной массы отсутствовал. Предельных значений сейсмических колебаний в зданиях и сооружениях, находящихся поблизости от взрываемого блока, не зафиксировано. Средний размер куска взорванной горной массы составил 20 см, что позволили повысить производительность экскавации горной массы.
Пример конкретного исполнения приведен на чертеже.