Управление энергией взрыва скважинного заряда путём короткозамедленного воздействия на разнопрочные слои горного массива

© P.A. Рахманов, 2013

УДК 622.235 Р.А. Рахманов

УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА ПУТЁМ КОРОТКОЗАМЕДЛЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РАЗНОПРОЧНЫЕ СЛОИ ГОРНОГО МАССИВА

Представлен опыт повышения эффективности использования энергии взрыва сква-жинною заряда в разнопрочном горном массиве месторождения Джерой-Сардара путём рационализации конструкции скважинного заряда. Предложен технический приём изменения механизма передачи энергии взрыва отдельным слоям разнопрочного горного массива основанный на теории короткозамедленного взрывания. Ключевые слова: порода, массив, крепкое включение, взрыв, заряд, энергия, уступ.

На разрабатываемом фосфоритовом месторождении Джерой-Сардара вскрышные уступы представлены разнопрочными породами, которые требуют рыхления буровзрывным способом. Их отличительной особенностью является расположение крепкого включения в верхней части массива (в зоне не регулируемого дробления) [1]. Применение сплошного скважинного заряда в таких породах снижает эффективность действия энергии взрыва и ведёт к увеличению удельного расхода взрывчатых веществ (ВВ), что в свою очередь приводит к увеличению затрат на производство буровзрывных работ.

Снижение коэффициента полезного действия взрыва связано с излишним взрывным нагружением наиболее слабой нижней части разнопрочного массива, при этом значительная часть энергии затрачивается на уплотнение мягких глин в нижней части уступа, и лишь незначительная часть энергии расходуется непосредственно на рыхление крепкой верхней части уступа сложенной из гравелита и полускального мергеля.

Известно, что любое взрывное воздействие на разрушаемую породу принято различать на бризантное - дробящего действия, и поршневое - воздействие расширяющихся продуктов взрыва. В то же время, повышение степени использования энергии взрыва на разрушение породы и уменьшение доли энергии на разброс породы может быть достигнуто за счёт многократного ударно-волнового воздействия с применением короткозамедленного взрывания с предварительным ослаблением горного массива [2].

В связи с этим, обеспечить повышение эффективности дробления крепкого включения в разнопрочном горном массиве комбинированной конструкцией заряда можно не только за счёт бризантного воздействия, увеличив силу воздействия продуктов детонации на стенки скважины, но и создав условия, способствующие направленному проникновению в крепкое включение продуктов детонации от взрыва нижнего заряда ВВ взрывающегося в менее прочной части массива. Достичь этого можно путём разновременного воздействия на раз-нопрочные слои горных пород каж-

Конструкции зарядов для рыхления крепкого про-пластка находящегося в зоне нерегулируемого дробления

дым из зарядов ВВ сначала верхнего, а затем нижнего. То есть, выполнив верхним зарядом ВВ сначала пред-разрушение крепкого включения, а затем в процессе разрушения менее прочного массива, выделяющейся энергией от взрыва нижнего заряда до разрушить крепкое включение. Для достижения этого, становится целесообразно рассматриваемый комбинированный заряд ВВ рассредоточить укороченным инертным промежутком, который обеспечит разновременность инициирования зарядов.

В общем виде процесс разрушения массива горных пород, ограниченного свободной поверхностью, протекает в период определённого времени под воздействием системы сил и напряжений, изменяющихся в пространстве. Формируемая при этом система трещин вызывает предразру-шение среды, завершаемое полным нарушением связанности массива в результате перехода накопленной упругой энергии в поверхностную энер-

гию трещин и проникновения расширяющихся продуктов взрыва в трещины

[3].

Учитывая это, при методе короткозамедленного взрывания применительно к разнопрочным слоям расположенным по высоте уступа, взрывание последующих зарядов должно следовать после раскрытия в среде трещин от действия ранее взорванного верхнего заряда, то есть, взрыв нижнего заряда относительно верхнего должен следовать через определённый промежуток времени А1. Время замедления А1 должно быть достаточным, для того чтобы прямая взрывная волна напряжений сжатия могла пройти через зону дробления и через эту же зону успела бы вернуться обратно волна разрежения-растяжения, производящая основное разрушение породы вблизи свободной поверхности из-за вызываемых ею растягивающих напряжений, на порядок меньших сжимающих.

В ходе опытно-промышленных работ по повышению эффективности рыхления разнопрочного горного массива месторождения Джерой-Сардара, были опробованы две конструкции зарядов: сплошная с одновременным и рассредоточенная с разновременным инициированием зарядов ВВ (рис. 1). При этом сплошная колонка заряда формировалась из нескольких типов ВВ с различными энергетическими характеристиками. В ходе различных сочетаний ВВ исследовалась возможность регулирования удельной энергии заряда по высоте разнопрочного горного массива. При рассредото-

ченной конструкции заряда исследовалась возможность разновременного рыхления крепкой и слабой частей массива.

При применении сплошного сква-жинного заряда в качестве ВВ для слабой части массива использовался -игданит, а для крепкого пропластка более мощное ВВ - нобелан 2080. Инициирование зарядов производилось одновременно. Опытно-промышленные взрывы показали, что сплошной заряд из нескольких типов ВВ, в сравнении с сплошным зарядом из игданита, даёт возможность на 15 % уменьшить удельный расход ВВ при обеспечении более равномерного и качественного рыхления крепкого пропластка.

Для рассредоточения заряда использовался породный промежуток из бурового шлама высотой 0,3-0,5 м. Инициирование верхнего и нижнего зарядов производилось с замедлением в 25 мс с применением неэлектрической системы инициирования СИНВ, при этом сначала взрывался верхний заряд, а затем нижний. Опытно-промышленные работы показали, что применение рассредоточенного заряда в сочетании с внутрискважинным

1. Бибик И. П., Рахманов Р.А., Ивановский Д. С. Повышение эффективности взрывного рыхления разно-прочных массивов при разработке месторождения фосфоритов Джерой-Сардара // Горный журнал. - Москва, 2008. - № 8. - С. 48-52.

замедлением позволяет получить одинаковое качество рыхления при снижении удельного расхода ВВ на 20 %, а при использовании нобелана 2080 в верхней части заряда, удельный расход ВВ может быть снижен на 30 %. Раздельное взрывное рыхление крепкого включения и нижней слабой части разнопрочного массива, позволяет повысить эффективность действия энергии взрыва.

Следует отметить, что применение нобелана 2080, который относительно игданита имеет большую плотность заряжания, позволяет разрядить сетку взрывных скважин, что обеспечивает снижение затрат и на буровые работы.

Таким образом, управление энергией взрывного воздействия на горный массив, базирующееся на теории короткозамедленного взрывания и рационализации конструкции сква-жинного заряда, регулировании удельной энергии заряда и особенностях действия взрыва в разнопрочном горном массиве позволяет уменьшить потери энергии и снизить затраты на буровзрывное рыхление.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Бибик И.П., Рубцов С.К., Сытен-ков Д.Б. Управление взрывной подготовкой пород в технологических потоках карьеров. Изд. «Фан» АН РУз, 2008. 400 с.

3. Мосинец Б.Н., Пашков А.Д., Латышев Б.А. Разрушение горных пород. М. «Недра», 1975. 216 с. ГТТШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Рахманов Р.А. - заместитель главного инженера по горным работам рудника Мурунтау, На-воийский ГМК, Ruslan1250@mail.ru