Конструкции скважинного заряда с изменяющимися диаметрами в верхней части уступа

© P.A. Рахманов, 2013

УДК 622.235 Р.А. Рахманов

КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА С ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ДИАМЕТРАМИ В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ УСТУПА

Для повышения эффективности использования энергии взрыва при дроблении крепкого включения расположенного в верхней части разнопрочного горного массива предложена идея формирования комбинированного скважинного заряда с изменяющимися по высоте скважины диаметрами зарядов. Разработана методика определения параметров таких зарядов с учётом их пространственного расположения по высоте уступа.

Ключевые слова: порода, энергия взрыва, дробление, уступ, заряд, параметр, высота, диаметр.

Качество рыхления разнопрочного горного массива может быть улучшено применением комбинированных конструкций зарядов взрывчатых веществ (ВВ), при этом в крепком включении применяется более мощное ВВ [1, 2].

Однако, приближение заряда ВВ к поверхности уступа и при этом увеличение его мощности в условиях расположения крепкого включения в верхней части уступа, ведёт к росту расхода энергии взрыва на бесполезные формы механической работы (разброс кусков породы и увеличение ударно-воздушной волны), потери энергии в процессе детонации ВВ и выброса ядовитых газов в атмосферу. Это снижает эффективность использования энергии взрыва на рыхление горного массива. В то же время, известно, что улучшить дробление горных пород можно не только увеличением удельной мощности ВВ, но и путём изменения процесса взрывного нагружения горного массива при котором достигается повышение коэффициента полезного действия энергии взрыва.

На основе обобщённого анализа известных закономерностей формирования взрывной воронки в верхней части уступа и для условия приближения заряда ВВ к поверхности уступа, разработана и предложенна идея измененения механизма передачи энергии взрыва в верхнюю часть уступа. Сущность предложенной идеи заключается в формировании в верхней части уступа зарядов ВВ с уменьшающимися начиная от нижней части забойки к нижней части скважины диаметрами, которые изменяются через определённые участки высоты заряда (рисунок).

Изменение диаметров ^ в такой конструкции зарядов основано на том, что заряд ВВ с меньшим диаметром занимает место большего, уменьшая тем самым влияние взрыва на разброс породы и обеспечивая рациональное использование энергии взрыва на разрушение массива. Выбор глубины заложения заряда ВВ Ьц с определённым диаметром ^ производится из условия того, что данный участок заряда обеспечивает максимальный радиус воронки взрыва

(рыхления) Я. То есть каждый локальный участок заряда ВВ с высотой Ь/ воздействует на свою область зоны воронкообразования и тем самым обеспечивает эффект «запирания» и рационального использования энергии взрыва всего заряда ВВ на верхнюю часть уступа.

Для изменения диаметров зарядов ВВ применяются имеющиеся средства и технологии его изготовления, для этого могут быть применены, например патронированные ВВ, ВВ уложенные в полиэтиленовый рукав и т.п. Высота участка заряда Ь/ с диамет-

Кэ

—^^

ром

с/,

расчитывается по

Схема формирования заряда ВВ с изменяющимися диаметрами в верхней части уступа и принцип их взрывного воздействия на массив

формулам: Ьг = Ьп - Ьм, Ь2 = - Ьг - Ьм, Ьз = Ьгз - Ьг - Ь2 - Ьм,

п-1

Ь = Ьц 4 (м)- А

N

кг/м' м/с; у

¡=1

где параметры Ьц и Ьм определяются экспериментальными взрывами.

Количество участков п с изменяющимися диаметрами зарядов и изменение их диаметра зависит от технологичности изготовления такого заряда и мощности крепкого включения. Требуемые параметры ВВ для заряда и диаметр п-го заряда ёп устанавливается по приведённому ниже выражению (параметры с верхним индексом «к» относятся к заряду ВВ в крепком включении):

сТ = С

Б *

стк •

(у* +1) •А

ст (у +1) •А*

где А - плотность заряжания ВВ,

3 Б - скорость детонации ВВ, - показатель изоэнтропы продуктов детонации, ст - предел прочности породы на растяжение, Па.

Таким образом, д условий дробления разнопрочного горного массива с крепким включением в верхней части уступа, когда требуется применение мощного ВВ с его приближением к поверхности уступа, разработана и предложена методика инженерного расчёта параметров комбинированного заряда ВВ с изменяющимися по высоте скважины диаметрами. Выбор рациональных параметров заряда ВВ и параметров его пространственного расположения в верхней части уступа обеспечат изменение механизма воздействия на массив и повышение (5) коэффициента полезного действия энергии взрыва.

1. Мальгин О.Н., Сытенков В.Н., Рубцов С.К. Взрывное рыхление разнопрочных пород для поточных технологий разработки пластовых месторождений. Изд. «Фан» АН РУз, 2006. 220 с.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Бибик И.П., Рахманов P.A., Ивановский Д. С. Повышение эффективности взрывного рыхления разнопрочных массивов при разработке месторождения фосфоритов Джерой-Сардара // Горный журнал. - Москва, 2008. - № 8. - С. 48-52. \ГШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

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

А

- © P.A. Рахманов, 2013

УДК 622.235 Р.А. Рахманов

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА ДЛЯ РАЗНОПРОЧНОГО ГОРНОГО МАССИВА

Для рыхления разнопрочного горного массива с крепким включением в верхней части уступа предложена комбинированная конструкция заряда ВВ. Установлена взаимосвязь характеристик комбинированного заряда ВВ и параметров зон регулируемого дробления для разнопрочных слоёв горных пород. Ключевые слова: горная порода, крепкое включение, слой, взрыв, заряд, дробление.

Днализ механизма разрушения разнопрочного горного массива позволяет прийти к выводу, что основной причиной низкого качества проработки и появления негабаритов при взрыве зарядов ВВ в скважинах, сетка которых определена по традиционной методике для однородного горного массива, является образование неразрушенных зон в пределах крепких включений (рис. 1, а). Не-

одинаковые прочностные характеристики менее прочного слоя горной породы и крепкого включения приводят к существенному снижению радиуса зон регулируемого дробления в крепкой части по сравнению с менее прочной. В этих условиях, качество рыхления разнопрочного горного массива может быть улучшено применением зарядов ВВ, энергия взрыва которых в большей мере воздействует