Спосіб вибухового руйнування гірничних порід

Изобретение относится к области взрывных работ и может использоваться при разрушении горных пород скважинными зарядами взрывчатых веществ (ВВ) на открытых горных работах. Известен способ отбойки горных пород, включающий бурение скважин с перебуром и без перебура, установку средств взрывания и заряжания их ВВ, инициирование скважинных зарядов [1]. Недостатками этого способа являются: 1. Потери энергии взрыва при большом выбросе продуктов взрыва в атмосферу, что отрицательно сказывается на КПД взрыва и качестве дробления горных пород. 2. Нерациональный расход ВВ для производства взрыва в связи с большими потерями энергетического запаса скважинных зарядов ВВ, из-за малой эффективности забоечного материала. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ взрывного разрушения горных пород, включающий бурение рядов скважин вдоль бровки уступа с чередованием рядов с перебуром относительно подошвы уступа и без перебура, заряжания скважин ВВ. размещение точечных инициаторов в скважинах с перебуром, а линейных инициаторов в скважинах без перебура, причем точечные и линейные инициаторы устанавливают с чередованием в секции в смежные скважинные заряды, соединение скважинных зарядов ВВ детонирующим шнуром и их последовательное инициирование, начиная со скважинных зарядов ВВ, ближних к бровке уступа. Порядное взрывание производят в первую очередь зарядов с линейными инициаторами, затем через замедление зарядов с точечными инициаторами [2]. К недостаткам данного способа относятся: Недостаточный КПД взрыва, т.к. отсутствие в скважинах сдвоенных точечных инициаторов, связанных между собой, не позволяет управлять процессом, а также отсутствие заданных расстояний между точечными инициаторами не позволяет равномерно по высоте разрушаемого уступа распределить мощные всплески энергии взрыва в зонах встречи детонационных волн, что снижает КПД взрыва. Кроме того, не обеспечивается необходимое качество проработки подошвы уступа, на которое влияет отсутствие размещения сдвоенных точечных инициаторов выше подошвы уступа, а также - распределения по глубине скважинных зарядов ВВ с расположением верхних и нижних точечных инициаторов на одинаковых уровнях, что не обеспечивает эффект встречи детонационных волн на уровне подошвы уступа. Невозможно обеспечить минимальный объем выброса продуктов взрыва в атмосферу из-за того, что верхние и нижние точечные инициаторы размещены не на одинаковых уровнях, а также точечные инициаторы не размещены в скважинах с перебуром ниже нижних дополнительных инициаторов, а в скважинах без перебура выше на удалении по высоте, равной половине расстояния между сдвоенными точечными инициаторами, что соответственно не дает возможности в районах зон в уступе горных пород в результате всплеска давления взрывных газов образовывать широкие системы трещин, по которым могли бы устремиться взрывные газы, уменьшая этим их выброс в атмосферу. Задачей изобретения является разработка способа взрывного разрушения горных пород, в котором путем обеспечения возможности создания последовательно-принудительного запирания встречно направленных продуктов в каждой скважине достигают увеличения КПД взрыва, улучшения качества проработки уступа и снижения объема выброса продуктов взрыва в атмосферу. Поставленная задача решается тем, что в способе взрывного разрушения горных пород, включающем бурение рядов скважин вдоль бровки уступа с чередованием рядов с перебуром относительно подошвы уступа и без перебура, заряжание скважин ВВ, размещение точечных инициаторов в скважинах с перебуром, соединение скважинных зарядов ВВ детонирующим шнуром и их последовательное инициирование, начиная со скважинных зарядов ВВ, ближних к бровке уступа, согласно изобретению, в зарядах ВВ в скважинах с перебуром устанавливают дополнительные сдвоенные точечные инициаторы, при этом сдвоенные точечные инициаторы устанавливают выше подошвы уступа, распределенные по глубине скважинных зарядов ВВ с расположением верхних и нижних точечных инициаторов на одинаковых уровнях, причем точечные инициаторы в скважинах с перебуром размещают ниже нижних дополнительных инициаторов, а в скважинах без перебура - выше на удалении по высоте, равной половине расстояния между сдвоенными точечными инициаторами, при этом сдвоенные точечные инициаторы в скважинах связаны между собой и с точечным инициатором в скважине без перебура последующего ряда скважин детонирующим шнуром, а к нижним дополнительным точечным инициаторам в скважинах с перебуром присоединен отрезок детонирующего шнура длиной, равной расстоянию по высоте от точечного инициатора до нижнего дополнительного точечного инициатора, инициирование зарядов начинают с точечного инициатора в ближнем к бровке уступа ряду. Совокупность признаков обеспечивается последовательным, принудительным запиранием встречнонаправленных продуктов взрыва в скважинных зарядах. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 в вертикальном разрезе изображены скважинные заряды ВВ в рядах; на фиг. 2 - схема взрывного нагружения горного уступа. На фиг. 1 в вертикальном разрезе изображены на уступе 1 горных пород скважины 2 с перебуром и скважины 3 без перебура. В скважинах 2, 3 размещают заряды ВВ 4 и формируют забойку 5. При этом в скважинах 2, 3 по всей длине заряда 4 над уровнем подошвы уступа 6 устанавливают дополнительные точечные инициаторы 7, 8 на расстоянии l1, а два раза большем расстояния l2 между точечным инициатором 8 и точечным инициатором 9, расположенным под уровнем подошвы уступа 6 в скважинах 2, а в скважинах 3 со стороны забоя уступа 1 размещают точечный инициатор 10 на расстоянии l2 от точечных инициаторов 7 и 8. Кроме того, точечные инициаторы 8 в скважинах 2 с перебуром имеют детонирующий шн ур (ДШ) 11 длиной l2 (фиг. 1). При взрыве точечных инициаторов 7, 8, 9, 10 образуются зоны 12 встречи детонационных волн в результате взаимодействия встречных детонационных процессов (фиг. 2). Способ осуществляется следующим образом. В выбуренные в уступе 1 горных пород скважины 2 с перебуром и скважины 3 без перебура устанавливают точечные инициаторы 7, 8, 9, 10. После чего в скважинах 2, 3 размещают заряды ВВ 4 и формируют забойку 5. При этом в скважинах 2, 3 по всей длине заряда ВВ 4 над уровнем подошвы уступа 6 устанавливают дополнительные точечные инициаторы 7, 8, причем в верхней части и нижней части заряда ВВ 4 точечные инициаторы 7, 8 размещают на одном уровне с тыльной части уступа на расстоянии l1, в два раза большем расстояния l2 между точечными инициаторами 8 и 9, расположенными над и под уровнем подошвы уступа 6 в скважинах 2. В скважинах 3 со стороны забоя уступа устанавливают точечные инициаторы 10 на расстоянии l2 от точечных инициаторов 7 и 8. Кроме того, точечные инициаторы 8 в скважинах 2 с перебуром имеют ДШ 11 длиной l2. При взрыве точечного инициатора 9 осуществляется инициирование заряда ВВ 4 и нити ДШ 11 в донной части скважины 2. Нить ДШ 11 подрывает точечный инициатор 8, который расположен над уровнем подошвы уступа 6. Так как скорость детонации ДШ больше скорости детонации любого промышленного ВВ, то в районе подошвы уступа 6 получаем два встречных детонационных процесса, которые образуют зону 12 встречи детонационных волн с многократным увеличением первоначального давления на стенки скважины и запиранием продуктов взрыва донной ее части. Эффект встречи детонационных волн на уровне подошвы 6 уступа 1 позволит повысить качество ее проработки. Вслед за точечным инициатором 7, в результате чего в средней части заряда ВВ 4 также образуются два встречных детонационных процесса со стороны дополнительных сдвоенных точечных инициаторов 7 и 8, происходит дальнейшее образование зоны 12 встречи детонационных волн с принудительным повторным запиранием продуктов детонации нижней части заряда ВВ 4 в скважине 2. Через нить ДШ инициирующий импульс передается точечному инициатору 10, расположенному в скважине без перебура. Взрыв точечного инициатора 10 обеспечивает подрыв заряда ВВ 4, а также средней части ДШ и дополнительных сдвоенных точечных инициаторов 7, 8, расположенных на нем. В результате в нижней и верхней части заряда образуются независимые встречные детонационные процессы с образованием зон 12 встречи детонационных волн с принудительным запиранием продуктов детонации как в нижней, так и верхней части заряда ВВ 4. Инициирование смежной скважины осуществляют аналогично предыдущей скважине 2, выбуренной с перебуром. Предполагаемый; способ взрывного разрушения горных пород позволяет за счет последовательнопринудительного запирания встречно направленных продуктов в каждой скважине увеличить КПД взрыва, идущего на разрушение уступа 1, и значительно снизить выброс в атмосферу вредных взрывных газов, часть которых буде т рассеиваться в массиве горных пород за счет взаимодействия встречных детонационных процессов. Предлагаемые отношения расстояний l1 и l2 между точечными инициаторами 7, 8, 9, 10 позволяют равномерно по высоте разрушаемого уступа 1 распределить мощные всплески энергии взрыва в зонах 12 встречи детонационных волн и тем самым повысить КПД взрыва, с другой стороны в районах зон 12 в уступе 1 горные пород в результате всплеска давления взрывных газов будут интенсивно образовываться широкие системы трещин, по которым в результате последовательно-принудительного запирания встречных детонационных процессов по закону Гидродинамики устремятся взрывные газы и тем самым уменьшится их выброс в атмосферу. На карьере ЮГОКа взрывали блок, выбуренный из 27 скважин, которые на поверхности блока расположены в 3 ряда. Параметры подготовленного блока к взрыванию следующие: высота уступа - 15 м, глубина скважин с перебуром - 18м, глубина скважин без перебура - 15 м, диаметр скважин - 250 мм, расстояние между скважинами - 7м, расстояние между рядами скважин - 6 м. В качестве взрывчатого вещества использовали граммонит 79/21. Заряды ВВ в скважинах инициировали точечными инициаторами типа шашка-детонатор Т-400Г, присоединенными к детонирующему шн ур у ДШЭ-12. Подготовка блока к взрыву осуществлялась следующим образом. В скважинах с перебуром устанавливали со стороны забоя уступа точечный инициатор, расположенный ниже подошвы уступа на 1,5 м, и с тыльной стороны уступа два дополнительных точечных инициатора. Расстояние между нижним дополнительным точечным инициатором и уровнем подошвы уступа должно составлять 1,5 м. Расстояние между нижним и верхним дополнительными точечными инициаторами составляет 6 м. В скважинах без перебура дополнительные точечные инициаторы устанавливали аналогично как и в скважинах с перебуром, при этом со стороны забоя скважины устанавливали точечный инициатор на равном расстоянии от верхнего и нижнего дополнительного точечных инициаторов. Таким образом, расстояние l2=3, l1=6 м. Указанные расстояния легко выдерживаются за счет изменения длины ДШ, на котором крепятся точечные детонаторы. После установки точечных инициаторов формировали заряды ВВ, после чего засыпали забойку. Для скважин с перебуром длина заряда составила 11 м и 7 м забойки, а для скважин без перебура длина заряда составила 8 м и 7 м забойки. После формирования зарядов коммутировали взрывную сеть. Использование изобретения позволит повысить КПД взрыва с одновременным уменьшением выброса вредных газов в атмосферу на 20-30%, это в свою очередь скажется положительно на производительности горнотранспортного оборудования, особенно при отработке подошвы уступа. Положительный эффект от изобретения способа взрывного разрушения горных пород достигается за счет создания последовательнопринудительного запирания встречно-направленных продуктов детонации, которые обеспечиваются установкой точечных инициаторов по принципу, предложенному в описанном способе взрывного разрушения горных пород.