Спосіб проведення гірничої виробки

Винахід відноситься до гірничорудної промисловості і може бути використаний під час споруди виробок по міцних та надто міцних породах. Відомі способи проведення гірничих виробок, що включають утворення компенсаційної порожнини в центральній частині перетину виробки, буріннях вибухових свердловин навкруги компенсаційної порожнини та підриваннях зарядів вибухови х речовин вказаних свердловин на компенсаційну порожнину [1; 2, С.15]. Найбільш близьким за своєю суттю та досягаемому результату вирівнянні з запропонованим технічним рішенням, обраним як прототипу, є спосіб проведення гірничих виробок згідно з [3]. Спосіб являє собою створення компенсаційної порожнини в центральній частині виробки, якій у поперечному перетині надають еліпсоїдної форми, буріння вибухови х свердловин навкруги компенсаційної порожнини і підривання вказаних свердловин в один прийом на компенсаційну порожнину. Однак приведений спосіб має істотні недоліки. Під час проведення виробок відбивання міцних напружених гірських порід, які важко підривати, здійснюється на компенсаційну порожнину суцільними конструкціями зарядів, розташованих в периферійних свердловинах в зоні дії стискаючих напружень і не забезпечується формування виробки до проектного перетину, що спричиняє зростання виходу негабариту, низький коефіцієнт корисної дії вибуху (ККДВ), підвищення питомої витрати вибухови х речовин (ВР) і засобів вибуху (ЗВ), і тим самим зниження ефективності роботи вантажних та транспортних засобів. В основу запропонованого винаходу поставлена задача розробки нового способу проведення гірничої виробки, наприклад, підняттєва виробка, в якому за рахунок підривання зарядів ВР з уповільненням на компенсаційну порожнину в свердловинах, пробурених в площині, співпадаючої з природною тріщинуватістю гірського масиву та напрямом сил переважаючого гірського тиску з урахуванням особливостей руйнування порід в нерівнокомпонентному полі напружень гірського масиву; сприяння поліпшенню форми роботи вибуху в периферійних свердловинах, пробурених в зоні дії стискаючих напружень, і в яких формуються заряди кумулятивної дій забезпечується підвищення ефективності вибуху свердловинних зарядів ВР і якості руйнування міцних в'язких гірських порід. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що в способі проведення гірничої виробки, який включає буріння центральної свердловини, а навкруги неї - чотирьох периферійних вибухови х свердловин у верхів'я х проектного контуру виробки, розширення центральної свердловини до формування компенсаційної порожнини еліпсоїдної форми, заряджання вибухови х свердловин ВР, комутацію вибухової мережі і підривання їх в один прийом на компенсаційну порожнину, згідно з винаходом, дві периферійні свердловини бурять в площині, яка співпадає з напрямком природної тріщинуватості гірського масиву і переважаючих сил гірського тиску Рmас, дві інші периферійні свердловини - по лінії, перпендикулярній площині імовірного напрямку переважаючих сил гірського тиску в зоні дії стискаючих напружень, а центральну свердловину розширюють плазмовим способом, при цьому більший радіус R еліпсоїдного перетину компенсаційної порожнини орієнтують у напрямку площини переважаючих сил гірського тиску Рmас в зоні дії розтягуючих напружень. В периферійних свердловинах в зоні дії стискаючих напружень формують заряди ВР кумулятивної дії шляхом рівномірного розміщення вздовж колонки заряду сферичних порожнин, а в свердловинах, які знаходяться в зоні дії розтягуючи х напружень - заряди суцільної конструкції. Підривання зарядів здійснюється в один прийом з уповільненням на всю висоту виробки, починаючи із свердловин, які знаходяться в зоні дії розтягуючих напружень подальшим підриванням свердловин в зоні дії стискаючих напружень. В запропонованому способі проведення гірничих виробок технічний результат направлений на поліпшення форми роботи вибуху в периферійних свердловинах, підвищення ефективності та якості руйнування міцних в'язких гірських порід, а також врахуванні особливостей їх руйнування в нерівнокомпонентному полі напружень, який досягається шляхом формування в центральній частині гірничої виробки компенсаційної порожнини плазмовим способом, надаючи їй еліпсоїдну форму, більший радіус якої - R орієнтують в площині, яка співпадає з природною тріщинуватістю гірського масиву та направленням переважаючих сил гірського тиску Рmас. Відбивання порід ведеться на компенсаційну порожнину з міжсвердловинним уповільненням, починаючи зі свердловин, які знаходяться в зоні дії розтягуючих напружень. На Фіг.1 представлена схема проведення гірничої виробки; Фіг.2 - поперечний розріз по А-А гірничої виробки; Фіг.3 - поперечний розріз по В-В гірничої виробки. Спосіб проведення гірничої виробки здійснюється наступним чином. В масиві гірських порід 1 (див. Фіг.1; Фіг.2 і Фіг.3), підготовленому для проведення гірничої виробки, наприклад, підняттєвої виробки, здійснюють огляд забою виробки і визначають напрямок природної тріщинува тості порід, яка імовірно повинна співпадати з напрямком сил переважаючого гірського тиску Рmас. Після цього, згідно з паспортом буро-підривних робіт (БПР), по мережі свердловин 2,0´2,0м верстатом НКР 100, розташованому на буровому горизонті, бурять свердловини 2,3,4,5 і 6 діаметром 105мм на всю висоту виробки. Периферійні свердловини 2-5 бурять у верхів'я х передбачуваного перетину виробки, а свердловину 6 за допомогою плазмотрона 7 (див. Фіг.2 і Фіг.3) розширюють плазмовим способом, формуючи компенсаційну порожнину 8 до діаметра (5¸6) dcвep., надаючи їй в перетині еліпсоїдної форми, більший радіус R якої орієнтують по діагоналі в площині розташування вибухови х свердловин 2 і 3, співпадаючих із напрямом сил переважаючого гірського тиску Рmас. в зоні дії розтягуючи х напружень, а інші периферійні свердловини 4 і 5 бурять по діагоналі, перпендикулярній площині сил переважаючого гірського тиску в зоні дії напружень стиску. При чому, для поліпшення форми роботи заряду ВР у вибухови х свердловинах, що знаходяться в зоні дії напружень стиску, формують заряди кумулятивної дії зі сферичною кумулятивною порожниною 9. Підготовлений таким чином забій гірничої виробки, в якій знаходяться такі породи як кварцити, альбітіти, граніти за шкалою міцності М. Протод'яконова f=13-18, починають зарядку вибухових свердловин вибуховою речовиною 10, наприклад грамонітом 79/21, за допомогою пневмозарядника, починаючи із свердловин 2 і 3, в яких формують заряди суцільної конструкції, а в свердловинах 4 і 5 - заряди кумулятивної дії (Фіг.3). В зарядах кумулятивної дії формують кумулятивні порожнини шляхом рівномірного розташування вздовж колонки заряду сферичних порожнин - куль 9 діаметром 0,5dзap. починаючи із забою свердловини. Після формування в свердловині заряду вибухової речовини в устя його встановлюють ініціатор - патрон-бойовик 11, сформований з патрона амоніту №6ЖВ з капсулем-детонатором або тротилової шашки Т-400. Незаряджена частина свердловини, що лишилася, герметизується набійкою 12. Після цього заряди комутують і підривають. Ініціювання зарядів здійснюють електродетонаторами короткоповільної дії, типа ЕДКПД із міжсвердловинним уповільненням. Руйнування гірського масиву 1 ведуть на компенсаційну порожнину 8 в один прийом. Першими ініціюють заряди в свердловинах 2 і 3, а потім з уповільненням в свердловинах 4 і 5. Після подачі ініціюючого імпульсу патрону-бойовику 11 на поверхні заряду ВР 10 в свердловинах 2 і 3 формується фронт детонаційної хвилі, який рухається вздовж колонки заряду до торця свердловини. Могутній газовий потік, що сформувався, починає впливати на масив гірських порід, створюючи систему направлених радіальних тріщин, які розширюються у бік найменшого опору - на компенсаційну порожнину, в зоні дії розтягуючих напружень. В свердловинах 4 і 5 заряди кумулятивної дії ініціюють з уповільненням, де на руйнування гірських порід буде витрачено більше енергії вибуху заряду ВР, оскільки тут породи знаходяться в зоні дії напружень стиску. Як наслідок, енергія свердловинного заряду ВР в цих свердловинах ефективніше використовується на руйнування міцних порід в цілому. Розроблений спосіб проведення гірничих виробок за допомогою енергії вибуху може бути використаний не тільки під час проведення підняттєвої виробки, але і при видобутку корисних копалин на підприємствах рудної і нерудної промисловості, дозволяючи знизити витрати на БВР і поліпшити якість подрібнення порід, що підвищує ефективність роботи вантажно-транспортного устаткування. Джерела інформації: 1. А.С. СССР №1210518 Μ кл.5 Е21С37/00, E21D9/00. С.И.Ляш, Н.Я.Трохимец, Ю.Н.Вахалин и др. 1984 «ДСП». 2. Шнайдер М.Ф. Образование восстающих безсекционным взрыванием скважинных зарядов. - М.: МГИ, 1972. - С.15. 3. А.С. СССР №890794 МКИ 5 E21D9/00, Е21С37/00 . А.Р.Черненко, Г.О.Кунец, А.Н.Басистый и др. 1979. «ДСП» (прототип).