Спосіб буровибухової відбійки гірничих порід при проведенні гірничих виробок

1. Спосіб буровибухової відбійки гірничих порід при проведенні гірничих виробок прохідницькими циклами, який включає буріння врубових шпурів біля підошви виробки і розміщення рядами траншейних шпурів, центральних і контурних відбійних шпурів, розташованих симетрично вертикальній осі виробки, заряджання шпурів вибуховою речовиною і послідовне підривання спочатку врубових, потім траншейних шпурів з наступним короткоуповільненим підриванням рядів відбійних шпурів, який відрізняється тим, що ряди відбійних шпурів і верхній ряд траншейних шпурів розташовують по дузі, яка повернена своєю опуклістю у бік підошви виробки, відбійні шпури першого прохідницького циклу у кожному ряді бурять зі зменшенням їх довжини у напрямку до покрівлі виробки, центральні відбійні шпури у кожному ряді недозаряджають зі зменшенням величини недозаряду у напрямку до контурних відбійних шпурів. 2 Винахід відноситься до гірничодобувної промисловості і може бути використаний при проведенні підземних гірничих виробок буровибуховим способом. Відомий спосіб буровибухової відбійки гірничих порід при проведенні гірничих виробок, прохідницькими циклами по [а.с. СРСР, №1566867, 5 МКИ F42D3/04], який включає буріння врубових шпурів, розміщення рядами траншейних, центральних, контурних відбійних шпурів, які розташовуються симетрично вертикальній осі виробки, заряджання шпурів ВР (вибуховою речовиною) і послідовне підривання спочатку врубових потім траншейних з наступним короткоуповільненим підриванням рядів відбійних шпурів. Недоліком наведеного способу є відносно не 3 62146 4 високе значення коефіцієнту використання відбійh1  H1 b1  ,м них шпурів і недостатньо точне оконтурювання k  tg2 виробки у наслідок великої відстані від цих шпурів до вільної поверхні, утвореної врубовою порожниною, що перевищує 1/3 висоти виробки. де Н1 - відстань між верхнім рядом траншейНайбільш близьким аналогом щодо, сукупності них шпурів і покрівлею виробки, м; ознак заявленого способу, є спосіб буровибухової  - кут нахилу оголеної поверхні прохідницьковідбійки гірничих порід при проведенні гірничих го вибою до горизонтальної площини, град.; виробок прохідницькими циклами, що включає h1 - відстань між верхнім рядом траншейних буріння врубових шпурів біля підошви виробки і шпурів і нижнім рядом відбійних шпурів, м. розміщення рядами траншейних, центральних і Величину недозаряду кожного відбійного шпуоконтурюючих шпурів, що розташовуються симетра визначають з виразу: рично вертикальній осі виробки, заряджання шпурів ВР і послідовне підривання спочатку врубових, K  b2 потім траншейних з наступним короткоуповільнеh2  k  1 2 , м B ним підриванням рядів відбійних шпурів [див. Миндели Э.О. Буровзрывные работы при подземной добыче полезных ископаемых. - М. Недра, 1966. де Κ1 - емпіричний поправний коефіцієнт, с.275]. дол.од. Недоліком цього способу є висока витрата ВР Величину кута  та коефіцієнта Κ1 визначають, на відбійку у результаті підвищеного опору руйнувиходячи з фізико-механічних властивостей порід і ванню шарів породи. Це обумовлено великою токонструктивних параметрів використаного бурововщиною зони стислих напруг у руйнуємих горизонго обладнання та геометричних параметрів вибою, тальних шарах. шляхом виконання пробного підривання. В основу винаходу поставлено задачу удоскоУ пропонованому способі, основний масив поналити спосіб буровибухової відбійки гірничих породи, що руйнується, підсікається траншеєю, веррід при проведенні гірничих виробок, шляхом пехня поверхня якої має опуклу форму з вигином рерозподілу напруг у підриваємому гірничому убік підошви виробітки. масиві, знизити його стійкість і за рахунок цього Завдяки тому, що траншейні шпури суміжні з зменшити витрати ВР. нижнім рядом відбійних шпурів і самі відбійні шпуЗадача вирішена тим, що в способі буровибури розташовують рядами по дузі, зверненій своєю хової відбійки гірничих порід при проведенні гірнивипуклістю убік підошви виробітки, короткоуповічих виробок прохідницькими циклами, який вклюльнене підривання цих рядів шпурів призводить до чає буріння врубових шпурів біля підошви пошарової відбійки масиву, при якій кожен шар виробки, розміщення рядами траншейних шпурів, має сформовану по дузі оголену поверхню. Це центральних і контурних відбійних шпурів, розтазабезпечує перерозподіл напруг у кожному шарі зі шованих симетрично вертикальній осі виробки, збільшенням товщини зони розтяжних напруг, за заряджання шпурів ВР і підривання спочатку врурахунок чого зменшується опір шарів породи руйбових, потім траншейних шпурів з наступним коронуванню. Крім того, кожен шар зазнає тиску з боку ткоуповільненим підриванням рядів відбійних вище розташованих шарів, що додатково знижує шпурів, відповідно до винаходу, ряди відбійних їхню стійкість за рахунок виникнення статичних шпурів і верхній ряд траншейних шпурів розташорозтяжних напруг у вигнутих шарах перед їхнім вують по дузі, яка звернена своєю опуклістю убік вибуховим руйнуванням. підошви виробки, відбійні шпури першого прохідСутність винаходу пояснюється кресленнями: ницького циклу у кожному ряді бурять зі зменшенФіг.1 - схема способу буровибухової відбійки ням їх довжини у напрямку до покрівлі виробки, гірничих порід при проведенні гірничих виробок центральні відбійні шпури у кожному ряді недоза(перетин виробки); ряджають зі зменшенням величини недозаряду у Фіг.2 - схема способу буровибухової відбійки напрямку до контурних відбійних шпурів. гірничих порід при проведенні гірничих виробок Величину відхилення точок дуги h від горизон(розріз по А-А); тальної лінії, визначають відповідно до виразу: Фіг.3 - схема способу буровибухової відбійки гірничих порід при проведенні гірничих виробок (перетин виробки с зазначенням нумерації шпуH  b2 h  k  2 ,м рів); B Фіг.4 - схема способу буровибухової відбійки гірничих порід при проведенні гірничих виробок де Η - відстань між рядами відбійних шпу(вигляд виробки в розрізі В-В після кожного прохірів, м; дницького циклу); В - ширина виробки, м; Фіг.5 - схема способу буровибухової відбійки b - відстань між відбійними шпурами у ряді, м гірничих порід при проведенні гірничих виробок k - емпіричний коефіцієнт (k=0,954). (розріз С-С); Відбійні шпури першого прохідницького циклу Фіг.6 - діаграма розподілу напруг в шарі порід у кожнім ряді бурять зі зменшенням їх довжини на випуклої форми; величину b1, яку визначають з виразу: Фіг.7 - діаграма розподілу напруг в прямолінійному шарі порід; Фіг.8 - діаграма розподілу напруг в шарі порід 5 62146 6 вгнутої форми; виробки (Фіг.2). Центральні відбійні шпури 6 у кожФіг.9 - графік функції, описуючої форму вільно ному ряді недозаряджають зі зменшенням велипровисаючого тіла; чини недозаряду у напрямку до контурних відбійСпосіб буровибухової відбійки гірничих порід них 7 шпурів (Фіг.5). при проведенні гірничихви-робок прохідницькими Спосіб буровибухової відбійки гірничих порід циклами (Фіг.1), що включає буріння врубових 1 при проведенні гірничих виробок здійснюється у шпурів біля підошви 2 виробки, розміщення рядатакій послідовності. ми 3, 4 траншейних 5, центральних 6 і контурних 7 Спочатку у вибою бурять врубові шпури 1 біля відбійних шпурів, розташованих симетрично верпідошви 2 виробки (Фіг.1). Потім бурять рядами 3, тикальній осі виробки, заряджання шпурів ВР і 4 траншейні 5 шпури. Після чого вибурюють підривання спочатку врубових 1, потім траншейних центральні 6 і контурні 7 відбійні шпури, які розта5 шпурів з наступним короткоуповільненим підришовують симетрично вертикальній осі виробки. Усі ванням рядів 8, 9, 10, 11 відбійних шпурів. Ряди шпури заряджають ВР і послідовно підривають відбійних шпурів 8, 9, 10, 11 і верхній ряд 4 транкороткоуповільненим способом: спочатку врубові шейних шпурів і ряд відбійних шпурів 8, розташо1, потім траншейні 5 і після цього підривають відвують по дузі, яка звернена своєю випуклістю убік бійні шпури 6, 7. Підривання шпурових зарядів підошви 2 виробки. Відбійні шпури 6, 7 першого здійснюють у послідовності, наведеній у таблиці прохідницького циклу в кожнім ряді бурять зі змевідповідно до нумерації шпурів, представленій на ншенням їх довжини у напрямку до покрівлі 12 Фіг.3. Таблиця Послідовність короткоуповільненого підривання груп шпурових зарядів Назви груп шпурів Черга підривання 1 1 Врубові 2 2, 3 3 4, 5 4 6, 7 Траншейні 5 6 8, 9 10, 11, 7 12, 13 №№ шпурів (Фіг.3) Верхній ряд 4 траншейних шпурів 5 (Фіг.1) і ряди відбійних 8, 9, 10, 11 шпурів, розташовують по дузі, зверненій випуклістю убік підошви 2 виробітки. При цьому, величину відхилення h точок дуги від горизонтальної лінії визначають відповідно з виразом: h k Hb B2 2 ,м (1) де Η - відстань між рядами відбійних шпурів, м; В -ширина виробки, м; b - відстань між відбійними шпурами у ряді, м k - емпіричний коефіцієнт (k=0,954). Відбійні 6, 7 шпури першого прохідницького циклу у кожному ряді бурять зі зменшенням їх довжини у напрямку до покрівлі 12 виробки (Фіг.2) на величину b1, яку визначають з виразу: b1  h1  H1 k  tg2 ,м (2) де Н1 - відстань між верхнім рядом траншейних шпурів і покрівлею виробки, м;  - кут нахилу оголеної поверхні прохідницького вибою до горизонтальної площини, град.; h1 - відстань між верхнім рядом траншейних шпурів і нижнім рядом відбійних шпурів, м. Центральні відбійні 6 шпури в кожнім ряді не 8 14, 15, 16, 17, 18, 19 Відбійні 9 10 20, 26, 21, 27, 22, 28, 23, 29 24, 25 11 30, 31 дозаряджають зі зменшенням величини недозаряду у напрямку до контурних шпурів 7 (Фіг.5). Величину недозаряду кожного відбійного шпуру визначають з виразу: h2  k  K1  b2 B2 ,м (3) де Κ1 - емпіричний поправний коефіцієнт, дол.од. Прохідницький вибій розбурюється шпурами діаметром 30-46мм і довжиною 1,2-1,8м. При заряджанні рядів відбійних 6, 7 шпурів враховують кут розвороту воронки викиду і форму утвореної порожнини від вибуху кожного попереднього ряду. На першому прохідницькому циклі, у результаті вибуху відбійних шпурів 6, 7 зі зменшеною довжиною убік покрівлі 12 виробітки, одержують площину вибою вигнуту по дузі, зверненої своєю опуклістю убік підошви 2 виробітки (Фіг.2). Додання попередньо поверхні вибою зазначеної форми на першому прохідницькому циклі, дозволяє при підриванні відбійних шпурів на наступних циклах, формувати аналогічну форму поверхні (Фіг.4). Необхідність надання оголеній поверхні вибою і шарам породи, які руйнуються рядами 8, 9, 10, 11 відбійних шпурів 6, 7, вигнуту по дузі форму пояснюється тим, що у масиві порід, розташованих над вільною поверхнею, під дією гірничого тиску, утворюється звід природної рівноваги. У результаті, на цю поверхню натискає вага порід, яка розташована у межах зводу природної рівно 7 62146 8 ваги. В масиві цих порід формуються розтяжні довж тіла на всіх його ділянках, рівні. напруги. Величина напруг по мірі віддалення від Дана залежність встановлена експериментаоголеної поверхні поступово зменшується до 0, на льним шляхом і описується функцією виду (Фіг.9): 2 границі зводу. у=0,954·х (4) Таким чином, до початку вибухового руйнуВеличину зміни довжини шпурів 6, 7 на первання основного масиву відбійними шпурами 6, 7 шому прохідницькому циклі, визначають відповідпорода цього масиву знаходиться у напруженому но до виразу (2), що виводиться з виразу (4), де у стані. Завдяки тому, що верхній ряд траншейних якості параметрів Η і В приймаються геометричні шпурів 5 і відбійні шпури 6, 7, розташовані по дузі, параметри, наведені на Фіг.2. Величину кута  відбувається пошарова відбійка масиву, при якій визначають, виходячи з фізико-механічних власкожен шар можна розглядати як балку, затиснену з тивостей порід і конструктивних параметрів викотрьох сторін (з двох боків і із торця) (Фіг.1). При ристаного бурового обладнання, шляхом виконанцьому, у шарах масиву відбувається перерозподіл ня пробного розбурювання вибою і підривання. напруг. Кожен шар випробує тиск вище лежачого Придания площині вибою зазначеної форми шару і, у результаті защемлення з боків, він прагне на першому прохідницькому циклі (Фіг.2), дозволяє прогнутися під цим тиском. Таким чином, у шарі при підриванні груп шпурів 6, 7 у вибої, підсіченомасиву оголеного з нижньої сторони, виникають му траншеєю, на наступних циклах (Фіг.4), формузони стисливих і розтяжних напруг. Розподіл цих вати аналогічну його форму. Це пояснюється тим, напруг у балках різних форм, представлений на що поверхня вибою, що руйнується, сама прагне Фіг.6 (вгнута балка), Фіг.7 (пряма балка), Фіг.8 (виприйняти цю форму і утворення заздалегідь задапукла балка), де:  - зона стискаючих напруг; Θ ного контуру, забезпечує високу точність повтозона розтягуючих напруг; n1, n2, n3 - розміри зон рення необхідної форми поверхні вибою на настурозтягуючих напруг у балках різних форм пних прохідницьких циклах. (n3>n2>n1). Спеціально проведені дослідження показали, З наведених малюнків видно що найбільша що в процесі послідовного короткоуповільненого зона розтяжних напруг виникає у балці, вигнутій у підривання рядів відбійних шпурів при руйнуванні напрямку діючого навантаження, тобто у даних основного масиву виникає ефект "підбивання" умовах, від сторони, розташування масиву порід шпурами одного ряду шпурів вище розташованого (Фіг.8). ряду. Тобто, вибух шпурів, що мають менший інПри вибуху вище лежачих рядів відбійних тервал затримки, приводе до попадання у межі шпурів 8, 9, 10, 11 (Фіг.1), величина розтяжних воронки викиду шпурів, що мають більший інтернапруг у шарі, обмеженому рядами відбійних шпувал затримки ініціювання вибуху. Це призводить рів, різко зростає в ударному режимі. Так як гранидо того, що після вибуху, шпури з більшим інтерчні розтягуючи напруги руйнування для гірничих валом уповільнення підриву, руйнуються на велипорід у 8-10 разів менше граничних стислих начину "підбивки", в результаті чого, втрачається пруг, то такий перерозподіл напруг призводить до частина розташованого у них ВР. При цьому, назниження опору масиву руйнуванню. кладення контурів воронок викиду від вибуху декіЕфект зниження опору руйнуванню дозволяє лькох шпурів у ряді наближається у перетині до суттєво зменшити вагу заряду у відбійних 6, 7 форми, описаної функцією (3) (Фіг.5). шпурах, шляхом зменшення їх кількості, або діаДля зниження витрат ВР, довжину заряду відметру. бійних шпурів кожного наступного ряду зменшують Зменшення довжини b1 відбійних 6, 7 шпурів на величину, яку знаходять з виразу (3). Значення (Фіг.2) на першому прохідницькому циклі, утворенвиправного коефіцієнту Κ1, чисельно дорівнює ня шарів за формою дуги, шляхом відхилення на довжині зруйнованої частини центрального шпура величину h крапок розміщення шпурів 6, 7 від говище розташованого ряду. Ця довжина визначаризонтальної лінії (Фіг.1), а також недозаряд ється експериментально, шляхом виконання процентральних відбійних шпурів 6 на величину h2 бного вибуху. (Фіг.5), здійснюють відповідно до залежностей (1), Таким чином у пропонованому способі буро(2) і (3), встановленими експериментальним шлявибухової відбійки гірничих порід при проведенні хом. гірничих виробок забезпечується перерозподіл Зазначені залежності випливають з функції, напруг у руйнуємому масиві, що дозволило знизищо описує форму вільно провисаючих тіл, затисти його стійкість і опір руйнуванню вибухом і віднених із двох сторін (наприклад балки). Ця форма повідно зменшити витрати ВР. характеризується тим, що механічні напруги уз 9 62146 10 11 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 62146 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601