Спосіб сейсмобезпечного короткосповільненого підривання в тріщинуватих гірських породах

Реферат: UA 93234 U UA 93234 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель може бути використана в гірничовидобувній промисловості на відкритих розробках родовищ рудних і нерудних корисних копалин. Зокрема, для вибухового подрібнення корисної копалини і розкривних порід. Всі відомі способи вибухових робіт в тріщинуватих гірських породах можливо розділити на дві групи. До першої належать способи, які базуються на схемах короткосповільненого підривання (КСП), в яких враховується ступінь тріщинуватості масиву, який руйнується [1]. До другої групи належать способи, основані на виборі оптимального кута між фронтальною площиною блока, який підривається, і напрямком простягання систем вертикальних тріщин. Тріщини гірського масиву поділяються на розкриті і щільно зімкнуті. Найбільш часто інтрузивний гірський масив складений розкритими тріщинами розтягу і міцно зімкнутими тріщинами стиску, які мають круте падіння (80°-90°) і ортогональне орієнтування відносно одна одної. Через розкриті тріщини енергія хвиль напруження поширюються зі значними енерговитратами, або практично не передається. В напрямку, перпендикулярному площині, розкритої тріщини, енергія вибуху передається в основному за рахунок співудару. Через щільно зімкнуті тріщини хвилі напружень поширюються зі значно меншими енерговитратами. Прогноз сейсмічного ефекту КСП [2] базується на його оцінюванні за максимальною масою всіх свердловинних зарядів ВР, з'єднаних в одну систему ініціювання (групу), що підриваються з інтервалом сповільнення не менше 20 мс. При цьому вважається, що підривання кожного заряду ВР в середині групи проходить без будь яких пауз сповільнення. Стосовно оптимального сповільнення, з точки зору якості подрібнення, то воно виконується при умові взаємодії динамічних складових хвиль напруг при послідовному ініціюванні зарядів у ряду і досягається для порід типу гранітів і вапняків, із застосуванням інтервалів сповільнення, значення яких знаходяться в межах менше 20 мс [3]. Цей спосіб дає можливість визначати інтервали сповільнення в схемах короткосповільненого підривання по суперпозиції хвиль від дії вибуху одиночних і з'єднаних в одну систему ініціювання групових зарядів ВР в гірському масиві. Недоліками способів є те, що не існує єдиної думки в питанні про вибір оптимального кута між фронтальною площиною блока який руйнується і напрямком простягання систем вертикальних тріщин, а також не враховується, що кількість ВР, що підривається за одиницю часу зменшується, а загальна тривалість вибуху збільшується. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб підривання в тріщинуватих породах, який включає застосування короткосповільненої схеми комутації зарядів вибухової речовини з орієнтацією фронтальної площини руйнівного блока паралельно простяганню однієї із двох взаємно перпендикулярних систем вертикальних тріщин, коли одна система тріщин співпадає з направленням відбивки, а інша перпендикулярна йому [4]. Недоліками цього способу є те, що підривання передбачає рівнозначний вплив на результати вибухового подрібнення орієнтування систем розкритих і щільно зімкнутих тріщин відносно до фронтальної площини блока, який руйнується. Енергія вибуху при даному способі не повністю задіяна в межах блока який руйнується. Основним недоліком способу є те, що без урахування направлення розповсюдження енергії вибуху, яке визначається структурними особливостями масиву, рекомендовано вибирати орієнтування фронтальної площини блока, який руйнується паралельно будь-якої з двох взаємно перпендикулярних систем вертикальних тріщин. Цим спосіб приводить до значного зниження ефективності використання енергії вибуху на корисну роботу і збільшення сейсмічної дії, розльоту осколків породи і викидів гірської маси на верхню площадку уступу [4]. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу забезпечення підвищення якості подрібнення тріщинуватих порід за рахунок застосування короткосповільненої схеми комутації зарядів вибухової речовини, в якій локалізується енергія вибуху в межах блока, який руйнується. Супутньою задачею є охорона навколишніх об'єктів, розташованих в зоні сейсмічної дії вибуху. Поставлена задача вирішується тим, що у способі сейсмобезпечного короткосповільненого підривання тріщинуватих гірських порід, який включає застосування короткосповільненої схеми комутації зарядів вибухової речовини з орієнтацією фронтальної площини руйнівного блока паралельно простяганню однієї із двох взаємно перпендикулярних систем вертикальних тріщин, орієнтують фронтальну площину руйнівного блока паралельно направленню переважного розповсюдження енергії вибуху в тріщинуватому гірському масиві, таким чином, щоб утворений вруб створював з існуючою основною системою вертикальних тріщин гострий кут, а наступні вибухи формують із зарядів, які створюють ряди паралельно цій системі тріщин. Додаткові відмінності полягають в тому, що інтервал сповільнення зарядів між сусідніми рядами приймається не менше 20 мс, ніж сумарний час ініціювання всіх зарядів в середині 1 UA 93234 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ряду, а окремі заряди цього ряду можуть вибухати миттєво, або короткосповільнено зі сповільненням у межах спрацювання системи ініціювання, а також відстані свердловин в ряді, які вибухають паралельно системі вертикальних тріщин повинні належати до відстані між самими рядами, відповідно коефіцієнту анізотропії породи, і у вибуху врубових зарядів в початковий момент часу утворюється на фланзі блока екран в напрямку, протилежному від вибуху. Спосіб пояснюється кресленнями, де на фіг. 1-3 зображено напрямок переважного розповсюдження енергії вибуху в тріщинуватому масиві при – фіг. 1 паралельному розташуванні системи розкритих вертикальних тріщин відносно фронтальної поверхні блока; фіг. 2 система розкритих вертикальних тріщин відносно фронтальної поверхні блока утворює гострий кут; фіг. 3 система розкритих вертикальних тріщин відносно фронтальної поверхні блока утворює тупий кут, де 0,33,47…273 - час сповільнення кожної свердловини, мс, УНС-ПА0, УНС-ПА-40 - сповільнювачі системи ініціювання, Q - напрямок простягання тріщин. На фіг. 2 зображено розташування свердловин в ряді, де 1, 2 - ряди свердловин, а - відстань між свердловинами в ряді, b - відстань між рядами, Ка - коефіцієнт анізотропії. Спосіб сейсмобезпечного короткосповільненого підривання тріщинуватих гірських порід реалізується наступним чином. В умовах, коли фронтальна площина блока, який руйнується орієнтована паралельно направленню переважного розповсюдження енергії вибуху, застосовується короткосповільнена схема комутації зарядів вибухової речовини, яка забезпечує в початковій стадії вибуху утворення врубової площини на фланзі блока таким чином, щоб утворений вруб створював з існуючою системою розкритих вертикальних тріщин гострий кут. Вруб, який з системою вертикальних тріщин створює гострий кут на фланзі блока, утворюється за 94 мс, після чого підриваються ряди, які змонтовані паралельно системі вертикальних тріщин, також зі сповільненням в групі (від 1 до 46 мс). При цьому протяжність врубової порожнини в тил масиву рівна ширині блока, який підривається. В результаті застосування даної схеми, вибух виключає можливість передачі енергії зарядів, нездетонованих до моменту утворення врубової порожнини, в напрямку флангу блока, протилежному його торцю. Реалізація можлива також завдяки тому, що після утворення врубової руйнівної зони наступні вибухи рядів відбувались паралельно системі вертикальних тріщин зі сповільненням понад 20 мс між рядами, а сам ряд вибухав послідовно зі сповільненням у межах спрацювання системи ініціювання (до 20 мс). Отже, відбувається локалізація основної частини енергії вибуху в межах руйнованого блока, що забезпечує значне збільшення ефективності подрібнення гірської маси. При цьому протяжність врубової порожнини в тил масиву рівна ширині блока, який підривається. Напрям фронту ведення гірничих робіт задається так, щоб висаджувані блоки орієнтувалися перпендикулярно тильною своєю частиною до об'єктів, що охороняються. Спочатку відпрацьовуються блоки, ближні до об'єктів, що охороняються. При цьому кожна серія свердловинних зарядів в блоці передбачає застосування розроблених схем підривання з обов'язковим дотриманням орієнтування врубових зарядів з боку об'єктів, що охороняються. Таке розташування зарядів в блоці створює умову, при якій вибух врубових зарядів утворює екран у напрямку об'єктів. Це дозволяє відвести вектор максимального сейсмоефекту основних зарядів від охоронних об'єктів. Після вибухового відпрацювання ближніх блоків утворюється траншея з боку об'єктів, що охороняються, що знижує сейсмобезпеку ведення вибухових робіт на дальніх блоках. Принцип розташування зарядів у сітці такий, що відстань між зарядами, які вибухають паралельно системі вертикальних тріщин відносилась до відстані між самими цими рядами відповідно до коефіцієнта анізотропії k а. Також за рахунок екранування сейсмічних хвиль за допомогою попередньо створеної зруйнованої зони за допомогою врубу на фланзі блока, можливо досягти зниження сейсмоколивань. Таким чином, орієнтуючи врубову зруйновану зону у напрямі району, в якому розташований об'єкт, що охороняється, можливо зменшити в 1,5-2 рази сейсмонебезпечну відстань у вказаному напрямі. В результаті застосування даного способу підвищується рівномірність подрібнення, зменшується діаметр середнього куска, практично відсутні заколи в тил масиву, виключаються викиди гірської маси на верхню площадку уступу. Крім цього, зменшується радіус зони, небезпечної по розльоту осколків породи. Джерела інформації: 1. Ф.И. Кучерявый, Э.И. Ефремов, Ю.Ф. Кучерявый, Б.Н. Мяделец /Госком. СССР по делам изобр. и откр 2476203, 1979. 2. Бойко В.В. Національний стандарт України. Проведення промислових вибухів. Норми сейсмічної безпеки. / Бойко В.В., Воротеляк В.Є., Воротеляк Г.А. Кузьменко А.О. та ін // ДСТУ 4704:2008. К: Держспоживстандарт України. -2009.-11 с. 2 UA 93234 U 5 10 15 20 25 3. Ремез Н.С. Моделирование процессов взаимодействия волновых полей при взрыве цилиндрических зарядов в горных породах/ Н.С. Ремез, В.В. Бойко, Ю.А. Ященко// Вісник НТУУ "КПІ". Серія "Гірництво". -2009. - Вип. 18. - с. 10-17. 4. Кучерявый Ф.И., Олейников А.С., Волов А.Т. "Многорядное короткозамедленное взрывание на карьерах строительных материалов" -Издательство "Будівельник" Киев 1975. - с. 49-51. 5. Бойко В.В. Проблеми сейсмічної безпеки вибухової справи у кар'єрах України. / Бойко В.В. // - Монографія. - К.: ТОВ "Видавництво Сталь", 2012.-234 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб сейсмобезпечного короткосповільненого підривання в тріщинуватих гірських породах, який включає застосування короткосповільненої схеми комутації зарядів вибухової речовини з орієнтацією фронтальної площини руйнівного блока паралельно простяганню однієї із двох взаємно перпендикулярних систем вертикальних тріщин, який відрізняється тим, що орієнтують фронтальну площину руйнованого блока паралельно направленню переважного розповсюдження енергії вибуху в тріщинуватому гірському масиві, таким чином, щоб утворений вруб створював з існуючою основною системою вертикальних тріщин гострий кут, а наступні вибухи формують із зарядів, які створюють ряди паралельно цій системі тріщин. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що інтервал сповільнення зарядів між сусідніми рядами приймається не менше 20 мс, ніж сумарний час ініціювання всіх зарядів в середині ряду, а окремі заряди цього ряду можуть вибухати миттєво або короткосповільнено зі сповільненням у межах спрацювання системи ініціювання. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відстані свердловин в ряді, які вибухають паралельно системі вертикальних тріщин повинні належати до відстані між самими рядами, відповідно коефіцієнту анізотропії породи. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що від вибуху врубових зарядів в початковий момент часу утворюється на фланзі блока екран в напрямку, протилежному від вибуху. 3 UA 93234 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4