Спосіб виконання буровибухових робіт

Реферат: Спосіб виконання буровибухових робіт включає буріння у вибуховому блоці вертикальних свердловин, з розташуванням їх рядами, паралельними верхній бровці уступу, заряджання їх вибуховою речовиною, монтаж вибухової мережі і підривання. В блоці розташовують, крім того, вздовж паралельних ліній, перпендикулярних рядам свердловин і верхній бровці уступу, з відстанню між лініями (А), що дорівнює паспортному значенню відстані між свердловинами в ряду для порід, що руйнуватимуться, а всі ряди розбивають на групи: по три або ж по два у групі, при цьому масу зарядів у першому ряду в групі вибирають згідно паспортним значенням, а у двох, або ж одному із інших рядів в групі, зменшеної маси на 12-40 %, при цьому підривання починають із флангового заряду останнього ряду в першій групі, після чого підривають через 15-25 мс фланговий заряд розташований перед першим в напрямку до верхньої бровки уступу, а слідом ще через 15-25 мс, повноцінний заряд у першому ряду групи, після чого підривають заряд, наступний в останньому ряду першої групи через 30-60 мс після першого, після чого все повторюється, від цього заряду, до розташованого перед ним у другому ряду, а надалі і до заряду у першому ряду і так групами по три (або ж два) заряди продовжується відпрацювання, поки не скінчаться заряди в першій групі із трьох (двох) рядів, коли ж відпрацювання зарядів в першій групі рядів накопичить більше 120 мс часу, починають включати у відпрацювання заряди із другої групи, знову ж із флангового заряду і останнього ряду в наступній групі і так послідовно, аж поки не скінчаться усі заряди у наступній групі, або ж у всьому вибуховому блоці. UA 106160 U (12) UA 106160 U UA 106160 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничого виробництва, а саме до руйнування гірських порід вибухом. Запропонований спосіб виконання буровибухових робіт (БВР) може бути використаний при вибуховому підриванні уступів гірських порід для зменшення повітряної та сейсмічної хвиль під час вибуху, більш економного витрачання вибухових речовин (ВР) при виконанні БВР. Технічний результат від використання корисної моделі полягає у тому, що у підривному блоці зменшується загальна витрата ВР, а під час вибуху менш інтенсивними є повітряна і сейсмічна хвилі, а також зменшується загальна вартість виконання БВР. Найбільш близьким аналогом є спосіб виконання буро-вибухових робіт, який передбачає буріння свердловин з розташуванням їх рядами уздовж верхньої бровки уступу, заряджання їх (ВР). (див. Нормативный справочник по буровзрывным работам. ИЗД. 4, перераб. и доп., М. "Недра", 1975. 431 с. Авт. Ф.А. Авдеев, В.Л. Барон, И.Л. Блейман, и др., С. 85-86). Однак, цей спосіб характеризується великою питомою витратою ВР на подрібнення порід, а тому підвищеною вартістю робіт. Задачею корисної моделі є удосконалення способу виконання буровибухових робіт, в якому, шляхом зменшення частки енергії на переміщення та розкидання порід в процесі вибуху, за рахунок узгодженої дії у просторі і часі зарядів із зменшеним показником дії вибуху (0,4-0,65) разом із зарядами нормального розпушування (0,55-0,90), досягається краще використання потенційної енергії ВР на дроблення порід і зменшення вартості виконання БВР. При цьому, як відомо, показник дії вибуху, це відношення радіуса воронки розпушення до глибини закладання заряду. Для вирішення задачі корисної моделі відомий спосіб виконання буровибухових робіт включає буріння у підривному блоці вертикальних свердловин щонайменше трьома або ж п'ятьма, або ж більшою кількістю рядів свердловин, паралельних верхній бровці уступу, заряджання їх вибуховою речовиною (ВР), монтаж вибухової мережі і підривання. Згідно з корисною моделлю свердловини в блоці розташовують, крім того, уздовж паралельних ліній, перпендикулярних рядам свердловин і верхній бровці уступу, з відстанню між лініями (А), що дорівнює паспортному значенню відстані між свердловинами в ряду, для порід, що руйнуватимуться, крім того, ряди свердловин об'єднують у групи, і в першій групі, як правило три ряди свердловин, а в інших - не критично, три або ж два, а масу зарядів у першому ряду в кожній із груп приймають згідно паспортним значенням, а масу зарядів в свердловинах наступних рядів (Qнаст) у групах - формують зменшеною на 12-40 %, до того ще й пропорційною опору по підошві перед першим рядом свердловин, а саме, кг: 0,225·(W 1-W 2)·A·Hy·q≤ Qнаст ≤0,55·(W 1-W 2)·A·Hy·q, де W 1 - опір по підошві перед першим рядом зарядів у першій групі, м; W 2 - відстань між рядами свердловин, м; Ну - висота уступу, м; А - відстань між свердловими зарядами в ряду, м; 3 q - питома витрата ВР, кг/м . Крім того, підривання починають із флангового заряду останнього ряду у першій групі рядів, після чого, через 15-25 мс, підривають фланговий заряд у попередньому ряду, а слідом, ще через 15-25 мс, фланговий, але повноцінний заряд у першому ряду цієї ж групи, чим завершують відпрацювання флангових зарядів в першій групі рядів, створивши умови для переходу до відпрацювання зарядів, які поруч розташовані із фланговими. Звернемо увагу на те, що ініціювання розпочинається із глибини блока - із флангового заряду у третьому ряду, продовжуючи процес через сповільнення до заряду у другому і надалі, через сповільнення до заряду у першому ряду. Такий порядок спрацювання зарядів забезпечує послідовне посилання хвильового удару до укосу уступу, спочатку від заряду у третьому ряду, потім - від заряду у другому, завершуючи процес повноцінним зарядом у першому ряду. Ці три заряди своїми послідовними діями в одному напрямку створюють атаку на збільшене значення ЛОПП перед першим рядом свердловин. У наступній групі рядів, після першої, опір по підошві фактично дорівнює параметру сітки розташування свердловин (W 2), а тому не створює проблем для його здолання, що дозволяє застосовувати в цій групі два ряди свердловин, хоча за потреб інших умов на вибуховому блоці може бути і три. Корисна модель пояснюється схемою, на фіг. 1 наведено поперечний переріз уступу. На фіг. 2 зображено план (вид зверху), об'єкти на якому, геометрично пов'язані з їх відтворенням на поперечному перерізі. Спосіб реалізують наступним чином. Поперечний переріз уступу висотою (Ну), має нижню бровку уступу 1, його укіс 2, і верхню бровку 3, а також ряди свердловин, починаючи від укосу уступу: перший 4, другий 5, третій 6, четвертий 7, п'ятий 8. 1 UA 106160 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У зображеному випадку маємо в першій групі - три ряди, а у другій - два. При цьому перша група, як правило, із трьох рядів, оскільки вона розташована біля укосу уступу, характерна особливість якого - мінливість кута укосу, обумовлена мінливістю геологічної структури порід, яка призводить до збільшення значень лінії опору по підошві ЛОПП (W 1) перед першим рядом свердловин, створюючи задачі для його здолання. Даний спосіб здолання завищених значень ЛОПП полягає у зміненні порядку підривання зарядів відносно звичайно застосованого, який полягає в початку ініціації вибуху із свердловини у першому ряду, а, через інтервал сповільнення вже в другому, або ж знову у першому і т. ін. За такого порядку підривання відповідальність за здолання ЛОПП саме на свердловинах першого ряду. Між гірською породою підірваною свердловиною першого ряду і, через сповільнення - другого ряду, існує інтервал у просторі: вони рухаються практично незалежно, тому заряд другого ряду вже не може допомогти здоланню ЛОПП заряду у першому ряду. Ще одна важлива деталь відомого способу підривання. Після спрацювання заряду в першому ряду його пряма вибухова хвиля віддзеркалюється від укосу уступу із формуванням відбитої хвилі. Вони разом створюють рухомість дільниці гірських порід перед першим рядом у бік вільного простору (до укосу), але, при цьому, відбита хвиля з напругами розтягу на її фронті - знищує пряму хвилю із стискаючими напругами в її фронті. Таким чином, час дії прямої хвилі від заряду у першому ряду дуже обмежений, обмежені і можливості її дії. У другому ряду все повторюється, бо відокремлена першим рядом гірська порода створює новий укіс уступу, який використовується зарядом другого ряду таким же чином, як попередній укіс зарядом першого ряду. У всіх випадках маємо обмаль часу для проявлення можливостей прямої вибухової хвилі, а також і можливості квазі-статичної фази (поршневої дії) вибуху. Наступними позиціями на фіг. 2 пояснюється порядок підривання свердлових зарядів, який нами пропонується. В першу чергу підривають заряд 9 розташований в глибині блока у третьому ряду на одному із флангів блока. Відстань від заряду 9 до вільної поверхні укосу уступу втричі більше ніж для заряду у першому ряду у відомому способі, тому час дії прямої хвилі від заряду 9 також буде втричі більшим - створюються умови для більшого проростання тріщин під її впливом, збільшується ККД цього заряду. Повернемося до відбитої хвилі, яка, у відомому способі, знищуючи пряму, в той же час виконує значний обсяг тріщиноутворень в масиві, оскільки останній легше піддається утворенню тріщин напругами розтягуючими. Усе так, але ми все таки маємо зменшення часу дії вибуху на масив, а тому зменшуємо його ККД. Пряма хвиля від заряду 9 до укосу уступу підходить ослабленою фактом розподіленням напруг від заряду 9 на поверхні, радіус якої втричі більший, ніж для заряду у першому ряду. Розглянемо конкретику цифр. Нехай швидкість вибухової хвилі в масиві становить 4 км/с, ЛОПП = 8 м, відстань між рядами по 6 м. Час руху прямої хвилі від заряду у першому ряду до укосу складе 2 мс і повернення відбитої до зарядної порожнини також 2 мс, разом 4 мс. У даному варіанті відстань від заряду 9 до укосу уступу - 20 м, відповідно час руху до укосу прямої хвилі 5 мс, і в зворотному напрямку розтягуючої - 5 мс, разом 10 мс. Час спрацювання обох хвиль за запропонованим методом удвічі довший. Ще важлива деталь - довжина вибухових хвиль в гірських породах становить від 3 м в надміцних породах (типу гранітів, таконітів), до 9 м в слабких (типу крейди). З цього виходить, що у відомому способі відбита хвиля знищує пряму в зоні воронки її дроблення, а у запропонованому - в районі ЛОПП і негативно не впливає на подрібнення порід в районі дроблення зарядом 9. Пряма і відбита хвилі розосереджені у просторі і часі, їх енергія нікуди не зникає, а витрачається на знеміцнення масиву із більшим ККД. Саме тому масу заряду у свердловині 9 зменшують в залежності від міцності гірських порід від 12 до 40 %. Через 15-17 мс після заряду 9 спрацьовує заряд 10 у другому ряду у момент часу, коли відбита хвиля сформована зарядом 9 уже пройшла повз нього, тому не може нічим йому нашкодити. Від заряду 10 до укосу уступу відстань 12 м, тому пряма хвиля рухатиметься до нього 3 мс, і наноситиме другий удар по укосу уступу, а звідти зворотня до зарядної порожнини 10 також 3 мс, разом 6 мс. Знову ж таки відбита хвиля ця знищуватиме пряму за межами воронки дроблення заряду 10, тому і в цьому разі ми зменшуємо масу заряду 10. Підривання заряду 11 може виконуватись за різними сценаріями в залежності від виробничої ситуації, що складається в зоні розташування вибухового блока. За звичайних умов підривається через 1517 мс після спрацювання попереднього заряду, наносячи третій удар вибуховою хвилею по укосу уступу. Така спрямована атака із трьох послідовних ударів вибуховими хвилями у режимі додавання дозволяє збільшити значення ЛОПП, яке успішно долається. Окрім зазначеного, виникають ситуації необхідності збереження будь яких промислових об'єктів, що потребує радикального зменшення ширини розвалу (наявність промислового автошляху, електропідстанції, тощо). В таких складних ситуаціях треба збільшувати час 2 UA 106160 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сповільнення для зарядів у першому ряду з такого розрахунку, щоб гірські породи зруйновані зарядами 9 і 10 почали піднімати породу у повітря, створюючи новий вільний простір, "конкурент" укосу уступу, він буде ближчим на декілька метрів до заряду 11, ніж укіс уступу. Розрахунок повинен враховувати, щоб на момент підходу прямої хвилі до вільної поверхні "конкурента", вона вже існувала і випередила орієнтацію руху гірських порід зруйнованих зарядом 11 в бік місць колишнього розташування зарядів 10 і 9. В цій ситуації маємо випадок керування вибухом в режимі зарядів викидання, бо запропонований спосіб виконання БВР, який передбачає початок ініціювання зарядів із глибини вибухового блока, надає нам таку можливість, в той же час у випадку відомого способу виконання робіт така можливість значно обмежена і більш ускладнена. Враховуючи все викладене, масу зарядів (Q) визначауть за виразом: 2 0,6·W 1·q·Hy A≤ Qнаст ≤0,88·W 2·q Hy·W 2 , кг, в якому W 1 - лінія опору по підошві перед першим рядом свердловин (ЛОПП), м; W 2 - параметр сітки розташування свердловин, м; 3 q - питома витрата ВР, кг/м ; Ну - висота уступу, м. Інтервали сповільнень в звичайних умовах виконання робіт між зарядами: 9; 10; 11, а також в наступній групі з трьох зарядів: 12; 13; 14, а також в наступних двох групах: 15, 16, 17 і 18, 19, 20, а також в групах з двох зарядів 21, 22, 23, 24 і 25, 26 приймати в межах: 15-17 мс. Між означеними вище групами зарядів, інтервал сповільнення слід приймати: 40-60 мс. В умовах необхідності збереження промислових об'єктів за рахунок зменшення ширини розвалу, майже все залишається як описано вище, окрім зарядів першого ряду, які слід підривати через інтервал сповільнення 40-60 мс. Реалізацію способу виконання буровибухових робіт розглянемо на прикладі блока № 75, розташованого на гор. - 115/-130 м Першотравневого кар'єру ПАО "ПІВНГЗК" і підірваного 26.06.2015 р. Перед цим блоком розташована магістральна автодорога, по якій безперервно рухаються порожні і завантажені автосамоскиди. На фіг. 2 представлено інтервали сповільнень, які використовувались під час монтажу вибухової мережі. Початок ініціювання у блоці виконували із флангового заряду 9 у третьому ряду свердловин, біля устя свердловини 9 було розташовано з'єднувальний блок з інтервалом сповільнення Δt1=0 мс. Від свердловини 9 імпульс було передано до свердловини 10, біля устя якої встановлено з'єднувальний блок з інтервалом сповільнення 15 мс. Надалі імпульс передано до свердловини 11, розташованої у першому ряду біля укосу уступу. Згідно опису технічного рішення поблизу нижньої бровки укосу знаходяться декілька нижче розташованих укосів без робочих площадок, за якими технологічна автомагістраль, яку необхідно зберегти від засипання вибуховим розвалом блока № 75. Якщо підривання виконувати послідовно звичайним способом, то вибуховий розвал упаде на згадані вище укоси і посунеться на автомагістраль. Перед кожним із зарядів у першому ряду гірської породи достатньо щоб засипати автодорогу. У вищевикладеному описі цього технічного рішення наведена ідея збереження технологічних об'єктів від засипання їх розвалом. Для цього заряд у свердловині 11 підриватимуть через 60 мс. За такий великий час сповільнення заряди у свердловинах 9 і 10 почнуть піднімати породу у повітря, утворюючи вільний простір "конкурент" реальному укосу уступу, який до того буде розташований до заряду 11 ближче, ніж реальний укіс. В процесі вибуху заряду 11 вибухова хвиля, яка рухається з великою швидкістю (4 м/мс) нанесе удар по реальному укосу уступу, але цей удар зміниться поршневим тиском продуктів детонації (ПД), які діють набагато повільніше і "відчують" зменшений опір штовхаючої дії ПД у напрямку до вільної поверхні "конкурента", тому переорієнтують переміщення зруйнованих порід у бік раніше підірваних зарядів 10 і 9 - магістраль автошляху отримала захист. Після спрацювання заряду 11 наступний імпульс з інтервалом сповільнення 60 мс подається до заряду 12 у третьому ряду свердловин, розташованому поряд із першочергово підірваним зарядом 9. Надалі, як і в першій групі із трьох зарядів, імпульс подається через 15 мс до заряду 13, а потім через 60 мс до заряду 14. Знову інтервал сповільнення 60 мс переорієнтовуватиме рух вибухового розвалу у бік раніше підірваних зарядів 13 і 12, щоб захистити автомагістраль. Надалі маємо повтор ситуації: заряд 15 - через 60 мс, за ним: 16 - через 15 мс, і 17 - через 60 мс. Надалі відпрацювання трьох перших рядів свердловин йтиме аналогічним чином, але від заряду 15 надалі імпульс йтиме не тільки у два боки: до зарядів 16 і 17, але також у третій бік до заряду 21, що на фланзі п'ятого ряду свердловин. Сповільнення до нього складеться, як сума інтервалів: 60 мс + 60 мс + 10 мс (це 20 м хвилеводу від свердловини 15 до свердловини 21) = 130 мс. Від заряду 21 імпульс розповсюджуватиметься до заряду 22, який буде підірвано через 15 мс. Після завершення описаного детонація розповсюджуватиметься по трьох рядах 3 UA 106160 U свердловин, що ближче розташовані до укосу уступу, як це описано вище, а з деяким відставанням по двох рядах, починаючи із зарядів 21 і 22. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 Спосіб виконання буровибухових робіт, який включає буріння у вибуховому блоці вертикальних свердловин, з розташуванням їх рядами, паралельними верхній бровці уступу, заряджання їх вибуховою речовиною, монтаж вибухової мережі і підривання, який відрізняється тим, що загальна кількість рядів свердловин повинна бути не менше трьох, а також усі свердловини в блоці розташовують, крім того, вздовж паралельних ліній, перпендикулярних рядам свердловин і верхній бровці уступу, з відстанню між лініями (А), що дорівнює паспортному значенню відстані між свердловинами в ряду для порід, що руйнуватимуться, а всі ряди розбивають на групи: по три або ж по два у групі, при цьому масу зарядів у першому ряду в групі вибирають згідно паспортним значенням, а у двох або ж одному із інших рядів в групі, зменшеної маси на 1240 %, при цьому підривання починають із флангового заряду останнього ряду в першій групі, після чого підривають через 15-25 мс фланговий заряд розташований перед першим в напрямку до верхньої бровки уступу, а слідом, ще через 15-25 мс, повноцінний заряд у першому ряду групи, після чого підривають заряд, наступний в останньому ряду першої групи, через 3060 мс після першого, після чого все повторюється, від цього заряду до розташованого перед ним у другому ряду, а надалі і до заряду у першому ряду і так групами по три (або ж два) заряди продовжується відпрацювання, поки не скінчаться заряди в першій групі із трьох (двох) рядів, коли ж відпрацювання зарядів в першій групі рядів накопичить більше 120 мс часу, починають включати у відпрацювання заряди із другої групи, знову ж із флангового заряду і останнього ряду в наступній групі і так послідовно, аж поки не скінчаться усі заряди у наступній групі, або ж у всьому вибуховому блоці. 4 UA 106160 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5