Спосіб ведення буропідривних робіт на кар`єрах

Корисна модель відноситься до гірничої промисловості і може бути використана при веденні буропідривних робіт в умовах залізорудних кар'єрів при розробці родовищ корисних копалин. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним у якості найближчого аналога є спосіб ведення буропідривних робіт на кар'єрах, що включає буріння рядів вертикальних технологічних свердловин з поверхні вищележачого уступу гірських порід і буферних свердловин в останньому ряді в вертикальній площині із заданими технологічними параметрами відносно міцності порід, заряджання їх і підривання з формуванням контурної поверхні укосу цього уступу, одночасне буріння на новоутвореному нижчележачому уступі, таких самих вертикальних технологічних свердловин і приконтурного ряду свердловин подібних технологічним з відстанню між ними в ряду в два рази меншою відстані між технологічними свердловинами. Приконтурний ряд свердловин бурять такими як і ряди вертикальних технологічних свердловин, діаметром і глибиною рівною діаметру і глибині технологічних свердловин. Крім того відстань між буферними свердловинами в ряду приймають r1=0.1·f·r/n, глибиною h1=0.1·f·h/n і діаметром d1=0.1·f·d/2. Ряд буферних свердловин бурять на відстані від останнього ряду технологічних свердловин r2=0,1·f·r/2, свердловини в приконтурному ряді бурять на відстані r3=r/2. Технологічні параметри: f - коефіцієнт міцності порід по Протодьяконову; r - відстань між технологічними свердловинами, м; n кількість рядів технологічних свердловин; r1 - відстань між буферними свердловинами, м; h1 - глибина буферних свердловин, м; h - глибина технологічних свердловин, м; d - діаметр технологічних свердловин, м; d1 - діаметр буферних свердловин, м; r2 - відстань між рядом буферних свердловин і останнім рядом технологічних свердловин, м; r3 - відстань між свердловинами в приконтурному ряді, м. Усі технологічні параметри визначені емпірично в залежності від міцності порід. Завдяки цим параметрам диференційована енергія вибуху вертикальних буферних свердловин в вертикальній площині на уступі гірських порід і приконтурного ряду свердловин на новоутвореному нижчележачому уступі перерозподіляється так, що формується контурна поверхня без контурного підривання, але більш виположена, чим крутоспадна до горизонталі, та й ще з частковими заколами на уступі в глибину масиву [Україна, Патент №20063 А, 6 МПК Е21С 37/00; F42D 1/00, 1997]. Недоліками відомого способу є недостатня якість контурної поверхні укосу утвореного здвоєного уступу з недостатньою його стійкістю при достатньому питомому розходу вибухової речовини за рахунок вертикального буріння свердловин в приконтурній зоні уступу, як буферних свердловин в останньому ряді в вертикальній площині на уступі гірських порід, так і приконтурного ряду свердловин на новоутвореному нижчележачому уступі із технологічними параметрами одержаними емпірично в залежності від міцності порід шляхом можливості формування контурної поверхні укосу уступу недостатньо крутоспадної до горизонталі, а більш положистої з частковими заколами на уступі в глибину масиву. Формування контурної поверхні укосу утвореного здвоєного уступу здійснюється перерозподіленням енергії вибуху вертикальних буферних свердловин у вертикальній площині і приконтурного ряду вертикальних свердловин, що впливає на достатньо питомий розхід вибухової речовини. Крім того більша частина енергії заряду вибухової речовини витрачається на руйнування масиву нижче рівня підошви уступу, при цьому на дільниці між донними частинами буферних свердловин і технологічних свердловин останнього ряду вищележачого уступу утворюється зона деформуючих напруг, проникаючих за межі контуру укосу вищележачого уступу, що приводить до розвитку додаткової системи тріщин і відповідно до заколоутворенню у цій зоні і утруднює наступне формування контурної поверхні утворюваного здвоєного уступу, а це приведе до наступного руйнування масиву і порушенню контурної поверхні укосу здвоєного уступу. Причинами, що перешкоджають одержанню технічного результату прототипом корисної моделі, що заявляється, є: - буріння буферних свердловин у вертикальній площині на вищележачому уступі і приконтурного ряду свердловин вертикальними на нижчележачому уступі в приконтурній його зоні із технологічними параметрами, одержаними емпірично в залежності від міцності порід, заряджання свердловин і підривання, і внаслідок диференціальної енергії вибуху їх і перерозподілення її у вертикальній площині в приконтурній зоні уступу приводить до формування контурної поверхні укосу уступу недостатньо крутоспадної до горизонталі а більш положистої із системою тріщин і можливими частковими заколами на уступі в глибину масиву так як більша частина енергії заряду вибухової речовини витрачається на руйнування масиву нижче рівня підошви уступу. При цьому на дільниці між донними частинами буферних свердловин і технологічних свердловин останнього ряду вищележачого уступу утворюється зона деформуючих напруг, проникаючих за межі контуру укосу вищележачого уступу, що приводить до розвитку додаткової системи тріщин і відповідно до заколоутворенню у цій зоні і утруднює наступне формування контурної поверхні утворюваного здвоєного уступу, а це приведе до наступного руйнування масиву і порушенню контурної поверхні укосу здвоєного уступу. Це негативно вплине на стійкість укосу уступу із достатніми витратами на буріння і достатнім питомим розходом вибухової речовини з недостатньою якістю контурної поверхні укосу утвореного здвоєного уступу згідно заданих технологічних параметрів. Завданням корисної моделі є розробка способу ведення буропідривних робіт на кар'єрах, в якому шляхом забезпечення можливості направленого впливу енергії вибуху уздовж усієї площини укосу уступу послідовно спочатку після вибуху свердловин вищележачого уступу, потім після вибуху свердловин новоутвореного нижчележачого уступу з послідовним формуванням відповідно достатньо гладкої контурної поверхні крутоспадної до горизонталі укосу уступу-суцільної в одній площині укосу, утвореного здвоєного уступу з мінімальноможливими порушеннями цілісності масиву за межами контуру укосу уступу за рахунок похило-направленого буріння у приконтурній зоні укосу вище і нижчележачого уступів відповідно буферних свердловин і приконтурного ряду свердловин із заданими технологічними параметрами відносно міцності порід, досягають підвищення якості контурної поверхні укосу утвореного здвоєного уступу із зменшенням питомого розходу вибухової речовини і з забезпеченням його довготривалої стійкості і за рахунок цього покращується захист навколишнього середовища і з забезпеченням збереження промислових і цивільних об'єктів, і терміну їх експлуатації, прилягаючих до кар'єру і забезпечується можливість збільшення об'єму витягу корисних копалин при відробленні уступів із подальшим заглибленням кар'єру. Суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: - буріння рядів вертикальних технологічних свердловин з поверхні вищележачого уступу гірських порід і буферних свердловин в останньому ряді із за даними технологічними параметрами відносно міцності порід; - заряджання свердловин на вищележачому уступі; - підривання свердловин на вищележачому уступі з формуванням контурної поверхні укосу цього уступу і утворення нижчележачого уступу; - буріння на новоутвореному нижчележачому уступі таких же вертикальних технологічних свердловин і приконтурного ряду свердловин; - заряджання свердловин на нижчележачому уступі; - підривання свердловин на нижчележачому уступі з формуванням контурної поверхні укосу цього уступу і водночас спільної суцільної похилої контурної поверхні в одній площині укосу утвореного здвоєного уступу; - буріння буферних свердловин і приконтурного ряду свердловин похилими в напрямку виробленого простору під кутом α 75-80° до горизонталі з утворенням кута b=25-30° до вертикалі; - буріння буферних свердловин і приконтурного ряду свердловин діаметром d і глибиною h рівними відповідно 0,35-0,40 діаметра D і 0,85-0,90 глибини Н технологічних свердловин; - буріння буферних свердловин і приконтурного ряду свердловин з відстанню r між свердловинами рівною 1517 їх діаметра d і з відстанню r1 від останнього ряду технологічних свердловин - 20-22 діаметра d. Новими суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: - буріння буферних свердловин і приконтурного ряду свердловин похилими в напрямку виробленого простору під кутом α =75-80° до горизонталі з утворенням кута b=25-30° до вертикалі; - буріння буферних свердловин і приконтурного ряду свердловин діаметром d і глибиною h рівними відповідно 0,35-0,40 діаметра D і 0,85-0,90 глибини Н технологічних свердловин; - буріння буферних свердловин і приконтурного ряду свердловин з відстанню r між свердловинами рівною 1517 їх діаметра d і з відстанню r1 а від останнього ряду технологічних свердловин - 20-22 діаметра d. Таким чином, завдяки сукупності відомих і нових суттєвих ознак стало можливим здійснення причиннонаслідкового зв'язку між ними і одержаним технічним результатом. Завдяки тому, що буферні свердловини і приконтурний ряд свердловин бурять похилими в напрямку виробленого простору під кутом α=75-80° до горизонталі з утворенням кута b=25-30° до вертикалі, діаметром d і глибиною h рівними відповідно 0,35-0,40 діаметра D і 0,85-0,90 глибини Н технологічних свердловин з відстанню r між свердловинами рівною 15-17 їх діаметра d, і з відстанню r1 від останнього ряду технологічних свердловин 20-22 діаметра d, при вибусі заряду вибухової речовини (ВР) в буферних свердловинах, після закінчення процесу детонації, тиск газів вирівнюється по усій довжині буферних свердловин. В породі навколо кожної свердловини за рахунок енергії вибуху виникає хвиля стиску диференційно направлена переважно уздовж площини укосу вищележачого уступу і частково в напрямку виробленого простору. Порода за невеликий проміжок часу дуже стискується, роздавлюється і переходить в текучий стан, її частинки починають рухатись по радіальним напрямкам і диференційно змішуються переважно уздовж площини укосу уступу, а частково в напрямку виробленого простору, услід за фронтом хвилі стиску. Внаслідок цього навколо кожної буферної свердловини за рахунок направленої дії енергії вибуху утворюється зона пластичних деформацій диференційно направлена переважно уздовж площини укосу уступу і частково в напрямку виробленого простору, яка об'єднуючись з такими ж зонами суміжних буферних свердловин приводить до утворення контурної тріщини (щілини) по усій поверхні укосу уступу з відколом породного масиву в напрямку виробленого простору. При цьому в породі, оточуючій утворену щілину, практично не виникає деформуючих напружень. В глибину масиву порушення не поширюються, законтурний масив не розбитий проникними тріщинами, а зформована контурна поверхня укосу вищележачого уступу, буде достатньо гладкою, крутоспадною до горизонталі укосу уступу, непорушеною вибуховими роботами із забезпеченням довготривалої стійкості укосу уступу і зменшенням питомого розходу вибухової речовини. Так на знову утвореному нижчележачому уступі поряд з вертикальними технологічними свердловинами бурять приконтурний ряд свердловин, параметри яких аналогічні параметрам буферних свердловин вищележачого уступу, то при їх підриванні відбувається формування контурної поверхні укосу нижчележачого уступу аналогічно формуванню контурної поверхні укосу вищележачого уступу з утворенням єдиної суцільної контурної поверхні в одній площині укосу утвореного здвоєного уступу крутоспадної до горизонталі укосу під кутом більш 75° з мінімально-можливими порушеннями цілісності масиву за межами контуру площини цього укосу уступу, що підвищення якості контурної поверхні укосу утвореного здвоєного уступу із зменшенням питомого розходу вибухової речовини і з забезпеченням його довготривалої стійкості і за рахунок цього покращується захист навколишнього середовища із забезпеченням збереження промислових і цивільних об'єктів, і терміну їх експлуатації, прилягаючих до кар'єру і забезпечується можливість збільшення об'єму витягу корисних копалин при відробленні уступів із подальшим заглибленням кар'єру. У випадку, якщо буферні свердловини і приконтурний ряд свердловин бурять похилими в напрямку виробленого простору під кутом α>80° до горизонталі з утворенням кута b>30° до вертикалі, діаметром d і глибиною h відповідно більшою 0,40 діаметра D і 0,90 глибини Н технологічних свердловин з відстанню r між свердловинами більшою 17 їх діаметра d і з відстанню r1 від останнього ряду технологічних свердловин більшою 22 діаметра d, то при вибусі зарядів ВР в буферних свердловинах вищележачого уступу і свердловинах приконтурного ряду нижче лежачого уступу буде відбуваться значне розсіяння енергії вибуху на дільницях між суміжними свердловинами, з порушенням приконтурного масиву по ламаній лінії, при цьому вглиб масиву будуть проникати значні тріщини. Контурні поверхні укосу вищележачого і нижчележачого уступів та утворення єдиної суцільної контурної поверхні укосу утвореного здвоєного уступу зформується порушеною вибуховими роботами, нестійкою, що знизить її якість і стійкість укосу уступу, збільшиться питомий розхід ВР, викиди шкідливих речовин в атмосферу, а також знизиться можливість збереження промислових і цивільних об'єктів, термін їх експлуатації, які прилягають до кар'єру і буде недоцільним таким чином відроблювати уступи при подальшому заглибленні кар'єру. У випадку, якщо буферні свердловини і приконтурний ряд свердловин бурять похилими в напрямку виробленого простору під кутом α