Спосіб формування бортів уступів в кар’єрі на кінцевому їх контурі в породах обмеженої міцності

Реферат: Спосіб формування бортів уступів в кар'єрі на кінцевому їх контурі, в породах обмеженої міцності (f  2  12) , що включає буріння глибоких вертикальних свердловин на всю висоту уступу з перебуром уздовж проектного контуру на паспортній відстані між ними для цих порід, формування в них зарядів, монтаж вибухової мережі і підривання, екскавацію підірваних порід. Ряд контурних свердловин вибурюють не доходячи до самого контуру із зміщенням у сторону виробленого простору кар'єру на відстань L , м. UA 78874 U (12) UA 78874 U UA 78874 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до гірничого виробництва, а саме до формування бортів уступів на кінцевому їх контурі в кар'єрі. Спосіб формування бортів уступів може бути використаний при контурному підриванні з метою підвищення стійкості сформованих укосів уступів на кінцевому контурі в породах обмеженої міцності (f  2  12) . Технічним рішенням вибраним як прототип є спосіб формування бортів уступів на кінцевому контурі з розташуванням контурних свердловин безпосередньо на кінцевому контурі. Отримання рівного і найменш порушеного укосу досягається попереднім утворенням щілини шляхом вибухового подрібнення дільниць масиву порід між контурними свердловинами. Глибину контурних свердловин приймають рівною глибині зарядів рихлення. Заряд контурних свердловин являє собою гірлянду із розосереджених патронів вибухової речовини (ВР), наприклад, амоніту №6 ЖВ. прив'язаних до детонуючого шнура (ДШ), або ж шланговий заряд і підривають їх з випередженням відносно вибухового технологічного блоку на 50-100 мсек. (Б.Н. Кутузов, Взрывные работы: М., Недра, 1988. - стр. 250-251). Недоліком відомого способу є порушення законтурного массиву в породах обмеженої міцності (f  2  12) навіть зарядами невеликої маси. Задачею корисної моделі є удосконалення способу формування бортів уступів в кар'єрі на кінцевому їх контурі в породах обмеженої міцності (f  2  12) , в напрямку зменшення порушеності законтурного масиву гірських порід і збільшення їх стійкості, за рахунок розташування ряду контурних свердловин на регламентованій відстані перед проектним контуром. Технічний результат від використання корисної моделі полягає в тому, що формування бортів уступів в кар'єрі на кінцевому їх контурі в породах обмеженої міцності (f  2  12) забезпечується в непорушеному вибухом контурного ряду масиві, чим досягається більша їх стійкість і більш безпечні умови роботи на нижче розташованих горизонтах кар'єру. Поставлена задача вирішується, способом формування бортів уступів в кар'єрі на кінцевому їх контурі в породах обмеженої міцності (f  2  12) , що включає буріння глибоких вертикальних свердловин на всю висоту уступу з перебуром уздовж проектного контуру на паспортній відстані між ними для цих порід, формування в них зарядів, монтаж вибухової мережі, підривання гірських порід вибухового блоку, що межує з контурним рядом і наступну екскавацію підірваних порід. Згідно з корисною моделлю, ряд контурних свердловин вибурюють недоходячи до самого контуру із зміщенням у сторону виробленого простору кар'єру на відстань L, m, яку розраховують за формулою: L  3,5  0,2  f,м, де: f - значення коефіцієнта міцності за шкалою проф. М.М. Протодьяконова в межах 8-12; крім того, між глибокими свердловинами, саме по середині між ними вибурюють короткі свердловини довжиною h, яку встановлюють із співвідношення: 25  dсв  h  0,3  Hy , м, де: dсв - діаметр свердловин, що застосовуються, м; H y - висота уступу, м; а в глибоких свердловинах застосовують заряди без забивки масою 40 (Q1): 0,02  f  B  A  Hy  Q1  0,03  f  B  A  Hy , кг, 45 м; де: B - відстань між контурним рядом і рядом технологічного блока, ближнім до контурного, A - відстань між глибокими контурними свердловинами в ряду, м; H y - висота уступу, м; (0,02  f  0,03  f ) - значення питомої витрати ВР для глибоких свердловин контурного ряду, кг/м ; а в коротких свердловинах контурного ряду формують заряди із забивкою, масу яких ( Q 2 ) визначають за формулою: 0,018  f  B  A  h  Q2  0,02  f  B  A  h,кг , 3 де: (0,018  f  0,02  f ) - значення питомої витрати ВР для коротких свердловин, кг/м ; h глибина коротких свердловин, м. 3 50 1 UA 78874 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При цьому, бойовики у вигляді шашок - детонаторів з вмонтованими в них КД Із хвилеводами неелектричної системи ініціювання типу НОНЕЛЬ, розташовують у всіх свердловинах контурного ряду і під'єднують до єдиної магістралі детонуючого шнура (ДШ), і підривають в першу чергу, а по завершенню спрацювання контурного ряду, через інтервал сповільнення 100-150 мсек, підривають заряди рихлення в технологічній частині блоку, що межує із рядом контурних свердловин, і для яких вибухова мережа сформована лише засобами ініціювання системи типу НОНЕЛЬ, а потім виконують екскавацію всіх порушених вибухом гірських порід до самого кінцевого контуру. Корисна модель ілюструється схемами на фігурах 1; 2; 3. На фіг. 1 наведено план розташування вибухового блоку, в якому 1 - нижня бровка уступу, що відпрацьовується, 2 - укіс цього уступу, 3 - верхня бровка цього уступу, 4 - технологічні свердловини із зарядами рихлення на блоку, 5 - глибокі свердловини контурного ряду, 6 - короткі свердловини контурного ряду, 7 нижня бровка укосу проектного контуру, 8 - верхня бровка укосу проектного контуру, 9 електродетонатор (ЕД), що подає первісний імпульс до вибуху, 10 - детонуючий шнур (ДШ), що сприймає імпульс ЕД - 9 і передає його хвилеводам - 11 неелектричної ініціюючої системи типу НОНЕЛЬ, 12 - піротехнічне реле, розташоване в мережі ДШ - 10 з інтервалом сповільнення 100150 мсек, що забезпечує початок спрацювання технологічних свердловин із зарядами рихлення після повного спрацювання зарядів 5 і 6 у контурному ряду, 13 - блоки з'єднувальні, що з'єднують хвилеводи - 11 і мають в собі капсуль детонатор (КД), який визначає поверхневе сповільнення у вибуховій мережі технологічної частини вибухового блоку і передає імпульс хвилеводам, які до нього приєднані. На фіг. 2 наведено поперечний переріз (1-1) вибухового блока, виконаний по лінії технологічних свердловин із зарядами рихлення - 4 і глибокої контурної свердловини - 5, на якому вибухова мережа умовно не показана, оскільки самим перерізом порушена логіка цієї мережі. На перерізі (1-1) 1 - нижня бровка уступу, що відпрацьовується, 2 - укіс уступу, сформований під кутом =67°, характерним для порід, що відпрацьовуються, 3 - верхня бровка цього укосу, 4 - технологічні свердловини із зарядами рихлення на блоку, 5 - глибока свердловина контурного ряду, 7 - нижня бровка укосу проектного контуру, який сформовано під проектним кутом =60°, 8 - верхня бровка цього укосу, 14 - заряди рихлення в технологічних свердловинах - 4, над якими розташована забивка - 15, а в контурній глибокій свердловині - 5 розташовано заряд заощадливий - 16 і над ним повітряна порожнина - 17, а також хвилеводи 11 системи типу НОНЕЛЬ, що ведуть до бойовиків - 18, які розташовані у всіх зарядах. На фіг. 3 показано переріз вибухового блока по контурному ряду, в якому, 5 - глибокі свердловини, а 6 - свердловини короткі, при цьому в глибоких свердловинах - 5 розташовані заощадливі заряди - 16, над якими розташовані повітряні порожнини - 17, а в коротких свердловинах - 6, також заощадливі заряди 19 і над ними забивка 20, крім того, у всіх зарядах контурного ряду розташовані хвилеводи - 11, які від ДШ - 10 ведуть до бойовиків - 18. Корисна модель реалізується наступним чином: під час укладання проекту буровибухових робіт, в тій частині уступу, що знаходиться поблизу (30-40 м) проектного контуру, у майбутньому вибуховому блоці (фіг. 1), який обмежений укосом уступу - 2, з нижньою бровкою - 1, та верхньою - 3, закладають ряди свердловин - 4, в яких будуть розташовані заряди рихлення, а також ряд контурних свердловин, який складається із глибоких свердловин - 5 і коротких - 6. Цей ряд контурних свердловин закладають не доходячи до нижньої бровки проектного контуру на відстань (L), яку визначають за формулою: L  3,5  0,2  f,м, де: f - коефіцієнт міцності гірських порід за шкалою проф. М.М. Протодьяконова. Під час формування зарядів у всіх свердловинах контурного ряду встановлюють бойовики 18, що являють собою шашку детонатор із капсюлем детонатором (КД) в ній від яких (КД) хвилеводи - 11 ведуть до ДШ - 10, до якого приєднано ЕД -9, що подаватиме первинний імпульс до виконання вибуху. З моменту подання первинного імпульсу за допомогою ЕД - 9 до ДШ - 10, сам ДШ - 10 спрацьовує зі швидкістю 7000 м/сек., і, при цьому, подає імпульси до всіх хвилеводів - 11 контурного ряду, приєднаних до нього. За умов високої швидкості спрацювання ДШ - 10 умовно вважатимемо, що імпульс від нього до хвилеводів - 11 поступає миттєво і в результаті швидкість всіх процесів в контурному ряду буде обумовлюватись швидкістю проходження імпульсу хвилеводами - 11, яка дорівнює 2100 м/сек., і різницею висоти їх розташування в глибоких свердловинах - 5 і коротких - 6. В нашому випадку довжина коротких свердловин становить 4,5-5,0 м, а глибина закладання бойовиків - 18 у них - 4 м, довжина глибоких свердловин - 11 м, а глибина закладання бойовиків - 18 у них - 10 м. 2 UA 78874 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Нехай довжина хвилеводу - 11 від ДШ - 10 до устя свердловини складає - 1 м, тоді довжина хвилеводів - 11 до бойовиків - 18 в короткій і глибокій свердловинах відповідно: 4+1=5 м, а також: 10+1=11 м. Тоді, імпульс, отриманий хвилеводами - 11 надійде до бойовиків - 18 в коротких свердловинах через інтервал часу: 5/2,1 м/сек. = 2,38 мсек, а до бойовиків - 18 в глибоких: 11/2,1 м/сек.=5,24 мсек, тобто в глибоких свердловинах бойовики - 18 спрацюють на: 5,24-2,38=2,86 мсек пізніше, окрім того в коротких свердловинах у бойовиках - 18 встановимо внутрішньо свердлове сповільнення КД - 475 мсек, а у бойовиках глибоких свердловин внутрішньо свердлове сповільнення КД - 500 мсек, тому різниця у часі в спрацюванні цих бойовиків складатиме: (500-475)+2,86=27,86 мсек, тобто майже 28 мілісекунд. Швидкість розповсюдження вибухової хвилі напруг в породах міцністю f  (2  12) складає від 1,8 до 2,8 м/сек., а середнє значення становитиме 2,3 м/сек, Виходить, що від зарядів - 19 у коротких свердловинах хвилі напруг підійдуть з двох сторін до повітряного проміжка в глибоких свердловинах через інтервал часу: 3,5 м/2,3 м/сек.=1,52 мсек, ще через 2-3 мсек повітряні порожнини - 17 у глибоких свердловинах будуть запресовані гірською породою, утворивши міцний корок на глибині 4 м, тому продукти детонації від спрацювання зарядів - 16 в глибоких свердловинах будуть деякий час затиснуті між корком і дном свердловини і, не маючи можливості миттєво прорватись в атмосферу, віддаватимуть додаткову частку енергії на утворення магістральної тріщини між свердловинами уздовж лінії контурного ряду. Цьому процесу утворення магістральної тріщини уздовж контурного ряду сприятимуть заряди - 19 у коротких свердловинах. В той же час, детонація по ДШ - 10, огинає вибуховий блок, і досягає місця, де встановлено піротехнічне реле - 12 із інтервалом сповільнення - 100 мсек, а, після цього сповільнення 100 мсек, до відрізка ДШ - 10, який розташовано за піротехнічним реле - 12, до якого приєднано хвилевід - 11, котрий передає імпульс з'єднувальному блоку - 13, що біля устя свердловини - 4 у першому ряду, найближчої в цьому місці до ДШ - 10. В цьому з'єднувальному блоці - 13 встановлено КД з поверхневим інтервалом сповільнення - 0, а на дні цього заряду рихлення - 14 у бойовику - 18 встановлено внутрішньо свердлове сповільнення номіналом - 500 мсек. Надалі, після спрацювання цього заряду рихлення - 14, монтаж вибухової мережі в технологічній частині блоку формують згідно прийнятим паспортам виконання вибухових робіт на конкретному кар'єрі. В нашому прикладі вибухову мережу сформовано таким чином, що заряди рихлення - 14 спрацьовують за діагональною схемою, що не є обов'язковим принципом. Це добре відстежується на фіг. 1: першим спрацьовує у технологічній частині блока крайній заряд з інтервалом сповільнення 0, потім два сусідні з ним заряди у першому і другому ряду, через інтервал сповільнення 25 мсек, надалі спрацьовують три заряди у першому, другому і третьому рядах через інтервал сповільнення 50 мсек. В подальшому розвиток процесу продовжується одночасовим підриванням зарядів, з формуванням із них діагональних рядів, аж поки не спрацюють всі заряди рихлення в технологічних свердловинах - 4. Приклад конкретного виконання корисної моделі наведено на блоці № 37, що розташований на гор. - 60 м в кар'єрі Північний ГЗКу "Укрмеханобр" ПАО "Маріупольський МК ім. Ілліча". В цьому блоці розташовано 5 рядів свердловин, з яких останній є контурним. Гірські породи кварцити гематито-мартитові з коефіцієнтом міцності f=10-12 формують вибуховий блок. Сітка технологічних свердловин складає 7×7 м, між глибокими контурними свердловинами відстань також 7 м. Глибина технологічних свердловин, а також глибоких контурних складає 11 м. Між глибокими контурними свердловинами вибурено короткі контурні свердловини глибиною 5 м. 3 Загальний об'єм підірваних гірських порід 60,3 тис. м . Відстань від контурного ряду до нижньої бровки проектного контуру становить: L  3,5  0,2  f  3,5  0,2  11  3,5  2,2  13 м. , Маса зарядів рихлення в технологічних свердловинах прийнята згідно паспорту - 270 кг; а в глибоких контурних свердловинах, за розрахунком: 0,02  f  7  7  10  Q1  0,03  f  7  7  10,кг , тобто: 0,025  11 7  7  10  135 кг . За розрахунком, також і в коротких контурних свердловинах: 0,018  f  7  7  5  Q2  0,02  f  7  7  5,кг ; тобто: 0,019  11 7  7  5  51,2 кг  50 кг . По завершенню зарядних робіт і монтажу вибухової мережі згідно опису корисної моделі було підірвано ЕД - 9, чим подано імпульс до ДШ - 10, від якого спрацювали хвилеводи - 11, що ведуть до зарядів масою 135 кг у глибоких контурних свердловинах з повітряною порожниною над ними, а також до зарядів масою 50 кг у коротких контурних свердловинах із забивкою із дрібного щебеню. При цьому, заряди у коротких контурних свердловинах спрацювали раніше на 28 мсек ніж заряди у глибоких, тому хвилі від зарядів 50 кг, у гірських породах 3 UA 78874 U 5 10 розповсюджуючись, запресували повітряні порожнини у глибоких свердловинах на висоті 5 м, чим спричинили ефект зачинення продуктів детонації від зарядів 135 кг, пролонговану їх дію по всій довжині заряду, а також повітряного проміжку і, разом із зарядами 50 кг, що раніше спрацювали, утворили потужну магістральну тріщину уздовж контурного ряду. В подальшому, знову ж таки від ДШ, але вже після спрацювання реле з інтервалом 100 мсек, відпрацювали всі заряди рихлення масою по 270 кг, за діагональною схемою вибухової мережі, як це зображено на фіг. 1. По завершенню буро вибухових робіт виконали екскавацію розрихлених гірських порід, не тільки до межі контурного ряду, але і до проектного контуру. Таким чином, згідно запропонованому способу формування бортів уступів в кар'єрі на кінцевому їх контурі в породах обмеженої міцності (f  2  12) , який оформлено як корисну модель, була утворена потужна магістральна тріщина, яка обмежила руйнівну дію зарядів рихлення технологічної частини блока на законтурний масив гірських порід обмеженої міцності. В той же час, запропонована і виконана екскавація гірських порід за межі контурного ряду на 1,3 м дозволила сформувати більш стійкий укіс на межі проектного контуру. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Спосіб формування бортів уступів в кар'єрі на кінцевому їх контурі, в породах обмеженої міцності (f  2  12) , що включає буріння глибоких вертикальних свердловин на всю висоту уступу з перебуром уздовж проектного контуру на паспортній відстані між ними для цих порід, формування в них зарядів, монтаж вибухової мережі і підривання, екскавацію підірваних порід, який відрізняється тим, що ряд контурних свердловин вибурюють не доходячи до самого контуру із зміщенням у сторону виробленого простору кар'єру на відстань L , м, яку розраховують за формулою: L  3,5  0,2  f,м, де: f - значення коефіцієнта міцності за шкалою проф. М.М. Протодьяконова в межах 8-12, крім того, між глибокими свердловинами, саме по середині між ними, вибурюють короткі свердловини довжиною h , яку встановлюють із співвідношення: 25  dсв  h  0,3  Hy ,м, де: dсв - діаметр свердловин, що застосовуються, м; H y - висота уступу, м; а в глибоких свердловинах застосовують заряди без забивки масою: 0,02  f  B  A  Hy  Q1  0,03  f  B  A  Hy , кг, 35 40 45 50 де: B - відстань між контурним рядом і рядом технологічного блока, ближнім до контурного, м; A - відстань між глибокими контурними свердловинами в ряду, м; H y - висота уступу, м; (0,02  f  0,03  f ) - значення питомої витрати ВР для глибоких свердловин контурного ряду, 3 кг/м ; а в коротких свердловинах контурного ряду формують заряди із забивкою, масу яких ( Q 2 ) визначають за формулою: 0,018  f  B  A  h  Q2  0,02  f  B  A  h,кг , 3 де: (0,018  f  0,02  f ) - значення питомої витрати ВР для коротких свердловин, кг/м ; h глибина коротких свердловин, м; при цьому, бойовики, у вигляді шашок-детонаторів з вмонтованими в них КД із хвилеводами неелектричної системи ініціювання типу НОНЕЛЬ, розташовують у всіх свердловинах контурного ряду і під'єднують до єдиної магістралі ДШ, і підривають в першу чергу, при цьому підривають таку кількість зарядів, яка за загальною масою не перевершить допустиму масу ВР за умовами сейсмічної безпеки, розділяючи заряди на групи сповільненнями по 20 мсек, а по завершенню спрацювання контурного ряду, через інтервал сповільнення 100-150 мсек, підривають заряди рихлення в технологічній частині блока, що межує із рядом контурних свердловин, і для яких вибухова мережа сформована лише засобами ініціювання системи типу НОНЕЛЬ, а потім виконують екскавацію всіх порушених вибухом гірських порід до самого кінцевого контуру. 4 UA 78874 U 5 UA 78874 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 6