Спосіб вибухового руйнування гірських порід у блоці уступу

1. Спосіб вибухового руйнування гірських порід у блоці уступу, що включає оббурювання декількома рядами свердловин, в яких сформовані розосереджені інертним проміжком на дві частини верхній і нижній заряди вибухової речовини (ВР), сумарна довжина яких рівна довжині нормованого паспортного заряду ВР суцільної конструкції, забивання гирлової частини свердловини інертним матеріалом, і який реалізують, наприклад, за допомогою неелектричної системи ініціації Нонель Юнідет, що включає трубки хвилеводи Нонель-3Л, сполучені з внутрішньосвердловинними детонаторами сповільненої дії у ряді номіналів часу уповільнення через 25 мс з 5-ти ступенів в серії U400...U500, вмонтовані в тротилові шашки, і розміщені в тіла верхнього і нижнього зарядів ВР, поверхневі сполучні блоки Снеплайн в заводській збірці трубки хвилеводу заданої довжини з детонаторами короткоуповільненої дії і номіналами часу уповільнення 6-ти ступенів: 0, 17, 25, 42, 67, 109, 176 мс, монтаж вибухової мережі з цих елементів системи, ініціацію мережі стартовим капсулем детонатором миттєвої дії з безпечної відстані і короткоутворювального підривання (КУП) розосереджених зарядів ВР із заданими інтервалами часу уповільнення, який відрізняється тим, що при формуванні в кожній свердловині розосередженого заряду ВР, довжину заряду ВР в її нижній частині приймають рівною 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до буропідривних робіт на кар'єрах, де розробляються гірські породи і руди різної міцності, вирішує технічну задачу по захисту людей і охороні житлових та промислових об'єктів від дії сейсмічних і ударних повітряних хвиль, розльоту шматків породи, шкідливих газів і пилу при веденні вибухових робіт поблизу таких об'єктів. Відомий спосіб вибухового руйнування гірських порід різної міцності, в якому блок уступу оббурюють по його фронту декількома рядами свердловин, де потім формують розосереджені одним інертним проміжком заряди вибухової речовини (BP), що складаються з верхньої частини заряду BP y гирла свердловини і нижньої частини заряду BP в донній частині свердловини, сумарна довжина яких рівна довжині паспортного заряду BP суцільної конструкції, забійку гирлової частини свердловини з інертного матеріалу, і короткоуповільнене підривання (КУП) системи розосереджених зарядів BP у блоці уступу, яке проводять за допомогою традиційних засобів підривання вітчизняного виробництва, наприклад, детонуючого шнура, типу ДШЭ-12, пірореле, типу РП-92, тротилових шашок, типу Т400, та інших засобів, з'єднаних між собою, і утворюючих вибухову мережу, що ініціюється стартовим капсулем електродетонатором (КЕД) з безпечної відстані до місця вибуху, КУП розосереджених зарядів BP y блоці уступу з інтервалами часу уповільнення [див. Ефремов Е.И. Взрывание с внутрискважинными замедлениями. К.: Наукова думка. 1971. С. 115-126]. Вищезгаданий спосіб має ряд недоліків, які полягають в тому, що його конструктивні елементи і режимні параметри КУП системи розосереджених зарядів BP y блоці уступу не завжди забезпечують виконання жорстких вимог по зниженню параметрів сейсмічних і ударних повітряних хвиль, та зменшенню максимального радіусу розльоту шматків породи у бік об'єктів, що охороняються, при одночасному досягненні високої якості подрібнення вибухом гірських порід різної міцності і категорії по вибуховості. Найбільш близьким по технічній суті і результату, що досягається, є спосіб вибухового руйнування гірських порід з різним коефіцієнтом міцності в блоці уступу, що включає його оббурювання по фронту уступу декількома рядами свердловин, їх заряджання BP з формуванням в кожній свердловині розосередженого заряду BP з інертним проміжком, що розділяє його на дві частини (верхню і нижню), сумарна довжина яких рівна довжині заряду BP суцільної конструкції, згідно прийнятого паспортом буропідривних робіт і категорії по вибуховості, забійку гирлової частини свердловини інертним матеріалом, і який може бути реалізований, наприклад, за допомогою шведської неелектричної системи ініціації Нонель Юнідет, що включає трубку хвилевід Нонель-3Л, з'єднану з внутрішньосвердловинними детонаторами сповільненої дії серії U400-U500 через 25мс, яка складається з 5 ступенів 82915 4 уповільнень, які вмонтовані в тротилові шашки типу ДПУ 830Т, поверхневий з'єднувальний блок Снеп-лайн заводської збірки трубки хвилеводу з детонаторами короткоуповільненої дії в серії з 6-ти ступенів уповільнень: 0, 17, 25, 42, 67, 109, 176мс, монтаж вибухової мережі з цих елементів системи, що з'єднують у вибуховій мережі свердловинні заряди BP, ініціацію мережі стартовим капсулем детонатором миттєвої дії від мінної станції, розташованої на безпечній відстані до місця вибуху і КУП розосереджених свердловинних зарядів BP у блоці уступу із заданими інтервалами часу уповільнення [див. Опис системи Нонель (проспект). Dyno Nobel. 2004. C. 21]. Проте, і у цьому відомому способу, узятому нами за прототип, властиві ті ж недоліки, що і для аналога, оскільки в ньому немає ефективних рекомендацій по параметрам і конструкціям свердловинних зарядів BP, а також режиму їх КУП при руйнуванні порід різної міцності. Відсутні також рекомендації по раціональній довжині інертного проміжку, використовуваного матеріалу залежно від глибини свердловини і коефіцієнта міцності порід. В основу нового рішення даної технічної задачі покладений принцип, в якому блок уступу, що оббурюється декількома рядами свердловин, умовно розділяють на два підуступи однакової висоти і в кожній свердловині формують розосереджені заряди BP з інертним проміжком верхній у гирла свердловини, а нижній в її донній частині, що відноситься відповідно верхньому і нижньому ярусам блоку уступу. При КУП системи розосереджених зарядів BP залежно від міцності порід і довжини свердловин значення інтервалів часу уповільнення в кожній свердловині між верхнім і нижнім зарядами BP задають такими, щоб час руйнування від їх послідовної дії на відбиваний шар породи дією верхнього заряду BP відбувався з деяким випередженням в часі по відношенню до часу руйнування і відбивання шару породи з деяким зсувом його від масиву дією зарядів BP нижнього ярусу піду ступу. У відповідності з таким твердженням інтервали часу уповільнень між висадженням нижнього заряду BP по відношенню до висадження верхнього заряду BP будуть знаходитися в діапазоні чисел 8... 100мс і в залежності від розмірів сітки свердловин, їх довжини, коефіцієнта міцності порід і довжини інертного проміжку між цими зарядами BP. Фізично час руйнування відбиваного шару породи з деяким переміщенням його у бік вільної поверхні уступу повинен бути сумарно, або ж дещо більше часу дії позитивної фази імпульсу масової швидкості зсуву масиву на відстані лінії найменшого опору. При такому режимі КУП системи розосереджених зарядів через слабкий ефект взаємодії (підсумовування) амплітуд імпульсів масових швидкостей зсуву породи в межах прийнятої сітки свердловин при послідовному КУП суміжних розосереджених зарядів, знижується сейсмічний ефект вибуху, а також зменшуються значення початкової масової 5 швидкості відбиваного шару породи і шматків породи, що відокремилися у ньому, в усіх точках зони руйнування, що приводить до зменшення радіусу розльоту шматків породи і висоти викиду пилогазової хмари вибуху в атмосферу. Вищезгадана технічна задача у відомому способі розв'язується за рахунок того, що блок уступу оббурюють по його фронту декількома рядами свердловин з подальшим їх заряджанням BP з формуванням в кожній свердловині розосередженого заряду BP з інертним проміжком, що розділяє загальний заряд BP на дві частини, верхню і нижню, сумарна довжина яких дорівнює довжині заряду BP суцільної конструкції, згідно прийнятого паспорта буропідривних робіт і коефіцієнта міцності порід, забійку гирлової частини свердловини інертним матеріалом, і, який може бути реалізований, наприклад, шведською не-електричною системою ініціації Нонель Юнідет, що включає трубку хвилевід Нонель-3Л, з'єднану з внутрішньосвердловинним детонатором сповільненої дії серії U400-U500 через 25мс у складі 5-ти номіналів, які вмонтовані в тротилові шашки, поверхневий сполучний блок Снеплайн заводської збірки трубки хвилеводу з детонатором короткоуповільненої дії серії з 6-ти ступенів уповільнення: 0, 17, 25, 42, 67, 109, 176мс, монтаж вибухової мережі з цих елементів системи, ініціацію мережі стартовим капсулем детонатором миттєвої дії від мінної станції, винесеної на безпечну відстань до місця вибуху і КУП розосереджених свердловинних зарядів BP у блоці уступу новому винаходуінтервалом часу Відповідно із заданим при формуванні в кожній свердловині розосередженого заряду BP уповільнення. довжину заряду BP в її нижній частині приймають рівної 0,5...0,66 довжини паспортного заряду BP суцільної конструкції, а довжину заряду BP в її верхній частині приймають відповідно рівної 0,5...0,34 довжини такого ж заряду BP, а довжину інертного проміжку між частинами розосередженого заряду BP у свердловині залежно від її довжини і коефіцієнта міцності порід приймають рівною 1,5...5,0м і при його створенні використовують дрібнозернистий відсів з пустих порід або шламу з фракціями 3...5мм і подальшим їх зволоженням водою або водним розчином бішофіту, глину або гідро-гель, а також те, що при руйнуванні гірських порід з коефіцієнтом міцності f=5...10, у кожній свердловині заряд BP в нижній її частині по відношенню до заряду BP у верхній частині висаджують з інтервалом часу уповільнення рівним 25мс, а між свердловинами в ряду - через 17мс і між рядами свердловин через 67мс, а при руйнуванні гірських порід з коефіцієнтом міцності f=10..15 у кожній свердловині заряд BP в нижній її частині по відношенню до заряду BP у верхній частині висаджують з інтервалом часу уповільнення рівним 17мс, а між свердловинами в ряду - через 42мс, і між рядами свердловин - через 67мс, і при руйнуванні гірських порід з коефіцієнтом міцності f= 15..20 і більш, в кожній свердловині заряд BP нижньої її частини по відношенню до заряду BP у верхній частині висаджують з інтервалом часу уповільнення рівним 8мс, а між свердловинами в 82915 6 ряду - через 25мс і між рядами свердловин - через 42мс, а також те, що при руйнуванні порід будьякої міцності в кожній свердловині заряд BP нижньої її частини по відношенню до заряду BP у верхній частині висаджують з інтервалом часу уповільнення рівним 100мс, а між свердловинами в ряду - через 17мс, і між рядами свердловин через 67мс. На Фіг.1...Фіг.12 в планах і розрізах по AA, ББ показані конструкції свердловинних зарядів BP і схеми монтажу вибухової мережі, виконаної з неелектричної системи ініціації Нонель Юнідет при руйнуванні гірських порід різної міцності f=5..10; f=11..15; f=16..20 та порід будь-якої міцності у блоках уступу. На цих фігурах позначені: блок 1 уступу, ряд 2 свердловин, розосереджений заряд BP, розташованого у верхній 4 частині свердловини 3, друга його частина - в нижній 5 частині свердловини 3, інертний проміжок 6 між частинами 4 і 5 розосередженого заряду BP, трубка хвилевід 7, поверхневий сполучний 8 блок Снеплайн з детонатором короткоуповільненої дії, внутрішньосвердловинний детонатор сповільненої дії, вмонтований в тротилову шашку 9, наприклад, ДПУ-830Т. може бути реалізований таким чином. Спосіб Блок 1 уступу висотою, наприклад, 12м оббурюють верстатом ВБШ-250 MH з діаметром долота 250мм декількома рядами 2 свердловин по фронту уступу. У даному прикладі породи представлені окисленими кварцитами з коефіцієнтом міцності f=5..10, а блок 1 уступу розташований на відстані по горизонталі 400м від об'єкту, що охороняється (селище поблизу кар'єру на фігурах не показане). Згідно карти районування зон кар'єру по сейсмонебезпечному режиму КУП для даної відстані блоку 1 від селища допустима маса одночасно висаджуваної BP в секціях свердловинних зарядів BP не повинна перевищувати 1000кг, а максимальний радіус розльоту шматків породи - не більше 400м. Вимоги до якості вибухопідготовки порід до екскавації такі: вихід негабаритних кусків породи - не більше 0,1%; розвал підірваної вибухом породи по ширині у бік залізничного полотна повинен бути не більше 2,5 висот уступу і купчастої форми; відсутність завищень підошви уступу; висота викиду пилогазової хмари в атмосферу - не більше 4-5-ти висот уступу. Для виконання таких жорстких нормативів і вимог у робочому проекті оббурювання і підривання блоку 1 уступу були прийняті: шахова сітка свердловин 7,0x6,0м, базовий свердловинний заряд BP з грамоніту 79/21 суцільної конструкції масою параметрам Згідно прийнятим у винаході 400кг, що розосередженого заряду відповідає його довжині 8м. BP у свердловині довжину верхньої 4 і нижньої 5 частин цього заряду приймають відповідно 400x0,5=200кг або ж у довжинах цих зарядів відповідно 8м×0,5=4м і 400×0,5=200кг, або 8м×0,5м=4м. Згідно винаходу інертний проміжок 6 між частинами розосередженого заряду BP приймаємо рівним 3,0м і довжину забійки в гирловій частині свердловини - 3,0м, а інтервали часу уповільнень між частинами заряду BP - у діапазоні 8... 100мс. Експериментально встановлено, що матеріали 7 забійки з відсіву пустих порід або ж шламу з фракціями 3...5мм із зволоженням його технічною водою або водним розчином бішофіту глина або гідрогель дають якнайкращі результати по пиловидаленню в хмарі вибуху, а тому прийняті в даному технічному рішенні, як оптимальний варіант їх використання. Довжина інертного проміжку 6 між частинами розосередженого заряду BP рекомендується в широкому діапазоні 1,5...5,0м, оскільки цей параметр залежить від довжини свердловини, міцності порід, прийнятої питомої витрати BP і необхідної якості дроблення порід, що досягається при вибуховому їх руйнуванні. Вищезгаданий діапазон довжин інертного проміжку 6 встановлений досвідченим шляхом і є оптимальним. прикладу в проекті режиму КУП Для даного {перший варіант) багаторядної системи (наприклад, 3 ряди) розосереджених зарядів BP в блоці 1 уступу інтервали часу (номінали) уповільнення між нижньою 5 і верхньою 4 частинами заряду BP склав 25мс, а між свердловинами в ряду - через 17мс і між рядами свердловин - через 67мс, і які також є оптимальними, оскільки виконують сейсмонебезпечний режим КУП, що видно з розрізів Фіг.2 і Фіг.3: AA (0,25); (17,42); (34,59)..., ББ (0,25); 67,92); (134,159), мс. з f=11...15 (другий При руйнуванні порід варіант) приймають режим підривання, при якому інтервал часу уповільнення між нижньою 5 і верхньою 4 частинами заряду BP складає 17мс, а між свердловинами в ряду - через 42мс і між рядами свердловин - через 67мс і який також є оптимальним і встановлений за наслідками досвідчених вибухів. При руйнуванні порід з f=16...20 і більш (третій варіант) приймають режим підривання, при якому інтервал часу уповільнення між нижньою 5 і верхньою 4 частинами заряду BP складає 8мс, а між свердловинами в ряду - через 25мс і між рядами свердловин - через 42мс, що також є для даних порід оптимальним варіантом. При виконанні пріоритетних вимог щодо виконання сейсмонебезпечного режиму КУП та досягнення мінімальноможливого радіусу розльоту шматків породи під час вибухового руйнування гірських порід в 5-ти рядному блоці 1 уступу для порід будь-якої міцності раціональним є режим висадження (четвертий варіант), при якому у кожній свердловині заряд BP нижньої 5 її частини по відношенню до заряду BP у верхній 4 частині висаджують з інтервалом часу уповільнення рівним 100мс, а між свердловинами в ряду - через 17мс і між рядами свердловин через 67мс.реалізації Для вищезгаданих режимів короткоуповільненого підривання використана система ініціації Нонель Юнідет або ж вітчизняна система "Імпульс" (див. Фіг.1...Фіг.12), монтажні схеми якої виконували таким чином. Для першого варіанту в кожній свердловині блоку 1 в її нижню 5 частину розміщували внутрішньосвердловинний детонатор сповільненої дії U500, вмонтований в тротилову шашку 9, і 82915 8 формували нижню 5 частину заряду BP. Потім виконували інертний проміжок 6 необхідної довжини і розміщували у верхній частині свердловини внутрішньосвердловинний детонатор U475 також вмонтований в тротилову шашку 9 і формували верхню 4 частину заряду BP. Після чого виконували забійку в гирловій частині свердловини. Монтаж поверхневої вибухової мережі здійснювали за допомогою трубок хвилеводів 7 і поверхневих сполучних 8 блоків Снеплайн з детонаторами короткоуповільненої дії згідно схем на Фіг.1...Фіг.3 при яких, починаючи від стартового детонатора миттєвої дії, трубки хвилеводи 7 і поверхневих сполучних 8 блоків Снеплайн з'єднували з кінцями трубок, що виходять з свердловини, а також трубками, протягнутими до суміжних свердловин в поперечному ряду і до суміжних рядів свердловини блоку 1 уступу. По другому і третьому варіантах (див. Фіг.4...Фіг. 9) монтаж вибухової мережі аналогічний, з тією лише різницею, що в кожній свердловині у верхній 4 і нижній 5 частинах зарядів BP розміщені внутрішньосвердловинні детонатори, вмонтовані в тротилові шашки 9, одного і того ж номіналу, наприклад U500 мс. Тут у поверхневій мережі до кожного розосередженого заряду BP в ряду підключені паралельно два сполучних 8 блока, забезпечені детонаторами з номіналами уповільнень для другого варіанту - 25 і 42мс і 17 і 25мс - для третього варіанту. Для кожного з варіантів на Фіг.2; Фіг.3; Фіг.5; Фіг.6; Фіг.8; Фіг.9 прораховані цифрові ряди, що характеризують режими КУП розосереджених зарядів BP в перетинах AA і ББ, починаючи від стартового детонатора миттєвої дії (0). Як видно із цих рядів цифр число подій, при яких одночасно висаджують декілька зарядів BP, зустрічаються украй рідко, а отже забезпечується висока надійність реалізації сейсмонебезпечного режиму підривання. По четвертому варіанту (див. Фіг.10...Фіг.12) монтаж вибухової мережі аналогічний, що у попередніх варіантах, і відрізняється установленням у верхню частину кожного розосередженого заряду BP внутрішньосвердловинного детонатора сповільненої дії U400. спосіб у всіх чотирьох Запропонований варіантах його реалізації, випробуваний на кар'єрі ВАТ "Інгулецький гірничо-збагачувальний комбінат" показав позитивні результати і застосовується до теперішнього часу. Його переваги, в порівнянні з раніше вживаним способом, полягають в тому, що він забезпечує високу надійність реалізації сейсмонебезпечного режиму підривання блоків поблизу об'єктів, що охороняються, а також зменшує в 1,5.. 1,7 рази радіус розльоту шматків породи у бік цих об'єктів, висоту і об'єм утворення пилогазової хмари над висаджуваним блоком уступу. Крім того, він забезпечує високу якість вибухопідготовки порід до екскавації при зменшеній питомій витраті BP на 10...20%, залежно від коефіцієнта міцності порід та висоти уступу. 9 82915 10 11 82915 12 13 82915 14 15 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 82915 Підписне 16 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