способ ведения буровзрывных работ на карьерах

Формула изобретения

1. СПОСОБ ВЕДЕНИЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРАХ, включающий бурение скважин, заряжание их зарядами взрывчатого вещества в изолирующих оболочках, забойку инертным материалом и инициирование, отличающийся тем, что прочную оболочку заполняют комбинированным зарядом взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, которая должна быть не менее скорости распространения волны напряжений в разрушаемой среде, и взрывчатого вещества с низкой скоростью детонации, причем тип этого взрывчатого вещества выбирают, чтобы разница между скоростью его детонации и скоростью распространения волны напряжений в разрушаемой среде находилась в диапазоне 1500 2000 м/с, при этом заряд взрывчатого вещества в каждой прочной оболочке принимают равным 20 30 по объему промышленных взрывчатых веществ и 70 80 по объему аммиачной селитры для улучшения кислородного баланса и более полной детонации заряда взрывчатого вещества, затем нижний заряд взрывчатого вещества в прочной оболочке, кратный емкости 1 2 мешков взрывчатого вещества и аммиачной селитры, снаряжают тротиловыми или иными шашками с линейными инициаторами из детонирующих шнуров с повышенной и пониженной навесками наполнителя, соединяют между собой и заряд опускают любыми средствами на дно скважины, а выходящие из скважины свободные концы детонирующих шнуров подсоединяют к различным ветвям магистральной взрывной сети, причем следующие заряды взрывчатого вещества в прочных оболочках снаряжают аналогичными комбинированными зарядами, но без тротиловых или иных шашек, а верхний заряд взрывчатого вещества в прочной оболочке снаряжают аналогичным образом, как и нижний заряд в прочной оболочке, при этом между верхним зарядом взрывчатого вещества и забойкой образуют воздушный промежуток высотой, равной 5 6 диаметрам скважины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве промышленного взрывчатого вещества комбинированного заряда используют граммониты, гранулотол, гранулит или алюмотол.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длину забойки из инертного материала принимают равной или более 15 диаметров скважины.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длину заряда взрывчатого вещества и аммиачной селитры, контактирующих с карстовой полостью, принимают на 20 30 больше длины карстовой полости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, конкретно к способам ведения буровзрывных работ на карьерах на открытых горных работах при разработке месторождений полезных ископаемых не опасных по газу и пыли в сухих и обводненных скважинах, в том числе и в скважинах с проточной водой. Изобретение в основном разработано для тротилосодержащих взрывчатых веществ, характеристика которых приводится подробно ниже.

Наша промышленность выпускает для использования на открытых горных работах следующие гранулированные взрывчатые вещества: гранулотол, алюмотол, гранитол-1 и гранитол-7А, граммониты: 79/21, 50/50 и 30/70. Гранулированные взрывчатые вещества имеют хорошую сыпучесть, слабо пылят, не слеживаются, пригодны для механизированного заряжания. От аммонитов они отличаются меньшей чувствительностью к механическим воздействиям к пламени и к начальному импульсу.

Гранулотол (гранулированный тротил) с размером гранул 3-5 мм применяется как самостоятельное взрывчатое вещество для взрывания обводненных скважин и в качестве компонента в составе граммонитов и водосодержащих взрывчатых веществ (ифзанитов). В сухом состоянии гранулотол имеет меньшую теплоту взрыва 3457 кДж/кг, чем в водонаполненном, у которого теплота взрыва равна 4050 кДж/кг в пересчете на 1 кг сухого взрывчатого вещества. Работоспособность гранулотола равна 290 см³, бризантность его в стальных кольцах в водонаполненном состоянии составляет 32-34 мм, скорость детонации в стальной трубе равна 5200-5500 м/c, плотность его равна 0,95-1,0 г/см³, кислородный баланс гранулотола равен 74% а идеальная работа взрыва равна 2975 кДж/кг.

Гранулотол абсолютно водоустойчив, имеет хорошую сыпучесть и в сухом и мокром состоянии. При хранении не слеживается и не спекается, характеризуется высокой водоустойчивостью; его заряды могут продолжительное время находиться в воде, в том числе и в проточной, без потери взрывчатых свойств. Для инициирования гранулотола необходим промежуточный детонатор из 1-2 шашек ТИ-400Г, так как он недостаточно чувствителен к штатным СИ.

Гранулотол рекомендуется применять в водонаполненном состоянии, так как вода, заполняя промежутки между гранулами, увеличивает его плотность заряжания до 1,35 г/см³, вследствие чего повышается скорость детонации и улучшается эффект взрыва. Применение этого взрывчатого вещества в сухих скважинах нерационально, так как из-за малого объема газов взрыва его эффективность ниже, чем аммонитов с большим объемом газов взрыва. Гранулотол пригоден также и для механизированного заряжания скважин.

А л ю м о т о л. Он представляет собой гранулированный сплав с гранулами размером по 5 мм серого цвета, состоящий из 85% тротила и 15% алюминиевой пудры, с теплотой взрыва 5266 кДж/кг. Плотность гранул равна 1,5-1,7 г/см³. Алюмотол абсолютно водоустойчив, хорошо сыпуч в сухом и мокром состоянии, не слеживается, обладает стабильными взрывчатыми свойствами. Работоспособность его равна 430 см³, скорость детонации его равна 5500-6000 м/c, плотность равна 0,95-1,0 г/см³, кислородный баланс равен 76,2% а идеальная работа взрыва равна 4266 кДж/кг. Алюмотол предназначен для применения в обводненных скважинах, в том числе с проточной водой в крепких и весьма крепких породах.

Г р а н и т о л 1 и г р а н и т о л 7А. Они представляют собой гранулированный сплав аммиачной селитры и тротила с небольшой добавкой (гранилотол-7А) алюминиевой пудры. Теплота взрыва гранитола-1 составляет 3770 кДж/кг, работоспособность равна 450 см³, скорость детонации их составляет 5000-5500 м/c, плотность равна 0,9-0,95 г/см³, кислородный баланс составляет 43,4% а идеальная работа взрыва равна 3080 кДж/кг.

Г р а м м о н и т ы. Представляют собой хорошо сыпучую смесь из гранул и чешуек желтого и белого цвета. Заряд граммонита взрывается от промежуточного детонатора из патрона аммонита 6ЖВ или шашки промежуточного детонатора.

Г р а м м о н и т 50/50. Он представляет собой хорошо сыпучее взрывчатое вещество, не слеживается и не пылит при заряжании, пригоден для механизированного заряжания скважин. Теплота его взрыва равна 3678 кДж/кг, работоспособность его равна 345 см³, бризантность в стальной оболочке равна 24-28 мм, скорость детонации его равна 3600-4200 м/c, плотность равна 0,85-0,90 г/см³, кислородный баланс составляет 27,2% а идеальная работа взрыва граммонита 50/50 равна 3509 кДж/кг. Гранулы селитры покрыты пленкой тротила, благодаря чему они (граммониты) обладают повышенной водоустойчивостью. При наличии слабых проточных вод срок пребывания их ограничивается одними сутками, так как селитра растворяется при нарушении тротиловой оболочки, что всегда частично происходит при транспортировании и заряжании.

Г р а м м о н и т 30/70. Он представляет собой механическую смесь гранулированной аммиачной селитры и гранулированного или чешуйчатого тротила. Это взрывчатое вещество пригодно для заряжания скважин с проточной водой. Через некоторое время после засыпки его в обводненную скважину образуется суспензия гранулотола в растворе селитры, что увеличивает плотность заряжания до 1,3-1,35 г/см³. Это способствует его детонации с высокой скоростью. Теплота взрыва его равна 3511 кДж/кг, работоспособность его равна 335 см³, бризантность равна 24-27 см, скорость его детонации равна 3800-4500 м/c, плотность равна 0,95 г/см³, кислородный баланс равен 45,9% а идеальная работа взрыва равна 3033 кДж/кг. Опыт использования граммонитов 50/50 и 30/70 показал, что они фактически непригодны для заряжания обводненных скважин с высотой столба воды, равной или больше длины заряда. Они полностью непригодны для скважин с проточной водой. Это объясняется тем, что в воде гранулы селитры растворяются и заряд теряет за счет этого свою массу. При длительном заряжании блока (3-5 суток) в скважинах остается один тротил. При этом забойка опускается вслед за зарядом и может происходить разрыв нитей детонирующего шнуров, идущих к шашкам промежуточных детонаторов.

Г р а м м о н и т 79/21. Он является хорошо сыпучей механической смесью гранулированной селитры с гранулированным или чешуйчатым тротилом. При механизированном заряжании скважин образуется много пыли, поэтому его перед механизированным заряжанием увлажняют, добавляя 2-4% воды. Теплота взрыва граммонита 79/21 равна 4285 кДж/кг, работоспособность его равна 360 см³, бризантность его равна 22-28 мм, скорость детонации равна 3200-4200 м/c, плотность равна 0,9-0,95 г/см³, кислородный баланс равен +0,02% а идеальная работа взрыва равна 3561 кДж/кг.

Известен способ ведения буровзрывных работ на карьерах, включающий бурение скважин, заряжание их зарядами взрывчатого вещества, забойку инертным материалом и взрывание [1]

Наиболее близким из известных технических решений по своей сущности и достигаемому результату является способ ведения буровзрывных работ на карьерах, включающий бурение скважин, заряжание их зарядами взрывчатого вещества в изолирующих оболочках, забойку инертным материалом и инициирование [2]

Этот способ ведения буровзрывных работ на карьерах обеспечивает снижение затрат на взрывчатые вещества и повышает эффективность дробления горной массы за счет увеличения коэффициента полезного действия взрыва.

Однако общим недостатком известных способов ведения буровзрывных работ на карьерах является низкая объемная энергия зарядов, в результате чего снижается эффективность взрывных работ в целом.

Кроме того, указанные способы ведения буровзрывных работ на карьерах не могут быть использованы при взрывании скважин, проходящих через карстовые полости и не могут обеспечить безопасность ведения буровзрывных работ в закарстованных породах.

Целью изобретения является обеспечение безопасности взрывания скважин, проходящих через карстовые полости, замена дорогостоящих водоустойчивых взрывчатых веществ дешевыми неводоустойчивыми или взрывматериалами, а также доведения кислородного баланса до ноля за счет правильного подбора соотношений различных ВВ в заряде.

Достигается это тем, что в способе ведения буровзрывных работ на карьерах, включающем бурение скважин, заряжание их зарядами взрывчатого вещества в изолирующих оболочках, забойку инертным материалом и инициирование, прочную оболочку заполняют комбинированным зарядом взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, которая должна быть не менее скорости распространения волны напряжений в разрушаемой среде, и взрывчатого вещества с низкой скоростью детонации, причем тип этого взрывчатого вещества выбирают таким образом, чтобы разница между скоростью его детонации и скоростью распространения волны напряжений в разрушаемой среде находилась в диапазоне 1500-2000 м/c.

При этом заряд взрывчатого вещества в каждой прочной оболочке принимают равным 20-30% по объему промышленных взрывчатых веществ и 70-80% по объему аммиачной селитры для улучшения кислородного баланса и более полной детонации заряда взрывчатого вещества.

Затем нижний заряд взрывчатого вещества в прочной оболочке, кратный емкости одного-двух мешков взрывчатого вещества и аммиачной селитры, снаряжают тротиловыми или иными шашками с линейными инициаторами и детонирующих шнуров с повышенной и пониженной навесками наполнителя, соединяют между собой и заряд опускают в скважины любыми средствами, а выходящие из скважины свободные концы детонирующих шнуров подсоединяют к различным ветвям магистральной взрывной сети, причем следующие заряды взрывчатого вещества в прочных оболочках снаряжают аналогичными комбинированными зарядами, но без тротиловых или иных шашек, а верхний заряд взрывчатого вещества в прочной оболочке снаряжают аналогичным образом как и нижний заряд, при этом между верхним зарядом взрывчатого вещества и забойкой образуют воздушный промежуток высотой, равной 5-6 диаметрам скважины, причем в качестве промышленного ВВ комбинированного заряда используют граммониты, гранулотол, гранулит или алюмотол, при этом длину забойки из инертного материала принимают равной или более 15-ти диаметров скважины, а длину заряда, контактирующего с карстовой полостью принимают на 20-30% больше длины карстовой полости.

Способ ведения буровзрывных работ на карьерах поясняется чертежом, где изображена схема заряда взрывчатого вещества в скважине.

Прочную оболочку 1, в качестве которой могут быть использованы отработанные загипсованные капроновые "чулки" патронных фильтрпрессов борнокислотного производства (в случае необходимости "чулки" пропитываются отработанными нефтепродуктами или минеральными маслами для уменьшения фильтруемости), заполняют комбинированным зарядом взрывчатого вещества 2 с высокой скоростью детонации, которая должна быть не менее скорости распространения волны напряжений в разрушаемой среде, и взрывчатого вещества 3 с низкой скоростью детонации, а между ними размещают аммиачную селитру 4, причем тип этого взрывчатого вещества 3 выбирают таким образом, чтобы разница между скоростью его детонации и скоростью распространения волны напряжений в разрушаемой среде находилась в диапазоне 1500-2000 м/c, при этом заряды взрывчатого вещества в прочных оболочках 1 принимают равным 20-30% по объему промышленных взрывчатых веществ и 80-70% по объему аммиачной селитры 4 для улучшения кислородного баланса и более полной детонации заряда взрывчатого вещества, затем нижний заряд 5 в прочной оболочке 1, кратный емкости одного 2-х мешков взрывчатого вещества 2 вместе с аммиачной селитрой 4, снаряжают тротиловыми или иными шашками 6 с линейными инициаторами из детонирующих шнуров 7 с повышенной и пониженной навесками наполнителя, соединяют между собой и заряд опускают любыми средствами на дно скважины, а выходящие из скважины свободные концы детонирующих шнуров 7 подсоединяют к различным ветвям магистральной взрывной сети, причем следующие заряды взрывчатого вещества 2 или 2 и 3 в прочных оболочках 1 снаряжают аналогичными комбинированными зарядами, но без тротиловых или иных шашек 6, а верхний заряд 8 взрывчатого вещества 2 в прочной оболочке 1 снаряжают аналогичным образом как и нижний заряд 5 в прочной оболочке 1, при этом между верхним зарядом 8 и забойкой 9 образуют воздушный промежуток 10 высотой, равной 5-6 диаметрам скважины, а в качестве промышленного взрывчатого вещества используют граммониты, гранулотол, гранулит или алюмотол, причем длину забойки 9 из инертного материала принимают равной или более 15 диаметров скважины, при этом длину заряда взрывчатого вещества 2 и 3, контактирующего с карстовой полостью 11 принимают на 20-30% больше длины карстовой полости.

Изготовление зарядов взрывчатых веществ с аммиачной селитрой 4 можно производить на расходном складе ВВ. Нарезанные на куски установленной (заданной) длины, например, капроновые оболочки 1 заполняют взрывчатым веществом 2 или 2 и 3 и аммиачной селитрой 4 и завязывают с двух сторон шпагатом. Ввод в заряд взрывчатого вещества тротиловой или иной шашки 6 с линейными инициаторами из детонирующих шнуров 7 с повышенной и пониженной навесками наполнителя осуществляют на блоке при заряжании скважин.

Разработанный способ ведения буровзрывных на карьерах имеет целью взрывания закарстованных пород с высокими технико-экономическими показателями и максимальной безопасностью. В обычной практике взрывания закарстованных массивов при попадании скважины в карстовую полость предпринимают следующее: перебуривают скважину; засыпают карст песком (буровым шламом); ставят пробку (пробки) в скважине на границе с карстовой полостью из подручного материала.

Тем не менее не удается избежать потерь взрывчатого вещества ввиду его просыпания через карстовые пустоты и крупные трещины, что является нарушением техники безопасности (потерь ВВ) и ухудшает эффективность взрывных работ. Кроме того, может происходить концентрация взрывчатого вещества в сопоставимых по объему пустотах и образование тем самым сосредоточенных зарядов взрывчатого вещества, взрыв которых может иметь самые опасные последствия, что и было на ИПО "Бор" в 1989 году, когда взрыв сосредоточенного взрывчатого вещества привел к массовому выбросу пород за границу опасной зоны и массовому смертельному случаю.

Разработанный способ ведения буровзрывных работ на карьере "Бора" позволяет сократить объем буровых работ ввиду предотвращения перебуривания скважин, предотвратить потери взрывчатого вещества, а также чрезвычайно опасное образование сосредоточенных зарядов в карстовых полостях.

По существу заявляемый способ ведения буровзрывных работ на карьерах является кардинальным техническим решением проблемы разработки закарстованных массивов, обеспечивающих не только эффективность взрывных работ, но и полную их безопасность.

Данное техническое решение является новым, так как оно не известно из уровня техники. Оно имеет изобретательский уровень, так как для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Оно является и промышленно применимым, так как может быть использовано в области горной промышленности при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, более конкретно при ведении взрывных работ.

Существенными признаками данного технического решения признаются те, которые влияют на достигаемый техническим результатом, т.е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.

Такими признаками являются: прочную оболочку заполняют комбинированным зарядом взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, которая должна быть не менее скорости распространения волны напряжений в разрушаемой среде, и взрывчатого вещества с низкой скоростью детонации, причем тип этого взрывчатого вещества выбирают таким образом, чтобы разница между скоростью его детонации и скоростью распространения волны напряжений в разрушаемой среде находилась в диапазоне 1500-2000 м/c, при этом заряд взрывчатого вещества в каждой прочной оболочке принимают равным 20-30% по объему промышленных взрывчатых веществ и 80-70% по объему аммиачной селитры для улучшения кислородного баланса и более полной детонации заряда взрывчатого вещества, затем нижний заряд в прочной оболочке, кратный емкости 1-2 мешков взрывчатого вещества и аммиачной селитры, снаряжают тротиловыми или иными шашками с линейными инициаторами из детонирующих шнуров с повышенной и пониженной навесками наполнителя, соединяют между собой и заряд опускают любыми средствами на дно скважины, а выходящие из скважины свободные концы детонирующих шнуров подсоединяют к различным ветвям магистральной взрывной сети, причем следующие заряды взрывчатого вещества в прочных оболочках снаряжают аналогичными комбинированными зарядами, но без тротиловых или иных шашек, а верхний заряд взрывчатого вещества в прочной оболочке снаряжают аналогичным образом как и нижний заряд в прочной оболочке, при этом между верхним зарядом взрывчатого вещества и забойкой образуют воздушный промежуток высотой, равной 5-6 диаметрам скважины, а в качестве промышленного взрывчатого вещества комбинированного заряда используют граммониты, гранулотол, гранулит или алюмотол, при этом длину забойки из инертного материала принимают равной или более 15 диаметров скважины, причем длину заряда взрывчатого вещества и аммиачной селитры, контактирующих с карстовой полостью принимают на 20-30% больше длины карстовой полости.

Заполнение прочной оболочки комбинированным зарядом взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, которая должна быть не менее скорости распространения волны напряжений в разрушаемой среде, и взрывчатого вещества с низкой скоростью детонации, тип которого выбирают таким образом, чтобы разница между скоростью его детонации и скоростью распространения волны напряжений в разрушаемой среде находилась в диапазоне 1500-2000 м/c, позволяет заменить дорогостоящие водоустойчивые взрывчатые вещества дешевыми неводоустойчивыми или взрывоматериалами и в целом сократить себестоимость ведения буровзрывных работ, а также обеспечить высокую безопасность взрывных работ.

Принятие заряда взрывчатого вещества в каждой прочной оболочке равным 20-30% по объему промышленных взрывчатых веществ и 80-70% по объему аммиачной селитры для улучшения кислородного баланса и более полной детонации взрывчатого вещества, позволяет значительно снизить расходы на буровзрывные работы за счет замены дорогостоящих взрывчатых веществ дешевыми неводоустойчивыми или вообще взрывматериалами.

Снаряжение нижнего заряда в прочной оболочке, краткого емкости 1-2 мешков взрывчатого вещества и аммиачной селитры, тротиловыми или иными шашками с линейными инициаторами из детонирующих шнуров с повышенной и пониженной навесками наполнителя и соединение их между собой, позволяет повысить надежность и эффективность взрыва зарядов ВВ.

Образование между верхним зарядом взрывчатого вещества и забойкой воздушного промежутка, позволяет повысить безопасность взрывных работ за счет формирования заряда с пониженным воздействием ударной волны.

Принятые длины заряда взрывчатого вещества, контактирующего с карстовой полостью на 20-30% больше длины карстовой полости, обеспечивает необходимую полноту детонации и исключает возможность образования в карстовой полости сосредоточенного заряда взрывчатого вещества.

Все отличительные признаки, приведенные в формуле изобретения, в своей совокупности позволяют обеспечить безопасность взрывания скважин, проходящих через карстовые полости, заменить дорогостоящие водоустойчивые взрывчатые вещества дешевыми неводоустойчивыми или взрывматериалами, а также довести кислородный баланс до ноля за счет правильного подбора соотношений различных взрывчатых веществ в заряде.