способ образования заряда взрывчатого вещества в восстающей выработке для отбойки руды

Формула изобретения

Способ образования заряда взрывчатого вещества в восстающей выработке для отбойки руды, включающий проходку восстающей выработки буровзрывным методом, оставление отбитой породы в устьевой части этой выработки и использование ее в качестве забойки, зарядку полости восстающей выработки зарядом взрывчатого вещества через скважину из выработки вышележащего горизонта, отличающийся тем, что восстающую выработку проходят методом последовательного секционного взрывания рассредоточенных зарядов взрывчатого вещества в комплекте скважин, пробуренных по трассе восстающей выработки с оставлением в верхней части выработки целика с невзорванными концами скважин последней секции, а после выпуска отбитой породы до границы забойки ведут маркшейдерскую съемку полученного контура восстающей выработки, используя при этом невзорванные концы скважин последней секции в целике, по результатам этой съемки определяют фактически полученные сечения восстающей выработки на различных высотах и по ним - линии наименьшего сопротивления, затем расчетным путем по этим данным определяют величины необходимых рассредоточенных зарядов взрывчатого вещества по высоте восстающей выработки и глубины их расположения, после чего осуществляют закладку каждого из этих зарядов с размещенным в нем боевиком через невзорванные концы скважин последней секции в целике, а промежутки между этими зарядами взрывчатого вещества заполняют инертным материалом и через них прокладывают сеть подрыва боевиков.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, а именно к способам образования заряда взрывчатого вещества (ВВ) при подземной разработке мощных месторождений для "минной" отбойки руды с этажным и подэтажным обрушением.

Известен способ образования минного заряда (см., например, Малахов Г.М., Шабаров Г.П. и др. Системы подземной разработки железорудных месторождений.- М. : Металлургиздат, 1958, с. 69), включающий проходку камеры буровзрывным методом и зарядку ее ВВ на забойку, при этом камеру проходят в подошве выработки в виде минного колодца.

Недостатком такого способа является то, что для проходки минных колодцев в подошве выработки бурение шпуров производят вертикально вниз, а это является самым трудоемким и физически тяжелым видом бурения: большая часть горной массы, отбитой при проходке минных колодцев, после взрыва остается в забое, очистку которого производят вручную.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ образования камерного заряда (см., например, а.с. СССР N 683292, кл. E 21 C 37/12, E 21 C 41/06, БИ N 29, 1981 г.), включающий проходку камеры буровзрывным методом, зарядку камеры взрывчатым веществом и ее забойку, причем камеру проходят в виде восстающей выработки, при этом полученную при проходке отбитую породу, перекрывающую устье восстающей выработки, не убирают и используют в качестве забойки, а зарядку камеры производят через шпур, соединяющий свободное пространство камеры над забойкой с одной из смежных горных выработок.

Недостатком известного способа является большая трудоемкость проходки буровзрывным мелкошпуровым методом восстающей выработки с горизонта на горизонт при этажном обрушении, что увеличивает трудоемкость образования заряда ВВ.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение трудоемкости образования заряда ВВ и повышение качества дробления руды.

Поставленная задача решается тем, что в способе образования заряда ВВ в восстающей выработке для отбойки руды, включающем проходку восстающей выработки буровзрывным методом, оставление отбитой породы в устьевой части этой выработки и использование ее в качестве забойки, зарядку полости восстающей выработки зарядом ВВ через скважину из выработок вышележащего горизонта, согласно предлагаемому техническому решению, восстающую выработку проходят методом последовательного секционного взрывания рассредоточенных зарядов ВВ в комплекте скважин, пробуренных по трассе восстающей выработки с оставлением в верхней части выработки целика с невзорванными концами скважин последней секции. После выпуска отбитой породы до границы забойки ведут маркшейдерскую съемку полученного контура восстающей выработки, при этом используя невзорванные концы скважин последней секции в целике. По результатам маркшейдерской съемки определяют фактически полученные сечения восстающей выработки на различных высотах и по ним линии наименьшего сопротивления. Затем расчетным путем по этим данным определяют величины необходимых рассредоточенных зарядов ВВ по высоте восстающей выработки и глубины их расположения, после чего осуществляют закладку каждого из этих зарядов с размещенным в нем боевиком через невзорванные концы скважин последней секции в целике, а промежутки между этими зарядами ВВ заполняют инертным материалом и через них прокладывают сеть для подрыва боевиков.

Проходка восстающей выработки методом последовательного секционного взрывания рассредоточенных зарядов ВВ в комплекте скважин, пробуренных по трассе восстающей выработки с оставлением в верхней части выработки целика с невзорванными концами скважин последней секции, проведение маркшейдерской съемки полученного контура восстающей выработки после выпуска отбитой породы до границы забойки и использование при этом невзорванных концов скважин последней секции в целике, а затем определение по результатам этой съемки фактически полученных сечений восстающей выработки на различных высотах и по ним - линий наименьшего сопротивления позволяет снизить расходы на проходку восстающей выработки, обеспечить безопасные условия труда при ее проходке, так как восстающую выработку проходят без присутствия людей в забое с минимальными трудовыми затратами. Метод проходки восстающей выработки последовательным секционным взрыванием рассредоточенных зарядов ВВ в комплекте скважин известен и широко используется в горнорудной практике для проходки вентиляционных восстающих вертикальных рудоспусков и компенсационных полостей при подготовке блоков к отбойке руды. Во всех вышеперечисленных случаях не предъявляется требований к сечению и стенкам выработки ввиду того, что отклонение фактического контура выработки от проектного не оказывает влияния на эксплуатацию. Многолетний опыт показывает, что фактическое сечение выработки от проектной может отличаться в два-три раза и более. Причем восстающая выработка, пройденная вышеуказанным методом, имеет неровные стенки с местными расширениями сечений. Использовать такую выработку для размещения ВВ, зная ее только проектные данные (проектное сечение, длину и линию наименьшего сопротивления), нерационально, так как много ВВ будет израсходовано при заполнении всякого рода отклонений от проектного сечения, что приведет к перерасходу ВВ и плохому неравномерному дроблению. Для того чтобы избежать этого, техническим решением предусматривается маркшейдерская съемка фактического контура полученной выработки специальным устройством, опускаемым через невзорванные концы скважин последней секции в целике. Устройство позволяет измерить размеры восстающей выработки на различных высотах и получить полную конфигурацию восстающей выработки. На проектный контур выработки наносят фактическое положение стенок и графически определяют фактическую линию наименьшего сопротивления на различных высотах (расстояние от стенки восстающей выработки до очистного пространства).

Определение расчетным путем величины рассредоточенных зарядов ВВ по высоте восстающей выработки и глубины их расположения обеспечивает равномерное размещение этих зарядов ВВ в отбиваемом рудном массиве, что позволит получить качественное дробление. Используя фактические размеры восстающей выработки и ее расположение до очистного пространства, по известным формулам (см., например, Машуков В. И. Действие взрыва на окружающую среду и способы управления им.- М.: Недра, 1978, с. 118-138) рассчитывают величины зарядов ВВ, размещаемых в восстающей выработке, определяют величину каждого из зарядов ВВ, нижнюю и верхнюю отметки (уровни расположения по высоте), причем количество ВВ в каждом из зарядов может быть различно. Заряд ВВ занимает все сечение восстающей выработки в месте его расположения и поэтому высота заряда ВВ также различна. Закладку каждого из зарядов ВВ с размещенным в нем боевиком ведут через невзорванные концы скважин последней секции в целике и заполнение промежутков между этими зарядами ВВ инертным материалом, через который прокладывают сеть подрыва боевиков.

Вышеуказанное в совокупности снижает трудоемкость проходки восстающей выработки, упрощает технологию образования заряда ВВ, позволяет использовать высокопроизводительные зарядные комплексы, что снижает трудоемкость образования заряда ВВ. Промежутки между отдельными зарядами ВВ заполняют инертным материалом (например, древесными опилками, золой, песком и т.п.), что также повышает производительность по образованию заряда ВВ в восстающей выработке за счет применения механизации для доставки и укладки инертных материалов.

Опытно-промышленные испытания предлагаемого способа показали, что снижается удельный расход ВВ на 30% и достигается качественное дробление руды. При этом снижается объем бурения скважин в 5 раз, уменьшается трудоемкость работ по перестановке буровых станков в 6-8 раз, производительность бурильщиков увеличивается в 1,5 раза. Увеличивается производительность взрывников по подготовке к взрыву технологического блока.

Пример выполнения способа образования заряда ВВ в восстающей выработке для отбойки руды показан на фиг. 1,2.

На фиг. 1 показана принципиальная схема образования зарядов ВВ в восстающей выработке для отбойки руды - вертикальный разрез; фиг. 2 - сечение 1-1 на фиг. 1.

С верхнего бурового горизонта 1 (фиг. 1) из камеры 2 бурят комплект скважин 3 (фиг. 2) до выработки подсечки 4 по трассе восстающей выработки 5.

По известному методу последовательным секционным взрыванием зарядов ВВ в скважинах 3 проходят восстающую выработку 5 с оставлением в верхней ее части целика 6 с невзорванными концами скважин 3 последней секции. При отбойке по трассе восстающей выработки 5 часть отбитой породы оставляют в устьевой части этой выработки в качестве забойки 7.

После выпуска отбитой породы через невзорванные концы скважин 3 в целике 6 специальным устройством ведут маркшейдерскую съемку контура 8 восстающей выработки 5 (устройство и технология проведения этой съемки не показаны).

Как показала практика, восстающая выработка 5, пройденная последовательным секционным взрыванием зарядов ВВ, имеет неровные стенки с местными расширениями, причем каждое полученное сечение может иметь в 2-3 раза большую площадь по сравнению с проектной.

По результатам маркшейдерской съемки составляют разрез фактического контура 8 восстающей выработки, совмещенной с линией 9 забоя, и по нему определяют W₁, W₂, . ..W_n - линии наименьшего сопротивления (расстояние до отработанного пространства) на различных высотах восстающей выработки 5.

По известным методикам определяют величины рассредоточенных зарядов 10 ВВ (Q, Q₂...Q_n), их количество, высоту заряда 10 ВВ и глубину расположения (глубины Q₁ h₁, Q₁ h₂; Q₂h₁, Q₂h₂;...Q_nh₁, Q_nh₂). Необходимо отметить, что значения Q₁, Q₂...Q_n могут отличаться друг от друга, может быть различна и высота каждого из зарядов 10 ВВ (в зависимости от площади сечения восстающей выработки 5 на уровне размещения заряда 10 ВВ). Промежутки между зарядами 10 ВВ заполняют инертным материалом 11, в качестве которого используют опилки, золу, песок и т.п. В каждом из зарядов 10 ВВ устанавливают боевик 12 (связка патронов из высокобрезантного ВВ с детонатором). Боевики 12 связывают сетью 13 подрыва и выводят на верхний буровой горизонт 1. Сеть 13 подрыва боевиков 12 может быть выполнена детонирующим шнуром или электрическими проводами с капсюлями - детонаторами.

Способ образования заряда ВВ в восстающей выработке для отбойки руды осуществляют следующим образом. С верхнего бурового горизонта 1 из камеры 2 бурят комплект скважин 3 до выработки подсечки 4. Последовательным секционным взрыванием зарядов ВВ в комплекте скважин 3 проходят восстающую выработку 5. После взрыва предпоследней секции отбитую породу не выгружают, а используют ее в качестве забойки 7.

Специальным устройством через невзорванные концы скважин 3 последней секции в целике 6 производят маркшейдерскую съемку контура 8 полученной восстающей выработки 5. Графически определяют линии наименьшего сопротивления W₁, W₂, . . . W_n для рассредоточенных зарядов 10 ВВ. По известным методикам определяют величины Q₁, Q₂,...Q_n зарядов 10 ВВ и глубины Q₁h₁, Q₁h₂; Q₂h₁, Q₂h₂, ... Q_nh₁; Q_nh₂ для каждого из зарядов 10 ВВ. Зарядку ведут через невзорванные концы скважин 3 последней секции в целике 6 известными зарядными машинами. Промежутки между зарядами 10 ВВ заполняют инертным материалом 11, например древесными опилками. При зарядке в каждом из зарядов 10 ВВ устанавливают боевик 12 и ведут сеть 13 подрыва боевиков 12 с верхнего бурового горизонта 1.

Способ обеспечивает равномерное дробление массива горных пород при минимальном расходе ВВ и снижает трудоемкость образования заряда 10 ВВ.