способ взрывания удлиненных скважин (варианты)
Классы МПК: | F42D1/08 способы забойки; способы заряжания шпуров взрывчатыми веществами; устройства для них F42D3/04 для взрыва горных пород |
Патентообладатель(и): | Григорьев Сергей Иванович (KZ) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-08-16 публикация патента:
27.07.2014 |
Изобретение относится к горному делу, к отбойке горных пород. Способ взрывания удлиненных скважин включает бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого и обратного инициирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины. Предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место размещения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формулам. Изобретение позволяет улучшить фокусировку ударных волн и за счет этого увеличить энергию взрыва, увеличить КПД взрыва, уменьшить объем буровых работ и удельный расход ВВ. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Формула изобретения
1. Способ взрывания удлиненных скважин, включающий бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого инициирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, отличающийся тем, что предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место размещения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:
где Тп - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;
L - длина всего заряда ВВ, м;
fп - коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,62;
p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.
2. Способ взрывания удлиненных скважин, включающий бурение скважин, определение места размещения боевика для обратного инициирования заряда взрывчатого вещества расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, отличающийся тем, что предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место размещения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:
где Т0 - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;
L - длина всего заряда ВВ, м;
f0 - коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,38;
p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано для отбойки горных пород или при взрывных работах в строительстве.
Известен способ взрывания удлиненных скважин (варианты), включающий бурение скважин, определение расстояния от устья скважины до боевика с учетом перебура, формирование удлиненного сплошного заряда взрывчатого вещества (далее ВВ), размещения в установленном месте скважины боевика с детонирующим шнуром, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом и взрывание скважины (см. книгу Открытые горные работы. Труды Американского института горных инженеров, инженеров металлургов и нефтяников. Сокращенный перевод с английского языка. М.: Издательство «НЕДРА», 1971, стр.159-160, формула(15). При этом расстояние от устья скважины до точки размещения боевика в скважине определяют в зависимости от величины перебура скважины и длины забойки по формуле:
Н'- место размещения боевика в скважине при прямом инициировании заряда, м;
j=0,3 В - величина перебура, м;
Т - длина забойки (в данном случае Т=В), м;
В - линия наименьшего сопротивления (ЛНС), м.
По другому варианту способа (см. там же, формула 16) расстояние от устья скважины до места размещения боевика в скважине при обратном инициировании заряда определяют в зависимости от величины перебура скважины и длины забойки по формуле:
Н' = В (1+0,04V c/Vр), м, (2)
где Н' - точка размещения боевика в скважине при обратном инициировании заряда, м;
Vc - скорость детонации ВВ, м/сек;
Vр - скорость продольной волны сжатия (Р - волны) в горной породе, м/сек.
Недостатком этого способа является низкий КПД взрыва, большой объем буровых работ и удельного расхода ВВ.
В основу изобретения поставлена задача улучшить фокусировку ударных волн, что позволит увеличить полезную подземную энергию и соответственно КПД взрыва, уменьшить объем буровых работ и удельный расход ВВ.
Поставленная задача решается тем, что в способе взрывания удлиненных скважин, включающем бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого инициирования заряда расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, согласно изобретению предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место расположения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:
где Тп - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;
L - длина всего заряда ВВ, м;
fп - коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,62;
p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.
По другому варианту поставленная задача решается тем, что в способе взрывания удлиненных скважин, включающем бурение скважин, определение точки размещения боевика для обратного инициирования заряда расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины, согласно изобретению предварительно измеряют длину всего заряда ВВ, а затем определяют место расположения боевика в заряде ВВ от дна скважины с учетом заданной длины всего заряда ВВ и вместимости ВВ в 1 м скважины по формуле:
где Т0 - вес заряда ВВ от дна скважины до боевика, кг;
L - длина всего заряда ВВ, м;
f0- коэффициент для определения места размещения боевика в заряде ВВ, равный 0,38;
p - вместимость ВВ в 1 м скважины в зависимости от плотности заряжания ВВ и от диаметра скважины, кг/м.
Улучшение фокусировки ударных волн за счет сбалансированности взрыва в массиве по данному изобретению происходит за счет более точного определения центра тяжести (центра масс) заряда ВВ, что позволяет увеличить подземную энергию взрыва и соответственно КПД взрыва, уменьшить объем буровых работ и расход ВВ.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых на фиг.1 показан способ взрывания удлиненных скважин зарядом ВВ в разрезе для прямого инициирования заряда ВВ, а на фиг.2 - для обратного инициирования заряда ВВ, где 1 - скважина, 2 - боевик, 3 - заряд ВВ, 4 - забойка, 5 - детонирующий шнур (или волновод).
Способ осуществляется следующим образом.
Бурят скважину 1. От дна скважины 1 до боевика 2, разделяющего заряд ВВ на две части, размещают заряд ВВ весом, определяемым по формулам (3) и (4), которые учитывают заданную длину всего заряда ВВ и вместимость ВВ в 1 м скважины.
Затем в скважине 1 размещают боевик, оставшуюся верхнюю часть заряда ВВ 3 и забойку. После этого заряд 3 инициируют с помощью детонирующего шнура 5 и скважину 1 взрывают.
Пример 1 (по прототипу).
Способ взрывания скважины осуществляли с помощью ВВ типа ANFO (аналог игданита) для прямого инициирования заряда для горного массива со следующими характеристиками:
категория пород по взрываемости - V;
крепость пород по СНиП - VIII;
диаметр скважин, мм - 105;
плотность заряжания ANFO, т/м3 - 0,9;
вес ANFO в 1 м скважины диаметром 105 мм, кг - 7,8;
высота уступа, м - 10.
В соответствии с действующими «Отраслевыми нормативами буровзрывных работ для карьеров горнодобывающих предприятий цветной металлургии», утвержденными приказом Министерством цветной металлургии СССР 11.04.1977 г., расчетные показатели взрывных работ были следующими:
глубина бурения скважин, м - 11,5;
перебур, м - 1,5;
сетка скважин, м - 4,1×3,6;
вес заряда в скважине, кг - 60;
длина забойки, м - 3,9;
длина заряда, м - 7,6.
В соответствии с прототипом расстояние от устья скважины до места размещения боевика в заряде, по формуле (I): Н' =Т+j=1,3В составило Н'=3,9+1,5 = 5,4 м.
ВВ размещали на дне скважины до точки размещения боевика, затем боевик с детонирующим шнуром и оставшуюся часть ВВ в верхней части скважины. Сверху заряда ВВ в качестве забойки насыпают инертный материал (песок, глину) высотой 3,9 м. Затем заряд детонируют. В результате подземная энергия взрыва составила ~ 28%.
Пример 2 (по изобретению).
Согласно заявляемому способу для прямого инициирования заряда опыт осуществляли, как в Примере 1, но отличался тем, что место размещения боевика в заряде ВВ определяли с использованием коэффициента для определения места расположения боевика, равного 0,62. Таким образом, расстояние от дна скважины до места размещения боевика составило 7,6 (длина всего заряда ВВ)×0,62 4,7 м, а вес заряда ВВ от дна скважины до боевика по формуле (3): Тп=7,6×0,62×7,8 37 кг. Затем предварительно скважину заряжали ВВ на 37 кг, а после размещения боевика дозаряжали еще на 23 кг.
В результате подземная энергия взрыва увеличилась по сравнению с прототипом в 1,14 раза.
Пример 3 (по прототипу).
В соответствии с прототипом минимальная глубина расположения боевика при обратном инициировании по формуле Н' = В (1+0,04Vc/Vр) составила Н' = 4,1(1+0,4х4000/344)=6,01 м.
Затем ВВ размещали на дне скважины до точки размещения боевика, затем боевик с детонирующим шнуром и оставшуюся часть ВВ в верхней части скважины. Сверху заряда ВВ в качестве забойки насыпают инертный материал (песок, глину) высотой 3,9 м. Затем заряд детонируют.
В результате подземная энергия взрыва составила ~ 30%.
Пример 4 (по изобретению).
Согласно заявляемому способу для обратного инициирования заряда опыт осуществляли как, в Примере 2, но он отличался тем, что место размещения боевика определяли с использованием коэффициента для определения места расположения боевика, равным 0,38. Таким образом, расстояние от дна скважины до точки размещения боевика составило 7,6 м (длина всего заряда)×0,38 2,9 м, а вес заряда ВВ от дна до боевика по формуле (4) То=7,6×0,38×7,8 22 кг. Затем скважину от дна до боевика заряжали ВВ на 22 кг, а после размещения боевика дозаряжали еще на 38 кг.
В результате подземная энергия взрыва увеличилась в сравнении с прототипом по Примеру 3 в 1,2 раза.
Таким образом, вышеуказанные примеры подтверждают то, что данное изобретение позволяет по сравнению с прототипом увеличить полезную подземную энергию взрыва, идущую на дробление горной массы, в 1,14-1,2 раза, что позволит уменьшить объем буровых работ и расход ВВ. Одновременно улучшается равномерность дробления породы, снижается выход негабаритных кусков.
Кроме того, уменьшается вредное воздействие поверхностных сейсмических волн, в т.ч.ударных воздушных волн взрыва.
Класс F42D1/08 способы забойки; способы заряжания шпуров взрывчатыми веществами; устройства для них
Класс F42D3/04 для взрыва горных пород