Спосіб виробництва буропідривних робіт на кар’єрах
Використання: гірнича промисловість під час проведення вибухових робіт в обводнених породах. Сутність винаходу: у породному блоці бурять свердловини першої черги на два уступи, потім кожну з них розширюють з формуванням у верхній частині нижнього уступу порожнини у вигляді усіченого конуса, що переходить у котлову порожнину. При цьому менша основа зрізаного конуса спрямована до вибою, а висота розширеної частини свердловини в нижньому уступі не перевищує трьох її максимальних діаметрів. Після видалення шламу із розширених порожнин свердловин бурять відбійні свердловини. Потім заряджають ВР всі розширені порожнини свердловин першої черги і відбійні свердловини і виробляють відбійку порід. Винахід дозволяє знизити витрати на виробництво буропідривних робіт в обводнених породних масивах та використовувати при зарядженні дешевші типи вибухових речовин. 1 іл.
Область техніки, до якої належить винахід
Відомий спосіб виробництва буровибухових робіт (БВР) на кар'єрах, що включає буріння відбійних свердловин по проектній сітці, зарядження їх вибуховими речовинами (ВВ) та підривання /1/.
Недоліком аналога і те, що з виробництві БВР в обводнених масивах відбійні свердловини заповнюються водою. За наявності у свердловинах води витрати на виробництво підривних робіт суттєво зростають у зв'язку з необхідністю застосування дорогих водостійких ВР на основі тротилу. У разі застосування дешевих неводостійких ВР, наприклад, на основі аміачної селітри, їх поміщають у водонепроникні поліетиленові рукави, розміщують у свердловині, що в цілому ускладнює технологію вибухових робіт і також призводить до значнихматеріальних витрат /2/.
Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається результатом є спосіб виробництва БВР на кар'єрах, прийнятий за прототип, що включає буріння свердловин першої черги на два уступи і відбійних свердловин по проектній сітці, заряджання їх ВР і підривання /3/. У даному способі використання свердловин першої черги передбачено для попереднього осушення породного масиву перед обуренням уступу проектної сітці.
Відомий спосіб має наступні недоліки. Свердловини першої черги мають малий діаметр і тому мають низьку водопоглинальну здатність. Для підвищення водовіддачі в цих свердловинах на глибині другого уступу розміщують заряди ВР, суцільні або зосереджені, і виробляють вибухи, підвищуючи тим самим тріщинуватість і, дренує здатність породного масиву. Однак в результаті цієї операції в околиці підірваного заряду ВР утворюється зона дроблення гірських порід, що перевищує діаметр свердловини майже в 10 разів, що вимагає особливої уваги маркшейдерської служби при збуренні другого уступу при подальшому переході гірських робіт з верхнього горизонту на нижній. У цьому випадку проектна відбійна свердловина може випадково потрапити у вказану зону дроблення, що, по-перше, виключає нормальне механічне буріння свердловини і, по-друге, може призвести до заклинювання бурового ставу та створення аварійної ситуації.
Крім того, вибух зарядів у свердловинах першої черги порушує в них стійкість стовбура свердловин, що ускладнює їх подальше використання як відбійні при масових вибухах у породах верхнього уступу.
До недоліків відомого способу слід також віднести складність організації осушувальних заходів, що потребують попереднього підривання зарядів ВРперед бурінням проектних відбійних свердловин Завданням винаходу є зниження витрат на виробництво буропідривних робіт в обводнених породних масивах за рахунок зниження рівня води у відбійних свердловинах, що дозволяє використовувати при зарядженні дешевші типи вибухових речовин (при мінімальному вмісті дорогого тротилу в них). Крім того, забезпечуються найкращі умови бурових робіт.
Це досягається тим, що в способі виробництва буропідривних робіт на кар'єрах, що включає буріння свердловин першої черги на два уступи і відбійних свердловин по проектній сітці, заряджання їх ВР і підривання, кожну свердловину першої черги розширюють з формуванням у верхній частині нижнього уступу порожнини конуса з меншою основою, спрямованою до вибою свердловини, потім з розширеної частини свердловини видаляють породний шлам, при цьому висота розширеної частини свердловини в нижньому уступі не перевищує трьох її максимальних діаметрів.
На кресленні показано технологічну схему для реалізації запропонованого способу виробництва БВР.
Спосіб здійснюють наступним чином.
У межах підготовленого до вибухової відбійки породного блоку бурят свердловини першої черги у вузлах проектної сітки на глибину двох уступів - верхнього 2 і нижнього 3. Потім кожну свердловину 1 розширюють, наприклад, термічним способом, з формуванням у верхній частині нижнього уступу 3 порожнини 3 вигляді усіченого конуса, що переходить у котлову порожнину 5. При цьому менша основа усіченого конуса спрямована до вибою свердловини 1, а висота розширеної частини свердловини в нижньому уступі 3 не перевищує трьох її максимальних діаметрів, причому висота усіченого конуса можна порівняти з діаметром котлової порожнини 5. процесі термічного розширення породний шлам 6 заповнює свердловини 1у нижньому уступі 3 і частково у верхньому уступі 2. Після завершення процесу термічного розширення свердловини 1 термоінструмент опускають вниз і видаляють шлам породний з розширених порожнин 4 і 5.
Сформована таким шляхом котлова порожнина 5 має високу водопоглинальну здатність. За рахунок збільшеного діаметра свердловин 1 і виникнення навколо них штучної тріщинуватості, під дією термічних напруг, котлові порожнини 5 перетинають більшу кількість магістральних тріщин (на кресленні не показано) в породах верхнього уступу 2, по яких вода дренується в котлові порожнини 5 свердловин 1. ця вода через породний шлам 6 під природним тиском стовпа води фільтрується через тріщинуваті породи нижнього уступу 3 у напрямку до кар'єрного дренажного комплексу (на кресленні не показано). Значна кількість води в свердловини 1 надходить з верхнього шару зруйнованих порід 7. Цей шар порід 7 має дуже великий коефіцієнт фільтрації та високої водовіддачі.
Після утворення свердловин 1 першої черги на площі між ними та в їх околиці здійснюють буріння та термічне розширення відбійних свердловин 8, розташованих також у вузлах проектної сітки. Наявність свердловин 1 забезпечує безперервний процес осушення породного масиву з формуванням депресійних кривих 9 і 10 рівня осушення, що знижуються протягом часу, що дозволяє в кінцевому підсумку знизити рівень води в відбійних свердловинах 8. Після заряджання ВР всіх розширених порожнин 5 і 8 виробляють вибухову відбійку порід уступу 2, при цьому в свердловинах 1 заряди ВР розміщують безпосередньо на породному шламі 6, що служить основою, що утримує заряд. У процесі детонації ВР у свердловинах 1 першої черги в нижніх конічних порожнинах 4 формується кумулятивна ударнахвиля, спрямована до забою свердловин 1. Під спрямованою дією розширюються продуктів детонації ВР відбувається потужний гідравлічний удар, що передає тиск через буровий шлам 6 частково насичений водою, породи нижнього уступу 3 і приводить до розкриття і зростання наявних магістральних тріщин і, як результат, меншої обводненості відбійних свердловин, які в подальшому бурять при розробці нижнього горизонту в породах нижнього уступу 3 (на кресленні не показано).
При вибуховій відбійці навколо порожнини 4 і нижній частині порожнини 5 кожної свердловини у уступі 3 створюється зона дроблення, що забезпечує проробку підошви уступу 2. Ця зона дроблення за якістю аналогічна шару руйнування порід 7 і не змінює базових умов виробництва бурових робіт при подальшій розробці нижнього уступу 3 .
Приклад реалізації методу.
На залізорудному кар'єрі Михайлівського гірничо-збагачувального комбінату виробляють вибухову відбійку залізистих кварцитів з використанням дорогого тротилу при зарядженні свердловин.
Відповідно до запропонованого способу після горизонтування поверхні уступу 2 за допомогою бульдозерів здійснюють буріння свердловин 1 першої черги у вузлах проектної сітки, нанесеної маркшейдерською службою кар'єру. При базовій сітці відбійних свердловин 8х8 м свердловини першої черги розміщують з відривом 32 м друг від друга. При трирядній схемі обурення уступів свердловини першої черги розташовують у другому ряду. За допомогою бурового верстата типу СБШ-250 МН свердловини бурять діаметром 243 мм на глибину двох уступів, тобто 30 м. Потім ці свердловини розширюють термічним способом з використанням верстатів СБТ-500. Розширення здійснюють повітряно-гасовим вогнеструмним пальником, який переміщують у свердловині знизу вгору. Для створенняпорожнини 4 у вигляді зрізаного конуса в кожній свердловині пальник опускають на глибину 16,5 м, потім на ділянці довжиною 0,5 м переміщують вгору зі швидкістю приблизно 20 м/год, а потім швидкість підйому зменшують і піднімають пальник зі швидкістю 15 м/ч . У цьому режимі переміщення пальника формується порожнину 4 у вигляді зрізаного конуса висотою приблизно 0,5 м, а діаметр котлової порожнини 5 становить 450 - 500 мм. У процесі термічного розширення свердловин 1 буровий породний шлам 6 під власною вагою падає вниз, заповнює нижню частину свердловин і частково розширені порожнини 5. Для очищення кожної свердловини пальник на маневровій швидкості 20-30 м/хв опускають до дотику з породним дією аеродинамічної сили виноситься зі свердловини. В процесі очищення свердловини пальник також опускають до глибини 16,5 м і витримують там протягом 1-2 хв, достатніх для виносу породного шламу, що залишився, з порожнин 4 і 5. Потім здійснюють буріння і термічне розширення відбійних свердловин 8, що розташовуються також у вузла проектної сітки.
У процесі формування відбійних свердловин 8 відбувається безперервний процес осушення масиву з переходом депресійної кривої з положення 9 положення 10. Як правило, обурення верхнього уступу 2 довжиною 200 м відбувається протягом 1-2 тижнів, а іноді і більше, що пов'язано з кількістю задіяної бурової техніки. Цього часу достатньо для реалізації поставленого завдання водозниження та, відповідно, зменшення рівня води у відбійних свердловинах аж до повного осушення верхнього уступу 2. Це у свою чергу дозволить скоротити витрату дорогого тротилу, використання якого в обводнених свердловинах у 5-10 разів більше, ніж у осушених.
Крім того, при переході гірських робіт з верхнього горизонту на нижнійрівень води у відбійних свердловинах другого уступу 3 також знижується, що забезпечує кращі умови бурових робіт в осушеному масиві, оскільки підвищується стійкість шарошечних доліт на 10-15%. Внаслідок зниження рівня води у відбійних свердловинах також досягається економія дорогих водостійких ВР.
Разом з цим застосування найпростіших видів ВР замість тротилу призводить до покращення екологічної обстановки в кар'єрі внаслідок виділення при вибухах меншої кількості отруйних газів.
Джерела інформації 1. Патент США N 3696703, кл. F42D 1/00.
2. Патент України N 2133942, кл. F42D 1/08.
3. Гончаров С.А., Дремін А.І., Єршов Н.П., Каркашадзе Г.Г. Ресурсозберігаючі процеси руйнування гірських порід на кар'єрах. М: Вид. МДГУ, 1994, с. 143-149.
Спосіб виробництва буровибухових робіт на кар'єрах, що включає буріння свердловин першої черги на два уступи і відбійних свердловин по проектній сітці, заряджання їх ВР і підривання, який відрізняється тим, що кожну свердловину першої черги розширюють з формуванням у верхній частині нижнього уступу порожнини у вигляді меншою основою, спрямованою до вибою свердловини, потім з розширеної частини свердловини видаляють породний шлам, при цьому висота розширеної частини свердловини в нижньому уступі не перевищує трьох її максимальних діаметрів.