EA023604B1 - Способ подземного взрывания горной породы - Google Patents

Abstract

Способ взрывания горной породы в подземном месте взрыва, в котором шпуры (11а, b, с) пробуриваются в массе (10) горной породы от поверхности (12), образующей штрек, каждый шпур загружается по меньшей мере одним зарядом (13а-с, 14а-с, 15а-с) взрывчатого вещества, по меньшей мере один детонатор помещается в рабочей связи с каждым зарядом и проводится последовательность из по меньшей мере двух событий инициирования для взрывания массы горной породы, в каждом из которых инициируются только некоторые заряды посредством подачи сигналов на подрыв только к детонаторам, связанным с упомянутыми зарядами, при этом каждое событие инициирования является отдельным управляемым пользователем событием инициирования. В одном из по меньшей мере двух событий инициирования создается брошенная часть массы горной породы, такая как столб, которая была пробурена и заряжена, и брошенная часть массы горной породы взрывается в последующих одном или более из по меньшей мере двух событий инициирования без доступа персонала к брошенной части. Первые заряды (13а, b, с и 15а, b, с) взрывчатого вещества могут быть взорваны в одном событии инициирования, оставляя столб брошенной породы с предварительно загруженным шпуром (11b), проходящим через него. Детонаторы могут быть беспроводными.

Description

Изобретение относится к области горных работ, включающих в себя взрывание и дробление горной породы. Более конкретно, изобретение относится к взрыванию горной породы под землей.

Предпосылки создания изобретения

В горных работах эффективное дробление и ломание горной породы посредством зарядов взрывчатого вещества требует значительной компетенции и опыта. Заряды взрывчатого вещества помещаются в соответствующих количествах в заданных положениях внутри горной породы и затем приводятся в действие через детонаторы, имеющие заданные временные задержки, посредством этого обеспечивая желаемую схему взрывания и дробления горной породы. Традиционно сигналы передаются к детонаторам от соответствующей взрывной машинки через неэлектронные системы, использующие детонирующий шнур низкой энергии или ударную трубу. В качестве альтернативы электрические провода могут быть использованы для передачи сигналов на подрыв к электрическим детонаторам или более сложных сигналов к электронным детонаторам и от них. Например, такие сигналы могут включать в себя инструкции боевой режим, дежурный режим и временные периоды задержки для удаленного программирования последовательности взрывания детонатора. Более того, в качестве признака безопасности детонаторы могут хранить коды на взрывание и отвечать на сигналы боевой режим и подрыв только при получении совпадающих кодов на взрывание от взрывной машинки. Электронные детонаторы могут быть запрограммированы временами задержки с точностью до 1 мс или менее.

Установка проводного взрывного устройства требует правильного позиционирования зарядов взрывчатого вещества в шпурах в горной породе и правильное соединение проводов между соответствующей взрывной машинкой и детонаторами. Процесс часто является трудоемким и сильно зависит от точности и добросовестности оператора взрывания. Оператор взрывания должен убедиться, что детонаторы находятся в правильном отношении передачи сигналов с взрывной машинкой, так, чтобы взрывная машинка по меньшей мере могла передавать командные сигналы для управления каждым детонатором и, в свою очередь, приводить в действие каждый заряд взрывчатого вещества. Неадекватные соединения между компонентами взрывного устройства могут вести к потере связи между взрывными машинками и детонаторами и, следовательно, увеличить проблемы безопасности. Требуется значительная тщательность для того, чтобы убедиться, что провода проходят между детонаторами и соответствующей взрывной машинкой без разрыва, обдирки, повреждения или другого препятствия, которое может помешать правильному управлению и работе детонатора через присоединенную взрывную машинку.

Системы беспроводного детонатора предлагают возможность обхода этих проблем, посредством этого улучшая безопасность на месте взрывания. Посредством исключения использования физических соединений (например, электрических проводов, детонирующего шнура низкой энергии или оптических кабелей) между детонаторами и другими компонентами на месте взрывания (например, взрывными машинками) возможность неправильной установки взрывного устройства уменьшается. Другое преимущество беспроводных детонаторов относится к способствованию автоматизированной установке зарядов взрывчатого вещества и соответствующих детонаторов на месте взрывания. Это может включать в себя, например, автоматизированную загрузку детонаторов в шпуры и автоматизированное соединение соответствующего детонатора с каждым зарядом взрывчатого вещества, например с использованием роботизированных систем. Это может обеспечить существенные улучшения в безопасности места взрывания, поскольку операторы взрывания смогут устанавливать взрывную матрицу с полностью удаленных мест. Тем не менее, такие системы имеют труднопреодолимые технологические проблемы, многие из которых остаются нерешенными. Одним препятствием автоматизации является сложность роботизированной манипуляции и обращения с детонаторами на месте взрывания. В частности, когда детонаторы не являются беспроводными электронными детонаторами и требуют привязывания или других форм подключения к электрическим проводам, ударным трубам и т.п.

Подземная добыча имеет отдельные проблемы по сравнению с открытой добычей. Например, дробление и извлечение рудного тела, расположенного под землей, требует аккуратного планирования и выполнения. Обычно доступ к рудному телу осуществляется через прокладывание туннелей или одного или нескольких штреков для обнажения поверхности руды на по меньшей мере одной стороне. Затем шпуры пробуриваются в поверхность и загружаются зарядами взрывчатого вещества. Приведение в действие зарядов посредством соответствующих детонаторов дробит часть горной породы за свободной поверхностью, посредством этого обнажая новую поверхность, предназначенную для бурения и загрузки. Тем временем, дробленая горная порода из исходного взрыва может быть удалена через туннель доступа для обработки. Через повторяющиеся циклы бурения, загрузки, взрывания и извлечения обнаженная поверхность отступает в рудное тело, и достигается дробленая руда.

Извлечение дробленой руды может быть осуществлено с использованием непосредственно управляемых транспортных средств или удаленно управляемых транспортных средств, но, как упомянуто выше, удаленно управляемое расположение детонаторов в шпуры и их рабочее связывание с зарядами взрывчатого вещества все еще должно быть разработано.

Несмотря на простоту, подземное взрывание, как описано выше, имеет значительные технические и организационные проблемы. Например, с технической точки зрения, создаваемая полость должна быть

- 1 023604 структурно крепкой и может требовать внутреннего поддерживания для предотвращения обрушения потолка. Для этого колонны или столбы породы часто остаются на месте для способствования обеспечению поддерживания потолка, в частности, во время активной фазы взрывания и извлечения остальной руды. Таким образом, части ценного рудного тела фактически оставляются в подземном месте взрывания по меньшей мере до тех пор, пока полость не будет структурно усилена, уменьшая эффективность процесса извлечения руды.

Сложность подземных горных работ дополнительно увеличивается организационными проблемами на месте добычи. Команды шахтеров должны быть аккуратно координированы для оптимизации как горных работ, так и доступа к свободной поверхности и дробленой горной породе. Например, может требоваться доступ разных команд к свободной поверхности в разное время для бурения шпуров, загрузки взрывчатых веществ, установки взрывного оборудования, извлечения дробленой породы, и т.п. Каждой команде будет нужен разный комплект оборудования для эффективного осуществления ее намеченной задачи, и еще у свободной поверхности может не быть достаточного пространства для расположения более одной команды и соответствующего оборудования в любое данное время.

К тому же, дробленый материал от одного взрыва или полость, образованная в результате этого взрыва, могут предотвратить доступ к рудному телу на дальней стороне этого взрыва, опять же означая, что части ценного рудного тела фактически оставляются по меньшей мере до тех пор, пока дробленый материал не будет извлечен, или доступ не будет иначе облегчен. Более того, перемещение и координация команды на месте добычи дополнительно усложняются проблемами безопасности. В зависимости от целостности горной породы или правил безопасности на месте добычи может существовать требование полностью эвакуировать весь персонал шахты (и, возможно, оборудование) из места добычи при осуществлении взрывания. В качестве альтернативы, к тому же, может быть необходимо усилить остальную массу горной породы перед позволением доступа персонала к ней для дальнейшего бурения и взрывания. Без такого усиления остальная масса горной породы также должна быть оставлена. Все эти возможности дополнительно ограничивают планирование всех других операций в месте добычи для всех рабочих поверхностей.

К тому же, может быть трудным доступ к отступающей поверхности рудного тела. Каждый цикл взрывания требует существенного удаления дробленой горной породы перед тем, как заново обнаженная горная порода может быть пробурена и загружена для следующего цикла взрывания. Если дробление горной породы является неэффективным или каким-либо образом неправильным, может быть трудно полностью извлечь руду через туннель для доступа, и это, в свою очередь, может задержать процесс извлечения. Иногда нежелательное дробление или выброс горной породы может привести к тому, что рудное тело будет полностью недоступно от существующего туннеля доступа, так что должен быть образован новый туннель для приближения к рудному телу с другого угла. Очевидно, это задержит процесс извлечения и значительно увеличит затраты.

Следовательно, в данной области техники существует постоянная потребность в улучшенных способах взрывания для подземной добычи. Эта потребность простирается к взрывным устройствам, которые используют либо проводные, либо беспроводные соединения с детонаторами и соответствующими компонентами.

Краткое изложение сущности изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка способов улучшенного взрывания горной породы в подземном месте.

В выбранных иллюстративных вариантах осуществления разработан способ взрывания горной породы в подземном месте взрыва, содержащий следующие этапы:

а) бурение шпуров в массе горной породы;

б) загрузка каждого шпура по меньшей мере одним зарядом взрывчатого вещества;

в) помещение по меньшей мере одного детонатора в рабочей связи с каждым зарядом;

г) проведение последовательности из по меньшей мере двух событий инициирования для взрывания массы горной породы, в каждом из которых инициируются только некоторые заряды посредством посылания сигналов на подрыв только к детонаторам, связанным с упомянутыми зарядами, и каждое событие инициирования является отдельным управляемым пользователем событием инициирования, причем одно из по меньшей мере двух событий инициирования создает труднодоступную часть массы горной породы, которая была пробурена и заряжена на этапах а), б) и в), и упомянутая труднодоступная часть массы горной породы взрывается в последующих одном или более из по меньшей мере двух событий инициирования без доступа персонала к упомянутой труднодоступной части.

Посредством этого способа эффективность и безопасность взрывания под землей могут быть сильно улучшены. Посредством предварительного бурения всей выбранной массы горной породы или рудного тела или выбранной части массы или тела и затем загрузки всех пробуренных шпуров по желанию и помещения детонаторов в рабочей связи с зарядами взрывчатого вещества, все заряды могут быть инициированы по меньшей мере в двух отдельных событиях инициирования в желаемой последовательности без необходимости доступа персонала к любой части массы или тела между событиями инициирования. Это значит, что труднодоступная часть массы горной породы может быть взорвана, и дробленый

- 2 023604 материал извлечен легко и безопасно.

Способ изобретения позволяет достигнуть полностью новых последовательностей взрывания. В частности, более нет необходимости в осуществлении отступной добычи, т.е. взрывания у дальней точки массы горной породы от точки доступа - или в бурении и взрывании отдельных уровней в конкретное время. Теперь возможно осуществлять этапы а), б) и в) на всю высоту массы горной породы или в выбранной части, и по желанию выборочно взрывать разные уровни массы горной породы в соответствующих событиях инициирования. Масса горной породы или выбранная часть массы горной породы может находиться между двумя штреками или туннелями, один из которых расположен сверху, а другой снизу.

В целом шпуры будут пробуриваться в массу горной породы от верхнего штрека или нижнего штрека, причем этот нижний штрек может быть единственным штреком, и в одном варианте осуществления шпуры пробуриваются на этапе а) со всей длины штрека. Таким образом, длина штрека определяет протяженность массы горной породы, предназначенную для взрывания в по меньшей мере двух событиях инициирования.

Способ изобретения требует аккуратного инициирования детонаторов, и в вариантах осуществления детонаторы могут быть электрическими или электронными детонаторами. В конкретном варианте осуществления детонаторы являются электронными. Такие электронные детонаторы могут быть проводными или беспроводными. Тем не менее, существует риск того, что проводное соединение, например взрывного механизма с детонаторами, которые инициируются в последующем одном из по меньшей мере двух событий инициирования, может быть повреждено предыдущим инициированием, и по этой причине беспроводные детонаторы являются преимущественными.

В варианте осуществления каждый детонатор образует часть сборки беспроводного детонатора для получения беспроводных командных сигналов и ответа на них, причем этап проведения последовательности из по меньшей мере двух событий инициирования содержит передачу по меньшей мере двух беспроводных командных сигналов от одной или более соответствующих взрывных машинок для выборочного подрыва сборок беспроводного детонатора.

В конкретном варианте осуществления каждая сборка беспроводного детонатора является беспроводным электронным усилителем.

В некоторых вариантах осуществления детонаторы, связанные с последующими одним или более из по меньшей мере двух событий инициирования, входят в режим ожидания перед их приведением в действие.

Поскольку заряды взрывчатого вещества для последующих одного или более событий инициирования должны быть на месте во время предшествующего из по меньшей мере двух событий инициирования, взрывчатое вещество должно быть относительно стабильным, например аммиачная селитра/дизельное топливо или непатронированным эмульсионным взрывчатым веществом. Подходящее непатронированное взрывчатое вещество может быть выбрано из диапазона РогЙ8™ от Опеа Μίηίη§ §егνίοβδ.

Результат каждого события инициирования заключается в дроблении взорванной части массы горной породы, которая затем может падать в нижний штрек. Может быть необходимо извлечь целиком или частично эту дробленую горную породу перед последующим одним из по меньшей мере двух событий инициирования. Это может быть выполнено удаленно или безопасно от части нижнего штрека, которая была пробурена и загружена, и в которой по меньшей мере один детонатор был помещен в рабочей связи с каждым зарядом, но которая не является неподдерживаемой землей, и остается стабильной, т.е. это не труднодоступная часть массы горной породы.

Такая труднодоступная часть массы горной породы может быть столбом горной породы, который остается на месте после одного по меньшей мере из двух событий инициирования для поддерживания других частей массы горной породы.

В одном конкретном варианте осуществления масса горной породы содержит рудное тело над нижним штреком, и шпуры пробуриваются в направлении вверх от нижнего штрека в тело, и способ дополнительно содержит образование по меньшей мере одной восстающей выработки в руде, проходящей в целом в направлении вверх от нижнего штрека, при этом в одном по меньшей мере из двух событий инициирования материал от рудного тела, смежного с восстающей выработкой, дробится и падает в восстающую выработку и в нижний штрек для извлечения через нижний штрек, оставляя полость, и в последующем одном или более по меньшей мере из двух событий инициирования материал рудного тела дробится и падает по меньшей мере частично в полость.

В этом варианте осуществления в последующем одном или более по меньшей мере из двух событий инициирования части рудного тела, смежные с полостью и верхними концами шпуров, дробятся и, выборочно, извлекаются через нижний штрек перед дроблением остальной части рудного тела между упомянутыми частями и нижним штреком.

В одной версии этого варианта осуществления материал рудного тела, дробящегося в одном по меньшей мере из двух событий инициирования, находится с одной стороны восстающей выработки в продольном направлении нижнего штрека, и материал рудного тела, дробящегося в последующих одном

- 3 023604 или более событиях инициирования, находится с противоположной стороны восстающей выработки.

Часть рудного тела, дробящаяся в последующих одном или более событиях инициирования, может находиться над частью рудного тела, дробящейся в одном по меньшей мере из двух событий инициирования.

События инициирования могут повторяться вдоль нижнего штрека. Нижний штрек может иметь один или два глухих конца.

В этом конкретном варианте осуществления над нижним штреком может не быть штрека.

В другом конкретном варианте осуществления масса горной породы содержит рудное тело, проходящее между нижним штреком и верхним штреком, причем каждый из нижнего и верхнего штреков имеет соответствующий глухой конец, и шпуры пробуриваются в направлении вниз от верхнего штрека в тело, и способ дополнительно содержит образование по меньшей мере одной восстающей выработки в руде, проходящей между верхним и нижним штреками и удаленной от глухого конца штреков, выборочно, посредством приведения в действие детонаторов и соответствующих зарядов по меньшей мере в одном шпуре, причем одно по меньшей мере из двух событий инициирования является смежным с восстающей выработкой, и последующие одно или более событий инициирования осуществляются в одной или более частях рудного тела между восстающей выработкой и глухим концом штреков для дробления материала упомянутых одной или более частей так, чтобы дробленый материал мог быть извлечен через нижний штрек.

В еще одном конкретном варианте осуществления масса горной породы содержит рудное тело, проходящее между нижним штреком и верхним штреком вблизи от очистной выработки, образованной между нижним и верхним штреками у их дальнего конца, и шпуры пробуриваются в рудном теле от одного из штреков к другому штреку, и способ дополнительно содержит образование по меньшей мере одной восстающей выработки в руде между верхним и нижним штреками и удаленно от очистной выработки для образования части рудного тела между очистной выработкой и восстающей выработкой, причем одно по меньшей мере из двух событий инициирования находится в рудном теле, смежном с восстающей выработкой, для оставления столба, образованного из упомянутой части рудного тела, и последующие одно или более по меньшей мере из двух событий инициирования осуществляются в остаточном рудном теле со стороны расположения восстающей выработки, дальней от столба, с последующим извлечением дробленого материала из нижнего штрека, и дополнительными одним или более по меньшей мере из двух событий инициирования, осуществляемыми для дробления материала столба.

В этом варианте осуществления очистная выработка может быть по меньшей мере частично заполнена материалом обратной засыпки, который может вводиться с верхнего штрека для замены дробленого и извлеченного материала рудного тела.

Каждый из упомянутого другого конкретного варианта осуществления и упомянутого еще одного другого конкретного варианта осуществления могут быть выполнены с использованием признаков упомянутого одного конкретного варианта осуществления.

Шпуры в этих вариантах осуществления могут быть пробурены известным образом, например под углом от 0 до 45° к вертикали. В одном варианте осуществления по меньшей мере некоторые шпуры расположены в кольце шпуров, отцентрированном на штреке, из которого они пробуриваются, для кольцевого подрыва некоторых детонаторов в соответствии с заранее запрограммированными временами задержки.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления способов взрывания согласно изобретению и известный способ ниже описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.

Фиг. 1а представляет собой схематичный вид в перспективе рудного тела, которое может быть взорвано согласно изобретению.

Фиг. 1Ь представляет собой схематичный вид в разрезе рудного тела, изображенного на фиг. 1а, вдоль шпуров.

Фиг. 2а-Ь представляют собой последовательные этапы взрывания и извлечения рудного тела, расположенного под землей, согласно известным способам.

Фиг. 3а-Н представляют собой последовательные этапы взрывания и извлечения рудного тела, расположенного под землей, согласно варианту осуществления способа изобретения.

Фиг. 4 представляет собой схематичный вид в перспективе первого этапа одного варианта осуществления взрывания выпускной воронки согласно изобретению.

Фиг. 5 представляет собой вид, подобный фиг. 4, с изображением второго этапа взрыва.

Фиг. 6 представляет собой схематичный вид в перспективе первого этапа другого варианта осуществления взрывания выпускной воронки согласно изобретению.

Фиг. 7 представляет собой вид, подобный фиг. 6, с изображением второго этапа взрыва.

Фиг. 8 представляет собой схематичный вид в перспективе первого этапа еще одного варианта осуществления взрывания согласно изобретению, отступающего взрывания и засыпки получающейся в результате этого очистной выработки.

Фиг. 9 представляет собой вид, подобный фиг. 8, с изображением второго этапа взрыва.

- 4 023604

Фиг. 10 представляет собой вид, подобный фиг. 8, с изображением третьего этапа взрыва.

Фиг. 11 представляет собой вид, подобный фиг. 8, с изображением четвертого этапа взрыва.

Фиг. 12 представляет собой вид, подобный фиг. 8, с изображением пятого этапа взрыва.

Фиг. 13 представляет собой вид, подобный фиг. 8, с изображением шестого этапа взрыва. Определения

Привести в действие или инициировать относится к инициированию, зажиганию или включению взрывчатых веществ, обычно посредством запала, детонатора или другого устройства, такого как усилитель, обладающего возможностью получения внешнего сигнала и преобразования сигнала для вызывания дефлаграции взрывчатого вещества.

Матрица относится к группе отдельных зарядов взрывчатого вещества, предпочтительно зарядов эмульсионного взрывчатого вещества, каждый из которых расположен в смежном шпуре в рабочей связи с детонатором, так что заряды расположены в целом внутри слоя или секции горной породы, посредством чего приведение в действие зарядов вызывает взрывание и дробление слоя или секции горной породы. В выбранных вариантах осуществления группа зарядов образует матрицу, которая, по существу, расположена вокруг плоскости, в целом перпендикулярной общему направлению осей шпуров. В дополнительных выбранных вариантах осуществления группы зарядов, которые образуют матрицу, могут быть расположены иначе, чем плоско. В данной области техники известны многочисленные конфигурации и расположения матрицы, включающие в себя кольца, веера, и различные типы разрезов, но не ограничиваясь ими.

Основной заряд относится к любой отдельной части взрывчатого вещества, находящейся вблизи от других компонентов детонатора и связанной с этими компонентами таким образом, который позволяет приводить в действие взрывчатое вещество при получении соответствующих сигналов от других компонентов. Основной заряд может удерживаться внутри маленького кожуха детонатора или в качестве альтернативы может быть расположен рядом с основным кожухом детонатора. Основной заряд может быть использован для доставки выходной энергии к внешнему заряду взрывчатого вещества для инициирования внешнего заряда взрывчатого вещества.

Взрывная машинка относится к любому устройству, которое обладает возможностью быть в сигнальной связи с детонатором для приведения в действие детонатора. В случае электронных детонаторов сигнальная связь может заключаться, например, в посылании сигналов боевой режим, дежурный режим и подрыв к детонаторам и/или в программировании времен задержки и/или кодов на взрывание детонаторов. Взрывная машинка также может иметь возможность получения информации, такой как времена задержки или коды на взрывание, непосредственно от детонаторов, или это может быть достигнуто через промежуточное устройство, такое как регистратор, для сбора информации детонатора и передачи информации к взрывной машинке.

Усилитель относится к любому устройству, которое может принимать командные сигналы от соответствующей взрывной машинки и в ответ на соответствующие сигналы, такие как сигнал подрыв, может вызывать приведение в действие отдельного заряда взрывчатого вещества, который образует неотъемлемый компонент усилителя. Таким образом, приведение в действие отдельного заряда взрывчатого вещества может вызывать приведение в действие внешнего количества взрывчатого вещества, такого как вещество, заряженное в шпур в горной породе. Усилитель может быть проводным или беспроводным. В выбранных вариантах осуществления усилитель может содержать следующий неограничивающий список компонентов: детонатор, содержащий взрывную цепь и основной заряд; заряд взрывчатого вещества, находящийся в рабочей связи с упомянутым детонатором, так что приведение в действие упомянутого основного заряда через упомянутую взрывную цепь вызывает приведение в действие упомянутого заряда взрывчатого вещества; приемопередатчик для получения и обработки по меньшей мере одного беспроводного командного сигнала от взрывной машинки, причем приемопередатчик находится в сигнальной связи с упомянутой взрывной цепью так, что при получении сигнала подрыв упомянутая взрывная цепь вызывает приведение в действие упомянутого основного заряда и, посредством этого, приведение в действие упомянутого заряда взрывчатого вещества.

Детонатор относится к любой форме детонатора, но в преимущественных вариантах осуществления к электронному или электрическому детонатору, и в данной области техники известно много форм детонаторов, по меньшей мере детонатор содержит основной заряд, инициируемый при получении соответствующего сигнала, и средство, такое как взрывная цепь, для передачи соответствующего сигнала для приведения в действие основного заряда. Обычно многие детонаторы также будут содержать некоторую форму оболочки для содержания одного или более компонентов детонатора. Традиционно оболочка состоит из материала (например, металла) с, по существу, трубчатым сечением для образования конца ударного приведения в действие детонатора, в котором находится основной заряд, и противоположного конца для присоединения к другим компонентам или линиям передачи сигнала. В выбранных вариантах осуществления детонатор относится к тем детонаторам, которые включают в себя средство программируемого инициирования, например, которое включает в себя средство для хранения информации уникальной идентификации детонатора и/или коды на взрывание детонатора. Детонатор может быть проводным или беспроводным. Электронные детонаторы известны в данной области техники и могут вклю- 5 023604 чать в себя запоминающее средство для хранения информации, такой как времена задержки, коды на взрывание или информации о безопасности, и/или может быть присоединено к верхним коробкам или другим компонентам устройства беспроводного инициирования.

Дальний относится к концу шпура, противоположному ближнему концу (причем ближний конец находится около, вблизи от, или рядом со свободной поверхностью горной породы, от которой в горную породу был пробурен шпур, или от которой была удалена дробленая горная порода после взрывания горной породы у свободной поверхности). Такая свободная поверхность может образовывать часть штрека. Дальний конец может быть глухим концом шпура, находящимся на некотором расстоянии от свободной поверхности горной породы, например образованного посредством проникновения в горную породу бурильного устройства, такого как буровая коронка. В альтернативных вариантах осуществления дальний конец шпура может быть также открытым концом, если дальний конец простирается в другой штрек в горной породе, являющийся удаленным от свободной поверхности.

Штрек относится к горизонтальному или в целом горизонтальному разрезу или полости, проходящей под землей, над или под рудным телом. Обычно штрек образован посредством дробления и извлечения горной породы, например посредством прокладывания туннеля. Штрек может обеспечивать доступ для операторов шахты и их оборудования для бурения шпуров, проходящих в рудное тело в любом направлении для загрузки взрывчатых веществ, взрывания и дробления рудного тела, для извлечения через штрек и доступ к штреку. Любое подземное место шахты может включать в себя один, несколько или много штреков, например на разных уровнях относительно поверхности земли или рудного тела. Иногда штрек в этом документе называется туннелем.

Заряд взрывчатого вещества/заряд в целом относится к конкретной части взрывчатого вещества, находящейся в шпуре или предназначенной для помещения в него. Взрывчатое вещество обычно имеет форму и достаточный размер для получения энергии, получаемой из приведения в действие основного заряда или детонатора, или, в качестве альтернативы, энергии от взрывчатого вещества, образующего часть усилителя. Зажигание заряда взрывчатого вещества должно быть достаточным, чтобы вызывать взрывание и дробление горной породы. Химический состав заряда взрывчатого вещества может принимать любую форму, которая известна в данной области техники. В некоторых вариантах осуществления заряд взрывчатого вещества представляет собой непатронированное эмульсионное взрывчатое вещество, которое имеет хорошую стабильность, как предлагаемое Опса Μίηίη§ §егу1се8 под торговой маркой Рогίΐδ™.

Слой относится к любому слою горной породы, в любой ориентации относительно горизонтали, который содержит матрицу зарядов взрывчатого вещества, находящихся в рабочей связи с детонаторами. Слой может включать в себя матрицу, которая расположена, по существу, плоско в слое, или матрицу, которая менее организована в отношении ее геометрии. Таким образом, детонаторы, связанные с зарядами взрывчатого вещества, могут быть управляемыми и приводимыми в действие внутри слоя в группе, чтобы посредством этого выборочно дробить слой, как требуется согласно спланированному взрыву.

Ближний относится к концу шпура, находящемуся около, вблизи от, или рядом со свободной поверхностью горной породы, от которой в горную породу был пробурен шпур, или, в некоторых вариантах осуществления, от которой была удалена дробленая горная порода после взрывания горной породы у свободной поверхности.

Горная порода включает в себя все типы горной породы, включающие в себя ценную руду. Такая ценная руда включает в себя сланец.

Труднодоступная часть массы горной породы относится к любой части массы горной породы или руды, которая оставлена или будет оставлена в подземном месте во время процесса взрывания, так как она является физически недоступной в результате одного и/или одного раннего по меньшей мере из двух событий инициирования и/или так как она является неподдерживаемой землей, которая является потенциально опасной для доступа персонала (так что доступ персонала может быть запрещен соответствующим правилом (правилами)) и/или так как она должна оставаться в месте взрывания для сохранения структурной целостности места взрывания, включающего в себя любую полость, созданную посредством извлечения руды горной породы на месте взрывания. Труднодоступная часть массы горной породы содержит руду, которая имеет ценность и которая согласно изобретению взрывается в последующем одном или более по меньшей мере из двух событий инициирования без доступа персонала к труднодоступной части.

Беспроводный относится к физическому отсутствию проводов (таких как электрические провода, ударные трубы, депротонирующий шнур низкой энергии или оптические кабели), присоединяющих детонатор изобретения или его компоненты к соответствующей взрывной машинке или источнику энергии. Беспроводная энергия может принимать любую форму, подходящую для беспроводной связи и/или беспроводного заряжания детонаторов. Например, такие формы энергии могут включать в себя электромагнитную энергию, включающую в себя световые, инфракрасные, радиоволны (включающие в себя очень низкие частоты), и микроволны, но не ограничены этим, или, в качестве альтернативы, могут принимать некоторые другие формы, такие как электромагнитная индукция или акустическая энергия.

Сборка беспроводного детонатора охватывает детонатор, наиболее предпочтительно электронный

- 6 023604 детонатор (обычно содержащий по меньшей мере оболочку детонатора и основной заряд), а также средство для вызывания приведения в действие основного заряда при получении упомянутой сборкой беспроводного детонатора сигнала подрыв по меньшей мере от одной соответствующей взрывной машинки. Например, такое средство для вызывания приведения в действие может включать в себя средство получения сигнала, средство обработки сигнала и взрывную цепь, приводимую в действие в случае получения сигнала подрыв. Предпочтительные компоненты сборки беспроводного детонатора могут дополнительно включать в себя средство для передачи информации, касающейся сборки, к другим сборкам или к взрывной машинке, или средство для ретрансляции беспроводных сигналов к другим компонентам взрывного устройства. Другие предпочтительные компоненты сборки беспроводного детонатора станут понятны из описания в целом. Выражение сборка беспроводного детонатора в очень конкретных вариантах осуществления может относиться просто к устройству беспроводной ретрансляции сигнала без какой-либо связи с узлом детонатора. В таких вариантах осуществления такие ретранслирующие устройства могут образовывать беспроводные магистральные линии просто для ретрансляции беспроводных сигналов к взрывным машинками и от них, тогда как другие сборки беспроводного детонатора, находящиеся в связи с ретранслирующими устройствами, могут содержать все обычные признаки сборки беспроводного детонатора, включающие в себя детонатор для приведения их в действие, осуществляя образование беспроводных ответвлений от линии в беспроводной сети. Сборка беспроводного детонатора может дополнительно включать в себя верхнюю коробку, как определено в этом документе, для удерживания конкретных компонентов сборки вдали от подземной части сборки во время работы и для расположения в положении, лучше подходящем для получения беспроводных сигналов, получаемых, например, от взрывной машинки, или ретранслируемых посредством другой сборки беспроводного детонатора.

Беспроводной электронный усилитель относится к любому устройству, которое может получать беспроводные командные сигналы от соответствующей взрывной машинки и в ответ на соответствующие сигналы, такие как сигнал подрыв, может вызывать приведение в действие заряда взрывчатого вещества, который образует неотъемлемый компонент усилителя. Таким образом, приведение в действие заряда взрывчатого вещества может вызывать приведение в действие внешнего количества взрывчатого вещества, такого как вещество, заряженное в шпур в горной породе. В выбранных вариантах осуществления усилитель может содержать следующий неограничивающий список компонентов: детонатор, содержащий взрывную цепь и основной заряд; заряд взрывчатого вещества, находящийся в рабочей связи с упомянутым детонатором, так что приведение в действие упомянутого основного заряда через упомянутую взрывную цепь вызывает приведение в действие упомянутого заряда взрывчатого вещества; приемник или приемопередатчик для получения и обработки по меньшей мере одного беспроводного командного сигнала от упомянутой взрывной машинки, причем упомянутый приемник или приемопередатчик находится в сигнальной связи с упомянутой взрывной цепью так, что при получении сигнала подрыв упомянутая взрывная цепь вызывает приведение в действие упомянутого основного заряда и приведение в действие упомянутого заряда взрывчатого вещества. Предпочтительно детонатор является электронным детонатором, содержащим средство для вызывания приведения в действие основного заряда при получении упомянутым усилителем сигнала подрыв по меньшей мере от одной соответствующей взрывной машинки. Например, такое средство для вызывания приведения в действие может включать в себя средство получения сигнала, средство обработки сигнала и взрывную цепь, приводимую в действие в случае получения сигнала ПОДРЫВ. Предпочтительные компоненты беспроводного усилителя могут дополнительно включать в себя средство для передачи информации, касающейся сборки, к другим сборкам или к взрывной машинке, или средство для ретрансляции беспроводных сигналов к другим компонентам взрывного устройства. Такое средство для передачи или ретрансляции может образовывать часть функции приемопередатчика.

Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения

Подземная добыча полезных ископаемых, включающая в себя взрывание и извлечение рудных тел, расположенных под землей, требует значительной технической компетенции и опыта. По сравнению с открытой добычей, подземная добыча требует подробного планирования. Во-первых, взрывание должно проводиться в такой последовательности и таким образом, чтобы обеспечить оптимальный доступ к рудному телу как перед взрыванием (для установки зарядов взрывчатого вещества и детонаторов), так и во время и после взрывания (для извлечения дробленой горной породы). Например, плохое планирование события подземного взрывания может привести к нежелательному дроблению и перемещению горной породы, так что туннели доступа для извлечения руды станут заблокированными или непригодными для использования.

Другие трудности подземного взрывания включают в себя структурную целостность горной породы, окружающей рудное тело, предназначенное для дробления и извлечения. Во время взрывания создается подземная полость, и в данной области техники известны технологии для способствования улучшению структурной целостности стенок и потолка полости. Они включают в себя повторное наполнение полости или ее частей, например материалами, такими как ранее дробленная бесполезная горная порода, бетон или цемент. Другие технологии включают в себя оставление колонн или других масс руды,

- 7 023604 предназначенной для извлечения, для способствования поддерживанию крыши полости. Несмотря на то, что они являются полезными, эти технологии неизбежно уменьшают эффективность процесса взрывания и извлечения, как из-за увеличенных затрат, так и из-за необходимости оставления ценной руды на месте взрывания.

Дополнительные сложности подземной добычи полезных ископаемых касаются ограниченного доступа к свободной поверхности для взрывания и извлечения горной породы и проблем логистики и координации для приведения множества команд шахтеров (и их оборудования) к свободной поверхности в соответствующие моменты времени. Каждая команда должна осуществлять конкретную задачу у свободной поверхности (например, бурение или загрузку шпуров, установку взрывного устройства, удаление дробленой горной породы и т.п.). Аккуратное управление командами и их перемещением под землей требуется для сведения к максимуму эффективности добычи полезных ископаемых. Затраты, связанные с каждой командой, могут быть значительными, и время, потраченное каждой командой на месте проведения добычи, например из-за плохого управления и координации действий и перемещения команд, может привести к значительным затратам и плохой эффективности добычи полезных ископаемых.

Таким образом, целью настоящего изобретения по меньшей мере в предпочтительных вариантах осуществления, является увеличение эффективности добычи полезных ископаемых посредством разработки улучшенных способов взрывания рудного тела или горной породы, расположенных под землей. В выбранных вариантах осуществления изобретение даже позволяет образовывать более одной свободной поверхности, так что последовательные взрывание, дробление горной породы и удаление рудного тела могут происходить более чем с одного направления. Иначе говоря, выбранные способы изобретения позволяют дробить и извлекать рудное тело более, чем с одной стороны, таким образом, ослабляя ограничения извлечения через единственную свободную поверхность.

В выбранных вариантах осуществления изобретение, описанное в этом документе, продолжает предшествующие достижения в области техники, относящейся к выборочному управлению детонаторами или сборками детонаторов в группах. Например, в публикации νΟ 2010/085837 и ее соответствующей заявке на патент США И8 2010/0212527, опубликованной 26 августа 2010 г., которые включены в этот документ по ссылке, описаны примеры способов, которые подходят для выборочного управления детонаторами в группах. Настоящее изобретение не ограничено способами в заявке И8 2010/0212527 для выборочного управления детонаторами на месте взрывания, и другие примеры таких способов и устройств выборочного управления, известные в данной области техники, или которые еще разрабатываются в данной области техники, могут быть применимыми к способам, описанным в этом документе.

В некоторых иллюстративных вариантах осуществления разработаны способы взрывания горной породы в подземном месте взрывания содержат следующие этапы: (а) бурение шпуров в горной породе, причем шпуры имеют достаточную глубину для осуществления загрузки более одного отдельного заряда взрывчатого вещества; (б) загрузка в каждый шпур зарядов, так чтобы заряды в смежных шпурах образовывали слои отдельных зарядов; (в) расположение детонаторов в рабочей связи с зарядами каждого слоя; (г) выборочное приведение в действие детонаторов и соответствующих зарядов в слоях, чтобы посредством этого раздробить частично или полностью горную породу в каждом слое согласно желаемой последовательности взрывания для слоев.

Такие варианты осуществления проиллюстрированы только для примера со ссылкой на фиг. 1. На фиг. 1а изображен схематичный вид в перспективе рудного тела, предназначенного для взрывания, и на фиг. 1Ь изображен схематичный вид в разрезе этого же рудного тела. Тело 10 имеет ряд шпуров 11а, 11Ь, 11с, пробуренных в нем и проходящих от свободной поверхности 12 вверх, по существу, в вертикальном направлении через горную породу. Несмотря на то, что на фиг. 1 изображены, по существу, вертикальные шпуры, понятно, что эта ориентация является только иллюстративной, и ориентации, отличающиеся от, по существу, вертикальной, могут быть желательными в зависимости от обстоятельств места взрывания и плана взрыва. В одном варианте осуществления шпуры могут образовывать часть кольца шпуров, проходящего от свободной поверхности 12. Свободная поверхность 12 может быть в штреке или другой полости на месте взрывания.

Невзирая ни на что, так же, как это обычно для взрывных работ, шпуры 11а, 11Ь, 11с проходят в горную породу в направлении вверх от свободной поверхности 12 тела 10. Шпуры 11а, 11Ь, 11с имеют достаточную глубину для загрузки в них более одного заряда взрывчатого вещества и могут открываться в другой штрек или другую полость у их дальних концов или могут быть глухими. Для иллюстративности, изображены три заряда взрывчатого вещества, загруженные в каждый шпур, причем заряды 13а, 13Ь, 13с взрывчатого вещества загружены в шпур 11а, заряды 14а, 14Ь, 14с взрывчатого вещества загружены в шпур 11Ь, и заряды 15а, 15Ь, 15с взрывчатого вещества загружены в шпур 11с. Заряды 13а, 14а и 15а взрывчатого вещества, каждый из которых расположен в смежных шпурах, могут считаться лежащими в первом слое 16 внутри тела 10, причем слой 16 состоит из части горной породы непосредственно смежной свободной поверхности 12. Подобным образом, заряды 13Ь, 14Ь и 15Ь взрывчатого вещества лежат в слое 17 тела 10, смежном со слоем 16. Наконец, заряды 13с, 14с и 15с взрывчатого вещества расположены в слое 18 тела 10, смежном со слоем 17. Дополнительные шпуры, заряды взрывчатого вещества и слои также могут присутствовать, хотя они не изображены на фиг. 1 для простоты.

- 8 023604

Соответствующий детонатор (не изображен) помещен в рабочей связи с каждым зарядом взрывчатого вещества так, что приведение в действие каждого детонатора вызывает приведение в действие его соответствующего заряда взрывчатого вещества. Детонаторы могут быть управляемыми через проводные или беспроводные связи с соответствующей взрывной машинкой, так что они приводятся в действие выборочно. Они могут быть выборочно приведены в действие группами, причем каждая группа соответствует детонаторам и зарядам взрывчатого вещества, расположенным внутри каждого слоя 16, 17, 18 в теле 10. Таким образом, каждый слой может быть выборочно раздроблен согласно желаемой последовательности для слоев. Например, оператор взрывания может пожелать привести в действие сначала те детонаторы и соответствующие заряды 13с, 14с, и 15с взрывчатого вещества, которые расположены в слое 18 тела 10 у дальних концов шпуров 11а, 11Ь, 11е относительно поверхности 12, с последующим приведением в действие зарядов взрывчатого вещества в других слоях 16 и 17. Дробленый материал может падать в штрек или другую полость (не изображено), смежную с изображенным телом 10, и в штрек под обнаженной поверхностью 12 для извлечения. Результатом взрыва в слое 18 может быть труднодоступная часть массы горной породы, например в слоях 16 и 17 и/или над расположением слоя 18. Тем не менее, слои 16 и 17 все еще могут быть безопасно взорваны в последующих одном или более событий инициирования, так как шпуры уже были образованы и загружены зарядами 13а, 14а, 15а и 13Ь, 14Ь, 15Ь взрывчатого вещества, и детонаторы были помещены в рабочей связи с зарядами. Таким образом, доступ персонала не требуется.

В вариантах реализации изобретения, слой 16 может быть взорван первым, оставляя слои 17 и 18 в качестве труднодоступных частей массы горной породы, но которые могут быть взорваны безопасно, потому что они уже были подготовлены к взрыванию, или заряды 14а-с могут быть инициированы первыми для образования штрека, с последующим инициированием зарядов 13с, 15с для оставления труднодоступных частей, которые все еще могут быть взорваны безопасно. В качестве альтернативы, все заряды взрывчатого вещества в шпурах 11а и 11с могут быть инициированы в одном или более отдельных событий инициирования, чтобы оставить столб или колонну горной породы с заряженным шпуром 11Ь в ней. Столб или колонна горной породы может быть раздроблена позже посредством инициирования зарядов 14а, Ь, с взрывчатого вещества в последующем отдельном событии инициирования, управляемом пользователем, без доступа персонала.

Согласно описанным способам больше нет необходимости бурить шпуры, загружать шпуры зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами, взрывать и извлекать части горной породы постепенно, начиная с части горной породы, ближайшей к обнаженной поверхности. Вместо этого, все пробуренные шпуры загружаются зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами, и заряды или их группы или матрицы инициируются последовательно в отдельных событиях инициирования, управляемых пользователем. Оператор взрывания теперь может выбирать, какие части горной породы дробятся первыми, независимо от их положения относительно обнаженной поверхности, согласно желаемому плану взрыва.

Как обсуждено выше, детонаторы, связанные с зарядами взрывчатого вещества, могут быть электронными и управляемыми одной или более соответствующими взрывными машинками, выпускающими командные сигналы для последовательных событий инициирования. Командные сигналы могут принимать любую форму, включающую в себя сигналы, передаваемые через проводную сеть или проводку, или альтернативно они могут быть беспроводными командными сигналами, сообщаемыми через любое беспроводное средство, включающие в себя электромагнитные сигналы, такие как радиосигналы. Использование беспроводных командных сигналов, включающее в себя передачу беспроводных командных сигналов через землю, было предложено, например, в международных публикациях УО 2006/047823, УО 2006/076777, УО 2006/096920 и УО 2007/124539, которые включены в данный документ путем ссылки.

Детонаторы, связанные с зарядами взрывчатого вещества, которые инициируются в поздних или последующих одном или более событиях инициирования, управляемых пользователем, можно заставить перейти в режим ожидания перед их инициированием. Детонаторы в режиме ожидания могут оставаться в неактивном состоянии длительное время перед их последующим приведением в действие. Таким образом, выбранные заряды взрывчатого вещества и их соответствующие детонаторы можно заставить перейти в режим ожидания, причем детонаторы в режиме ожидания не могут быть приведены в действие в отсутствие специального командного сигнала.

Дробленая руда, получаемая из взрывания, по меньшей мере в одном событии инициирования может быть извлечена посредством автоматизированного (например, роботизированного) средства, особенно если структурная целостность и безопасность неподдерживаемой полости являются сомнительными.

Изобретатели определили значительные преимущества комбинированного использования относительно стабильных взрывчатых веществ (таких как непатронированные эмульсионные взрывчатые вещества или другие взрывчатые вещества, такие как сыпучие взрывчатые вещества, аммиачная селитра/дизельное топливо, динамиты, черный порох, топливо) с электронными детонаторами для извлечения труднодоступных частей массы горной породы в последующих одном или более по меньшей мере из двух событий инициирования. Например, как эмульсионные взрывчатые вещества, так и электронные

- 9 023604 детонаторы, по меньшей мере в выбранных вариантах осуществления, могут обладать стойкостью к деградации от соприкосновения с водой. Эмульсионные взрывчатые вещества могут содержать по меньшей мере по существу, герметичные кожухи и/или могут быть встроенными в сборки детонаторов, которые включают в себя кожух для того, чтобы по меньшей мере по существу, предотвращать выход воды и грязи. Например, в данной области техники известны электронные усилители, которые включают в себя кожух для содержания части усилительного взрывчатого вещества, и детонатор в рабочей связи с усилительным взрывчатым веществом. В международной публикации ГСО 2006/096920, которая включена в этот документ по ссылке, описан беспроводной электронный усилитель, который является, по существу, герметичным, т.е. надежным для подземного размещения, и который обладает возможностью получения беспроводных командных сигналов, например низкочастотных радиосигналов, через горную породу.

Таким образом, в итоге, этапы (а)-(в) осуществляются во всей массе горной породы, предназначенной для взрывания, по меньшей мере в двух событиях инициирования, перед проведением по меньшей мере двух событий инициирования на этапе (г). Следовательно, изобретение включает в себя варианты осуществления, в которых бурение и загрузка шпуров внутри того, что станет труднодоступной частью массы горной породы, или труднодоступной рудой, эмульсионными взрывчатыми веществами и электронными детонаторами происходит перед дроблением и извлечением руды, окружающей труднодоступную руду в одном событии инициирования. Таким образом, весь объем подземной руды может быть пробурен и загружен для готовности к взрыванию, но только выбранные части объема могут быть раздроблены и извлечены посредством исходного события инициирования, оставляя выбранные части нераздробленной породы, например для способствования сохранения структурной целостности подземной полости или того, что иначе является труднодоступной породой. Тем не менее, поскольку выбранные части подземной руды уже были пробурены и загружены комбинацией эмульсионного взрывчатого вещества и электронных детонаторов, может потребоваться, чтобы детонаторы вошли в режим ожидания и оставались неактивными, возможно на длительное время, до последующего одного или более по меньшей мере из двух событий инициирования. По истечении периода оператор шахты может затем выбрать дробление и извлечение выбранных частей нераздробленной породы, которые остались после исходного цикла взрывания. Например, беспроводной командный сигнал подрыв может быть передан от взрывной машинки, расположенной рядом или над поверхностью земли, через землю к беспроводным электронным детонаторам, расположенным в выбранных частях нераздробленной горной породы в связи с эмульсионными взрывчатыми веществами. В этом сценарии предварительная загрузка столбов или других поддерживающих структур, или другой труднодоступной руды, комбинацией эмульсионных взрывчатых веществ и беспроводных электронных детонаторов позволяет обрушивать столбы и поддерживающие структуры позже с места над землей без необходимости наличия персонала или оборудования в подземном месте взрывания. Если подземное место взрывания остается безопасным, вместо дробления столбов или других поддерживающих структур, или другой труднодоступной породы, раздробленная руда, получаемая из взрывания труднодоступной руды, может быть затем извлечена с помощью как обычного, так и автоматизированного средства.

В выбранных вариантах осуществления на этапе (а) способа каждый шпур пробуривается на глубину, достаточную для того, чтобы быть загруженным на этапе (б) более чем одним отдельным зарядом так, чтобы заряды в смежных шпурах образовывали слои отдельных зарядов, и на этапе (г) детонаторы и соответствующие заряды каждого слоя выборочно приводятся в действие, чтобы посредством этого дробить горную породу вокруг каждого слоя в столбе или массе горной породы согласно желаемой последовательности взрывания для слоев. Например, каждый слой зарядов может содержать, по существу, плоскую матрицу отдельных зарядов, расположенных в смежных шпурах, причем каждая, по существу, плоская матрица расположена над плоскостью, в целом перпендикулярной оси шпуров. Каждая плоская матрица может быть ориентирована под любым углом относительно горизонтали. Например, каждая, по существу, плоская матрица может быть расположена вокруг плоскости, которая является по меньшей мере по существу, горизонтальной или вертикальной, или плоскости, которая пересекает горизонтальную плоскость под углом от 0 до 90°. В выбранных вариантах осуществления по меньшей мере некоторые из слоев взрываются в последовательности, начинающейся со слоя у дальних концов шпуров, с последующим взрыванием слоев, отступающих к ближним концам шпуров. Таким образом, в горной породе может быть создана полость у места, удаленного от поверхности горной породы, чтобы посредством этого образовать поддерживающий столб или другую поддерживающую структуру между поверхностью и новой поверхностью, созданной посредством взрывания слоев в отступающей последовательности к ближним концам шпуров.

Другие дополнительные варианты осуществления включают в себя способы извлечения рудного тела, проходящего над штреком, образованным поперек нижней части тела. Такие способы окружены развитием ранее описанных вариантов осуществления изобретения для обеспечения извлечения большого объема руды из единственного штрека с уменьшенной необходимостью множественных штреков, как будет понятно из последующего описания и прилагаемых чертежей. В выбранных вариантах осуществления такие способы дополнительно содержат образование по меньшей мере одной восстающей выработки в руде, проходящей в целом в направлении вверх от нижнего штрека, посредством чего в упомяну- 10 023604 том одном по меньшей мере из двух событий инициирования материал из рудного тела, смежного с восстающей выработкой, дробится и падает в восстающую выработку и в нижний штрек для извлечения через нижний штрек, оставляя полость, и посредством чего в последующем одном или более по меньшей мере из двух событий инициирования материал рудного тела дробится и падает по меньшей мере частично в полость.

Хотя этот способ, по меньшей мере при начальном рассмотрении, кажется достаточно простым, использование единственного штрека для извлечения всего тела руды обеспечивается только одним циклом бурения и загрузки шпуров и расположения детонаторов, в результате выборочного приведения в действие детонаторов. Дополнительные преимущества таких способов, а также дополнительные этапы будут понятны из последующего описания фиг. 2 и 3 и последующих чертежей.

На фиг. 2 и 3 представлено сравнение известных технологий для извлечения рудного тела, проходящего вверх в наклонном положении, как показано поперечным сечением А-А' рудного тела. Хотя данные фигуры представляют наклонно расположенное рудное тело, способы согласно изобретению могут применяться для рудных тел, имеющих различные расположения и конфигурации.

На фиг. 2-21а предоставлены известные в данной области техники технологий для взрывания и извлечения рудного тела 30, которое расположено под землей и по меньшей мере по существу, окружено другой подземной горной породой или материалом 31. На фиг. 2а-21а изображено развитие последовательных событий дробления и извлечения руды за серию этапов, начиная на фиг. 2а с образования доступа 32 к верхнему штреку у центральной верхней части тела 30. На фиг. 2Ь доступ 32 к верхнему штреку расширяется для образования верхнего штрека 33. На фиг. 2с и 26 процесс повторяется сначала образованием доступа 34 к среднему штреку на фиг. 2с и затем расширением доступа 34 к среднему штреку для образования среднего штрека 35 на фиг. 26. На фиг. 2е тросы и тросовые анкеры 36 помогают укреплять наклонную часть 37 крыши штрека 35 (как изображено на поперечном разрезе А-А' на фиг. 2е).

На фиг. 2£ процесс образования штрека повторяется еще раз сначала для образования доступа 38 к нижнему штреку и затем нижнего штрека 39. Впоследствии шпуры 40 бурятся в оставшееся тело 30 посредством доступа к верхнему, среднему и нижнему штрекам 33, 35, 39. Устройство 41 изображено в нижнем штреке 39 в процессе бурения шпуров 40 в часть тела 30, расположенную между нижним штреком 39 и средним штреком 35. На поперечном разрезе А-А' изображено, как шпуры 40 пробуриваются в направлении наклонно вверх, в целом параллельно общему наклону вверх рудного тела 30. Затем, как изображено на фиг. 2д выбранные шпуры, смежные с противоположными глухими концами штреков, загруженные детонаторами и соответствующими зарядами взрывчатого вещества (например, зарядами эмульсионного взрывчатого вещества), приводятся в действие, например посредством передачи к детонаторам командного сигнала подрыв от соответствующей взрывной машинки. Результатом, как видно из фиг. 2д является дробление и падение горной породы вокруг этих шпуров в средний штрек 35 и нижний штрек 39, результатом чего являются груды горной породы для извлечения через штреки 35, 39 и доступы 34, 38 к штрекам для образования узких восстающих выработок 42, ясно показанных у одного конца в поперечном разрезе А-А'.

Впоследствии, как изображено на фиг. 2Ь, шпуры 40, непосредственно смежные с восстающими выработками 42, и на противоположных их концах, загружаются и взрываются, и затем смежные оставшиеся шпуры 40 загружаются и взрываются в отступающей последовательности, изображенной стрелками 43. Штреки 33, 35, 39 требуются для доступа и загрузки шпуров для каждого цикла взрывания так, чтобы могла быть достигнута отступающая последовательность дробления горной породы. На поперечном разрезе А-А' на фиг. 21ι изображено, как нижняя часть тела 30 между средним штреком 35 и нижним штреком 39 взрывается в отступающей последовательности, немного опережая взрывание верхней части тела 30 между верхним штреком 32 и средним штреком 35. Таким образом, дробленая горная порода стремится падать в нижний штрек 39, в самую нижнюю часть подземного места взрывания, для извлечения через нижний штрек 39 и доступ 38 к штреку. В целом, извлечение осуществляется посредством автоматизированного транспортного средства, как изображено, так как для персонала небезопасно проходить под выступом, самым наружным нижним углом, остающейся массы горной породы в любое время.

Согласно известным вариантам осуществления, изображенным на фиг. 2, требуется множество штреков для образования шпуров 40 и затем для доступа к ним и загрузки их на всех уровнях тела 30, и последовательное взрывание шпуров в линейной отступающей последовательности требуется для сохранения доступа к рудному телу. Конструкция подземной шахты и последовательность взрывания и извлечения зависят от геометрии рудного тела и доступа к штреку, который должен быть сохранен на всех этапах работы для обеспечения возможности доступа к шпурам для загрузки и соответствующей связи с взрывной машинкой.

В отличие от указанного, способы настоящего изобретения обеспечивают загрузку зарядов во все шпуры в единственном цикле, с возможностью загрузки множества зарядов в каждый шпур, с выборочным управлением зарядами и соответствующими детонаторами по меньшей мере в двух управляемых пользователем событиях инициирования.

На фиг. 3а-3Н показана развивающаяся последовательность событий для иллюстративного варианта

- 11 023604 осуществления способа взрывания или извлечения горной породы из подземного места, согласно идеям этого документа. Для каждого чертежа поперечный разрез А-А' предусмотрен для способствования пониманию и ориентации горной породы, предназначенной для извлечения. Как и на фиг. 2, на фиг. 3 изображено рудное тело, проходящее вверх под наклоном относительно горизонтали. Тем не менее, это расположение является чисто иллюстративным, и способы, описанные в этом документе, могут быть применены ко многим, если не всем, другим расположениям и ориентациям рудного тела.

На фиг. 3 а показано рудное тело 30 и горная порода 31, окружающая тело или смежная с ним. Только единственный доступ 38 к нижнему штреку и нижний штрек 39 требуются для обеспечения извлечения всего рудного тела 30. Шпуры 40 пробуриваются из штрека 39 в целом в вертикальном направлении вдоль всей длины штрека 39 и рудного тела, например посредством аппарата 41, так что они простираются на значительную длину к верхним областям тела 30. Затем все шпуры загружаются зарядами взрывчатого вещества (не изображены), например, содержащими эмульсионные взрывчатые вещества, в множественных пачках, разделенных забойкой, и один или более детонаторов помещаются в рабочей связи с зарядами взрывчатого вещества. Предпочтительно детонаторы являются беспроводными, как описано ранее. Согласно требованиям, заряды помещаются в заданных местах вдоль длин шпуров. В предпочтительных вариантах осуществления детонаторы и соответствующие заряды могут быть выборочно приведены в действие группами, но, как будет понятно, способ взрывания содержит последовательные события инициирования взрывной машинкой каждых одного или более зарядов взрывчатого вещества в одном или более шпуров и в каждом управляемом пользователем событии инициирования. Таким образом, например, пользователь должен действовать для инициирования каждого события инициирования в желаемый момент времени.

На фиг. 3Ь детонаторы и соответствующие заряды, которые находятся в двух выбранных шпурах, каждый из которых расположен посередине между доступом 38 к штреку и соответствующим глухим концом штрека 39, и, выборочно, в смежных шпурах, были выборочно приведены в действие для образования двух проходящих вверх восстающих выработок или полостей 51, 52 в теле 30, причем дробленая горная порода, полученная из этого исходного взрыва, падает в штрек 39 для образования груд 53, 54 для удаленного извлечения через штрек 39 и доступ 38 к штреку. Те части рудного тела 30, которые расположены за восстающими выработками 51, 52, являются труднодоступной породой. Впоследствии, как видно из фиг. 3с, без какого-либо доступа персонала в области за восстающими выработками 51, 52, те детонаторы и заряды, которые находятся в шпурах 55, смежных с восстающей выработкой 51, выборочно приводятся в действие, чтобы посредством этого расширить восстающую выработку 51, опять же с дробленым материалом, извлекаемым посредством извлекающего устройства с удаленным управлением.

На фиг. 36 детонаторы и заряды в верхних дальних концах шпуров 55 выборочно приводятся в действие, так что дробленная горная порода падает в нижний штрек 39 через полость 51, посредством этого расширяя верхнюю часть восстающей выработки 51 посредством отступания горной породы, изображенного стрелкой 56. Опять же, получающаяся в результате этого дробленая горная порода извлекается из места через нижний штрек 39 и доступ 38 к штреку. На основании способов, описанных в этом документе, детонаторы и заряды взрывчатого вещества приводятся в действие у дальних концов шпуров, так что получающаяся в результате этого горная порода может падать в нижний штрек 39 и извлекаться из него, так что выборочное управление и приведение в действие детонаторов устраняет потребность во множестве штреков в подземном месте добычи. Причиной этого является то, что способы, описанные в этом документе, для сохранения безопасного физического доступа обходят предшествующую необходимость как загрузки, так и приведения в действие взрывчатых веществ в шпурах в отступающей последовательности. Вместо этого, способы, описанные в этом документе, позволяют выборочно приводить в действие детонаторы и соответствующие заряды, последовательно отдельно или в группах, независимо от их положения относительно открытой поверхности штрека. Это, в свою очередь, дает возможность использования широкого разнообразия расположений последовательностей взрывов, один пример которых изображен на фиг. 3.

На фиг. 3е дополнительное выборочное приведение в действие групп детонаторов произошло как для расширения исходной восстающей выработки 52, так и для дробления горной породы, смежной с шпурами, проходящими с каждой стороны исходных восстающих выработок 51 и 52. В частности, слои детонаторов и соответствующих зарядов в верхних областях тела 30, связанных со шпурами 56, были приведены в действие для дробления смежной горной породы, так что получающаяся в результате этого дробленая горная порода падает вниз (теперь расширенной) восстающей выработки 51 и в штрек 39 для извлечения. Подобным образом, слои детонаторов и соответствующих зарядов в верхних областях тела 30, связанных с шпурами 57 и 58, были приведены в действие для дробления смежной горной породы, так что получающаяся в результате этого дробленая горная порода падает вниз (теперь расширенной) восстающей выработки 52 и в штрек 39 для удаленно управляемого извлечения. Нижние слои детонаторов и соответствующих зарядов взрывчатого вещества, связанные со шпурами 55, 56, 57 и 58, также были приведены в действие, опять же, чтобы вызвать дробление и падение смежной горной породы в штрек 39 для удаленно управляемого извлечения. Опять же, возможность выборочного приведения в действие детонаторов и соответствующих зарядов в группах, независимо от их положения на месте взрывания

- 12 023604 относительно штреков, обеспечивает дробление и извлечение тела 30 фактически в любой желаемой схеме, и извлечение через нижний штрек 39. Удаленно управляемое извлечение дробленной упавшей горной породы в штреке 3 9 требуется, так как извлекающее транспортное средство перемещается под выступами 60 стабильной горной породы, ближайшими к доступу 38 к штреку без стабилизации горной породы в полости за выступами.

На фиг. 3£ произошло еще одно дополнительное приведение в действие остающихся детонаторов и зарядов в шпурах 55, так что труднодоступная руда с левой стороны тела (как видно на чертеже) была полностью удалена. Подобным образом, на фиг. 3§ произошло еще одно дополнительное приведение в действие остающихся детонаторов и зарядов в шпурах 58, так что труднодоступная руда с правой стороны тела (как видно на чертеже) была полностью удалена. Естественно, центральная колонна или столб 59 недробленой породы остается на месте взрывания, и эта колонна, если требуется по структурным соображениям, может быть оставлена на месте на длительное время, например до тех пор, пока персонал и оборудование шахты не будут эвакуированы из непосредственной близости к месту взрывания. Детонаторы и соответствующие заряды, расположенные в колонне 59, могут войти в режим ожидания на длительное время до подходящего момента для обрушения (т.е. дробления) и извлечения колонны рудного материала. В качестве альтернативы, если структурная целостность места вызывает мало или не вызывает сомнений, может быть быстро произведено дополнительное последовательное взрывание верхних слоев колонны 59.

Выборочное взрывание верхних слоев колонны 59 и затем остальной горной породы в рудном теле 30 изображено на фиг. 3й. Это продолжается для завершения дробления и извлечения всего тела 30 с места взрывания через единственный штрек 39 и доступ 38 к штреку.

Следовательно, из сравнения последовательностей событий на фиг. 2 и 3 можно легко увидеть, что способы, описанные в данном документе, представляют значительные преимущества по сравнению с известными способами. Следующие этапы в этом варианте осуществления изобретения, которые касаются выборочного приведения в действие детонаторов и соответствующих зарядов в группах в шпурах, значительно расширяют возможности, доступные оператору взрывания при проектировании последовательности взрывания и извлечения: (а) бурение шпуров в целом в вертикальном направлении от нижнего штрека в тело или вниз от верхнего штрека в нижний штрек; (б) загрузка всех шпуров по меньшей мере одним и обычно более чем одним зарядом взрывчатого вещества (например, эмульсионного взрывчатого вещества или другого относительно стабильного взрывчатого вещества); (в) помещение детонаторов в рабочей связи с зарядами; (г) образование по меньшей мере одной исходной восстающей выработки в руде, проходящей в целом в направлении вверх от штрека, выборочно, посредством приведения в действие детонаторов и соответствующих зарядов по меньшей мере в одном шпуре; (д) выборочное приведение в действие детонаторов и соответствующих зарядов в верхней части рудного тела у дальних/верхних концов шпуров, смежных по меньшей мере с одной восстающей выработкой, чтобы посредством этого дробить горную породу верхней части так, чтобы дробленая горная порода падала вниз по меньшей мере в одну восстающую выработку и в нижний штрек, для извлечения через штрек. Способы включают в себя выборочное приведение в действие детонаторов и соответствующих зарядов в дополнительных частях в развивающейся последовательности, отступающей от упомянутых дальних/верхних концов шпуров, смежных по меньшей мере с одной восстающей выработкой, чтобы посредством этого дробить горную породу дополнительных частей, так чтобы дробленая горная порода падала вниз по меньшей мере в одну восстающую выработку и в штрек, для извлечения через штрек, чтобы посредством этого расширить восстающую выработку.

На фиг. 4 и 5 изображен пример взрывания выпускной воронки с использованием варианта осуществления способа изобретения. Выпускная воронка представляет собой рудное тело 100, которое расширяется вверх и наружу от нижней части тела, причем нижний штрек 102 изображен как уже образованный. Таким образом, тело 100 сужается вниз и поперек, относительно длины штрека 102, к штреку.

Разработка выпускной воронки является стандартной частью разработки блокового обрушения и других способов крупномасштабной подземной разработки. Обычно выпускная воронка, рудное тело 100, взрывается за два этапа, так как доступная полость, штрек 102 и восстающая выработка 104, образованная в рудном теле, не является достаточно большой для взрывания выпускной воронки за один взрыв без риска замораживания дробленой породы.

Обычно в выпускной воронке 100 предварительно бурятся шпуры (не изображены для понятности), которые проходят в виде вееров или колец, равномерно распределенных вдоль тела (в направлении штрека 102) от нижнего штрека 102 к верхней части 106 тела, или смежно с верхней частью. Таким образом, самые внешние шпуры в каждом веере будут проходить, по существу, параллельно наклонным боковым поверхностям 108 и 110 выпускной воронки, тогда как промежуточные шпуры будут проходить под постепенно уменьшающимися углами к центральному, приблизительно вертикальному шпуру.

Восстающая выработка 104 образована смежной с боковой поверхностью 110 посредством загрузки одного или более шпуров на месте зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами и инициирования этих зарядов. Дробленый материал будет падать через полученную в результате этого полость в нижний штрек 102 для извлечения, управляемого удаленно или иначе. На этом этапе штрек

- 13 023604

102 под выпускной воронкой 100 все еще является безопасным для доступа персонала, так как они могут проходить через штрек 102 без нахождения под полостью, созданной восстающей выработкой 104. Извлекаемый материал может быть удален из нижнего штрека 102 посредством доступа к штреку (не изображенного) у левого конца штрека 102 (на чертеже).

Традиционно штреки в рудном теле 100 на стороне восстающей выработки 104, удаленной от доступа к штреку, будут затем загружены зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами и взорваны для дробления всего рудного тела, или его выбранной части, на этой стороне восстающей выработки 104. Дробленый материал расширяется в восстающую выработку 104 и падает в нижний штрек 102. Это показано на фиг. 5, на которой дробленый материал обозначен номером 112. По мере того, как дробленый материал падает в нижний штрек 102, над ним создается полость 114.

Доступ к остальной части 116 рудного тела ближе к доступу к штреку предотвращается дробленой горной породой 118 в нижнем штреке 102, и она должна быть удалена удаленно или иначе перед взрыванием части 116.

Перед тем, как часть 116 будет взорвана, в традиционной процедуре шпуры в ней должны быть загружены зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами. Будет понятно, что любая ссылка в этом документе на соответствующие детонаторы включает в себя расположение их внутри или смежно с зарядами взрывчатого вещества в шпурах, соединение их проводами, если они не являются беспроводными, и обеспечение того, чтобы они находились в рабочей связи с соответствующей взрывной машинкой.

Проблема, связанная с очисткой дробленой горной породы в нижнем штреке 102 под частью 116 руды и загрузкой шпуров и соответствующих детонаторов в части 116, заключается в том, что часть 116 скорее всего будет повреждена взрывом для создания дробленого материала 112, оставляющим часть 116 как потенциально неподдерживаемую землю и, следовательно, труднодоступную руду, даже после того, как материал 118 будет удален. Это может сделать доступ к части 116 для загрузки взрывчатых веществ и соответствующих детонаторов рискованным и/или несоответствующим правилам. Для того чтобы преодолеть это, часть 116 должна быть структурно поддерживаемой и/или усиленной.

Эта сложность облегчается согласно варианту осуществления изобретения посредством загрузки части 116 зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами изначально, т.е. в то же время, что и первой части тела 100, предназначенной для взрывания. Как и детонаторы в первой части, детонаторы в части 116 могут быть проводными или беспроводными, но преимущественно являются беспроводными, чтобы уменьшить риск повреждения их соединения с взрывной машинкой (машинками) во время взрывания первой части для создания дробленого материала 112.

Непатронированное эмульсионное взрывчатое вещество в зарядах взрывчатого вещества в части 116 также должно быть стабильным для сопротивления уменьшению чувствительности в результате взрыва в первой части, предпочтительно требуя стабильных непатронированных эмульсионных взрывчатых веществ, таких как упомянутого ранее типа. Эмульсионные взрывчатые вещества также должны быть достаточно стабильными, чтобы не уменьшить чувствительность в период времени между взрывом первого этапа и взрыванием второй части 116. Задержка может длиться только во время расчистки дробленого материала 118 в нижнем штреке 102, включающего в себя всю или большую часть дробленого материала 112, по мере того, как он продолжает падать в нижний штрек 112, когда новая полость создается в нижнем штреке посредством удаления материала 118.

В качестве альтернативы, взрывание части 116 может быть задержано дольше по любой технической, коммерческой причине или причине безопасности. В это время никакой доступ персонала не должен требоваться под часть 116. Подобным образом, извлечение дробленого материала 118 должно быть осуществлено удаленно. Из описанного выше будет понятно, что взрывание части 116 является отдельным и последовательным управляемым пользователем событием инициирования по отношению к взрыванию первой части, результатом которого является дробленый материал 112. Все отдельные заряды взрывчатого вещества в каждой из этих частей могут быть инициированы вместе, т.е. в одно и то же время или поэтапно, или их группы могут быть инициированы в качестве отдельных событий.

Дробленый материал из части 116 будет падать в полость, оставленную дробленым материалом 112 из первой части, и в нижний штрек 102, и может быть удаленно извлечен из нижнего штрека 102 и доступа к штреку.

На фиг. 6 и 7 изображен другой вариант традиционного взрывания выпускной воронки с использованием варианта осуществления способа изобретения. Выпускная воронка, нижний штрек и бурение шпуров, а также их загрузка зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами являются такими же, как в способе согласно изобретению, описанном по отношению к фиг. 4 и 5, так что для понятности они не будут описаны снова. К тому же, для одинаковых частей были использованы одинаковые обозначения.

Различие фиг. 6 и 7 по сравнению с фиг. 4 и 5 заключается в том, что последовательные управляемые пользователем события инициирования отделены горизонтально, а не вертикально. Следовательно, в этом варианте осуществления восстающая выработка 120 образована вертикально в центре рудного тела 100, и только от нижнего штрека 102, примерно, на половину расстояния до верхней поверхности

- 14 023604

106. Это достигается посредством отсутствия взрывания детонаторов в верхней части шпура (шпуров), вокруг которых образована восстающая выработка 120. В зависимости от условий земли, восстающая выработка 120 может проходить на всю длину выпускной воронки 100, т.е. к верхней поверхности 106. К тому же, восстающая выработка может находиться в любом другом месте в рудном теле 100, и/или может быть более одной восстающей выработки, при условии достижения желаемого результата.

Желаемый результат первого из последовательных управляемых пользователем событий инициирования показан на фиг. 7. Это подобно фиг. 5 за исключением того, что первой взрывается нижняя часть рудного тела 100 полностью вокруг восстающей выработки 120 для получения дробленой руды 122. Дробленая руда показана как упавшая в нижний штрек 102 у 124, оставляя полость 126 над дробленым материалом 122 и под невзорванной частью 128 второго этапа рудного тела 100.

Верхняя, вторая часть 128 рудного тела является труднодоступной рудой в том смысле, что она может быть повреждена во время взрывания нижней, первой части, является неподдерживаемой землей, и доступ к ней блокирован материалом 122 и 124. Этот материал частично или полностью может быть удален посредством удаленного извлечения перед взрыванием второй части 128, но это может вовсе не быть необходимым, так как материал при взрывании может падать в полость 126. Если сначала удаляется дробленый материал 122 и 124 из первой части, дробленая вторая часть 128 может падать прямо в нижний штрек 102 по меньшей мере частично для добычи посредством удаленного извлечения. Как и в варианте осуществления на фиг. 4 и 5, каждая из первой и второй частей выпускной воронки 100 может быть взорвана в одно и то же время или в период времени посредством единственного события инициирования или множества событий инициирования. Тем не менее, предпочтительно каждая часть взрывается в единственном событии инициирования, причем две части взрываются в двух последовательных отдельных управляемых пользователем событиях инициирования.

Этот способ может быть применен к множеству способов очистки, посредством которых вертикальное отступание через множественные отдельные события инициирования может происходить без доступа человека. Также возможно разрабатывать глухие направленные вверх длинные восстающие выработки с использованием такой же методологии.

На фиг. 8-13 изображен вариант осуществления способа взрывания согласно изобретению с использованием очистки и обратной засыпки. Обычный способ заполнения подземных полостей, созданных горными работами, заключается в использовании дробленой породы или заполнителя из остатков с цементной стабилизацией или без нее. Этот заполняющий материал может стать источником разбавления руды по мере извлечения частей руды, смежных с заполнителем. Этот вариант осуществления способа изобретения позволяет оставлять на месте столб, содержащий руду, для предотвращения разбавления заполнителем, когда большая часть очистной выработки взрывается и разрабатывается в одном или более отдельных управляемых пользователем событиях инициирования.

На фиг. 8 изображено рудное тело 150, уже частично разработанное с оставлением открытой очистной выработки 152, которая была заполнена засыпкой 154. Традиционно рудное тело 150 разрабатывается посредством отступной разработки, причем дробленая руда (с левого конца рудного тела на чертежах) извлекается из нижнего штрека 156 через доступ 158 к штреку, и засыпка осуществляется в открытую очистную выработку 152 посредством другого доступа 160 к штреку (оба доступа к штреку изображены схематично) и верхнего штрека 162.

В существующей практике взрывание рудного тела 150 может происходить, как описано со ссылкой на фиг. 2а-2Ь с одного конца рудного тела 30, например, как изображено с левого конца на фиг. 2д и 2Ъ, несмотря на то, что присутствуют только верхний и нижний штреки 162 и 156. Таким образом, все шпуры в рудном теле 150 могут быть пробурены перед взрыванием какого-либо рудного тела, но только те шпуры, которые находятся в части рудного тела, взрываемого в единственном отдельном событии инициирования, загружены зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами.

Перед каждым событием инициирования дробленый материал от какого-либо предшествующего события инициирования извлекается через нижний штрек 156 и доступ 158 к штреку, и получающаяся в результате этого полость вдоль остального рудного тела заполняется засыпкой, например, и только для настоящих целей, как изображено на фиг. 9. Затем необходимо удалить некоторое количество засыпки через нижний штрек 156 и доступ 158 к штреку для создания полости 164, в которую может дробиться вновь взорванный материал, как изображено на фиг. 8. Тем не менее, вновь взорванный материал затем смешается с засыпкой, результатом чего будет потеря некоторого количества дробленой руды.

Вариант осуществления согласно изобретению изображен на фиг. 9-13. В этом варианте осуществления на фиг. 9 засыпка заполняет открытую очистную выработку 152 и упирается в смежный конец 166 рудного тела 150. Как и ранее, все шпуры могут быть пробурены через все рудное тело от нижнего штрека 156 к верхнему штреку 162 или смежно с ним (от первого взрыва в рудном теле 150, результатом которого является начало открытой очистной выработки 152, или от первого взрыва, происходящего от этапа, изображенного на фиг. 9). Подобным образом, согласно изобретению, все шпуры могут быть загружены зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами, предпочтительно беспроводными детонаторами, или, реже, только те шпуры, которые находятся, например, в левом конце рудного тела 150, изображенного на фиг. 9, могут быть загружены, в любом случае для осуществления двух

- 15 023604 или более, но необязательно последовательных, отдельных управляемых пользователем событий инициирования. Как видно из фиг. 9, восстающая выработка 168 образована через рудное тело 150 от нижнего штрека 156 к верхнему штреку 162 на расстоянии от существующей концевой поверхности 166, достаточном для образования столба 170 (смотри фиг. 10) для поддерживания засыпки и сведения к минимуму загрязнения остального тела руды во время его взрывания. Восстающая выработка 168 может быть образована посредством взрывания зарядов взрывчатого вещества в одном или более шпурах.

Как видно из фиг. 10, часть рудного тела 150 на стороне восстающей выработки 168, дальней от концевой поверхности 166, и часть рудного тела на той же стороне, что и концевая поверхность 166, взорваны в одном или более отдельных управляемых пользователем событий инициирования для дробления этих частей рудного тела, как изображено у 172, и оставления остаточного столба 170.

Как замечено выше, в дополнение к шпурам в материале столба 170, шпуры, взорванные на этой фазе, могут быть только теми, которые загружены взрывчатым веществом и соответствующими детонаторами. В качестве альтернативы, шпуры в остаточной части 174 рудного тела также могут быть уже загруженными зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами для ожидания одного или более отдельных событий инициирования.

На фиг. 11 дробленый материал 172 был удален посредством удаленного извлекающего устройства (не изображено) через нижний штрек 156 и соответствующий доступ 158 к штреку, оставляя столб 170 труднодоступной породы, поддерживающий материал 154 засыпки, и, следовательно, извлеченный рудный материал 172 по меньшей мере по существу, свободен от загрязнения материалом засыпки.

На фиг. 12 предварительно загруженный материал столба 170 взрывается без отдельного доступа персонала для получения дробленого материала 176 столба. Он находится в соприкосновении с материалом 154 засыпки и, следовательно, будет по меньшей мере частично загрязнен материалом засыпки при его извлечении через нижний штрек 156. Тем не менее, он имеет гораздо меньший объем по сравнению со случаем дробленого материала 172 рудного тела без наличия столба 170.

После удаления дробленого материала 176 остаточное рудное тело 17 4 может быть взорвано в обычной отступающей последовательности, следуя за загрузкой зарядами взрывчатого вещества и соответствующими детонаторами, если это уже не было сделано. Тем не менее, как видно из фиг. 13, разработанная открытая очистная выработка 152 должна быть заполнена засыпкой, и это проще всего сделать от части верхнего штрека 162 над остаточным рудным телом 174. Засыпка будет продолжаться до тех пор, пока открытая очистная выработка 152 не будет заполнена, т.е. до контакта материала засыпки с существующим материалом 154 засыпки. Затем может быть повторена последовательность образования столба и взрывания смежного материала и затем столба.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления и конкретные способы взрывания, понятно, что такие варианты осуществления и способы являются чисто иллюстративными, и другие варианты осуществления и способы, отличающиеся от описанных в этом документе, будут охвачены изобретением, как определено в прилагаемой формуле изобретения. В частности, признаки любого варианта осуществления, описанного выше, могут быть примерены с соответствующими изменениями к любому другому варианту осуществления, и это описание должно быть прочтено соответственно.

Ссылка в этом описании на любую предшествующую публикацию (или информацию, полученную из нее), или на любые известные сведения, не представляет собой и не должны быть приняты как, признание или допущение или любая форма предположения того, что публикация предшествующего уровня техники (или информация, полученная из нее) или известные сведения образуют часть общего известного знания в области деятельности, к которой относится это описание.

Claims (20)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ подземного взрывания горной породы, содержащий следующие этапы:

   а) бурение шпуров в массе породы;

   б) загрузка каждого шпура по меньшей мере одним зарядом взрывчатого вещества;

   в) установка по меньшей мере одного детонатора в рабочей связи с каждым зарядом;

   г) проведение последовательности по меньшей мере из двух серий подрывов для взрывания массы горной породы, в каждом из которых подрываются только некоторые заряды посредством посылания сигналов подрыва только к связанным с упомянутыми зарядами детонаторам, и каждая серия подрывов является отдельной управляемой пользователем серией подрывов, причем выбор подрываемых зарядов для первой по меньшей мере из двух серий подрывов осуществляют из условия создания труднодоступности части массы горной породы, которая была пробурена и заряжена на этапах а), б) и в), при этом подрыв сформированной труднодоступной части массы горной породы производят при последующих одной или более из по меньшей мере двух серий подрывов при отсутствии доступа персонала к этой труднодоступной части.
2. 2. Способ по п.1, в котором каждый детонатор является электронным детонатором.
3. 3. Способ по п.2, в котором каждый детонатор образует часть сборки беспроводного детонатора для

   - 16 023604 получения беспроводных командных сигналов и ответа на них, причем этап проведения последовательности по меньшей мере из двух серий подрывов содержит передачу по меньшей мере двух беспроводных командных сигналов от одной или более соответствующих взрывных машинок для выборочного подрыва сборок беспроводного детонатора.
4. 4. Способ по п.3, причем каждая сборка беспроводного детонатора является беспроводным электронным усилителем.
5. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором детонаторы, связанные с последующими одной или более из по меньшей мере двух серий подрывов, входят в режим ожидания перед их приведением в действие.
6. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором взрывчатое вещество содержит непатронированное эмульсионное взрывчатое вещество.
7. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, который дополнительно содержит извлечение дробленой горной породы, полученной в результате одной или более из по меньшей мере двух серий подрывов, перед последующей одной из серий подрывов.
8. 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором одна по меньшей мере из двух серий подрывов оставляет столб горной породы, который взрывается в последующей одной из серий подрывов.
9. 9. Способ по любому из пп.1-7, в котором масса породы содержит рудное тело над нижним штреком, и шпуры пробуриваются в направлении вверх от нижнего штрека в тело, и способ дополнительно содержит образование по меньшей мере одной восстающей выработки в руде, проходящей в целом в направлении вверх от нижнего штрека, при этом в упомянутой первой по меньшей мере из двух серий подрывов материал от рудного тела, смежного с восстающей выработкой, дробится и падает в восстающую выработку и в нижний штрек для извлечения через нижний штрек, оставляя полость в последующей одной или более из по меньшей мере двух серий подрывов, материал рудного тела дробится и падает, по меньшей мере частично, в полость.
10. 10. Способ по п.9, в котором в последующей одной или более по меньшей мере из двух серий подрывов части рудного тела, смежные с полостью и верхними концами шпуров, дробятся и, необязательно, извлекаются через нижний штрек перед раздроблением остальной части рудного тела между упомянутыми частями и нижним штреком.
11. 11. Способ по п.9 или 10, причем материал рудного тела, дробящегося в первой по меньшей мере из двух серий подрывов, находится с одной стороны восстающей выработки в продольном направлении нижнего штрека, и материал рудного тела, дробящегося в последующих одной или более серий подрывов, находится с противоположной стороны восстающей выработки.
12. 12. Способ по любому из пп.9-11, в котором часть рудного тела, дробящаяся в последующих одной или более сериях подрывов, находится над частью рудного тела, дробящейся в первой по меньшей мере из двух серий подрывов.
13. 13. Способ по п.11 или 12, в котором серии подрывов повторяются вдоль нижнего штрека.
14. 14. Способ по любому из пп.9-13, в котором над нижним штреком штрек отсутствует.
15. 15. Способ по любому из пп.1-13, в котором масса породы содержит рудное тело, проходящее между нижним штреком и верхним штреком, каждый из которых имеет соответствующий глухой конец, и шпуры пробуриваются в направлении вниз от верхнего штрека в тело, причем способ дополнительно содержит образование по меньшей мере одной восстающей выработки в руде, проходящей между верхним и нижним штреками и удаленной от глухого конца штреков, выборочно, посредством приведения в действие детонаторов и соответствующих зарядов по меньшей мере в одном шпуре, причем первая по меньшей мере из двух серий подрывов является смежной с восстающей выработкой, и последующие одна или более серии подрывов осуществляются в одной или более частях рудного тела между восстающей выработкой и глухим концом штреков для дробления материала упомянутых одной или более частей так, чтобы дробленый материал мог быть извлечен через нижний штрек.
16. 16. Способ по любому из пп.1-13, в котором масса горной породы содержит рудное тело, проходящее между нижним штреком и верхним штреком вблизи от очистной выработки, образованной между нижним и верхним штреками у их дальнего конца, и шпуры пробуриваются в рудном теле от одного из штреков в другому штреку, причем способ дополнительно содержит образование по меньшей мере одной восстающей выработки в руде, расположенной между верхним и нижним штреками и удаленной от очистной выработки, для образования части рудного тела между очистной выработкой и восстающей выработкой, причем первая по меньшей мере из двух серий подрывов находится в рудном теле, смежном с упомянутой восстающей выработкой, для оставления столба, образованного из упомянутой части рудного тела, и последующие одна или более из по меньшей мере двух серий подрывов осуществляются в остаточном рудном теле со стороны расположения восстающей выработки, дальней от столба, с последующим извлечением дробленого материала из нижнего штрека, и дополнительными одной или более по меньшей мере из двух серий подрывов, осуществляемых для дробления материала столба.
17. 17. Способ по п.16, в котором очистная выработка, по меньшей мере частично, заполнена материалом обратной засыпки.
18. 18. Способ по п.17, в котором материал обратной засыпки вводится с верхнего штрека для замены

    - 17 023604 дробленого и извлеченного материала рудного тела.
19. 19. Способ по любому из пп.9-18, в котором каждый шпур проходит под углом от 0 до 45° к вертикали.
20. 20. Способ по любому из пп.9-19, в котором, по меньшей мере, некоторые шпуры расположены в кольце шпуров, отцентрированном на штреке, из которого они пробуриваются, для кольцевого подрыва некоторых детонаторов в соответствии с заранее запрограммированными временными периодами задержки.