RU2023159C1

RU2023159C1 - Method for protection of safety bench in open pit

Info

Publication number: RU2023159C1
Authority: RU
Inventors: Эммануил Лютерович Галустьян
Original assignee: Эммануил Лютерович Галустьян
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: mineral opencast mining. SUBSTANCE: method consists in drilling peripheral holes for preliminary slot forming in treating nonworking benches, and forming of buffer zone to project upper part of bench from blast seismic effect. Slot depth is taken to fully protect the potential zone of bench breakage at its maximum wearing resulted from debris formation by mathematical relation. Buffer holes corresponding to slot depth are located at angle to bench to provide for maximum crushing of rocks of buffer zone at simultaneous flowing around of this surface by seismic waves. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых в условиях скальных и полускальных пород, а также в гидротехническом строительстве. The invention relates to mining and can be used with an open method for developing mineral deposits in rocky and semi-rocky conditions, as well as in hydraulic engineering.

Известен способ защиты законтурного массива от сейсмического действия взрывов предварительно пройденной экранирующей щелью (Галустьян Э.Л. и др. Обеспечение устойчивости откосов в глубоком карьере. Горный журнал, 1983, N 7, с. 50-54). Вдоль наклонной поверхности откоса нерабочего уступа на всю его высоту проходят экранирующую щель, после чего отрабатывают приконтурную заходку. Недостаток способа - малая мощность экранирующего слоя, который образуется в результате сбойки между двумя скважинными зарядами контурного ряда. В лучшем случае она равна 0,5 диаметра скважины, т.е. составляет максимально 0,1-0,15 м. Положительный эффект - отделение извлекаемой породы из законтурного массива и формирование ровной поверхности откоса. Сейсмическое действие взрыва такая щель снижает не более чем на 20%. A known method of protecting the contour massif from the seismic effect of explosions previously covered by a shielding gap (EL Galustyan et al. Ensuring the stability of slopes in a deep career. Mining Journal, 1983, N 7, S. 50-54). A screening slit passes along the inclined surface of the slope of the non-working ledge to its entire height, and then the edge approach is worked out. The disadvantage of this method is the low power of the shielding layer, which is formed as a result of a malfunction between two borehole charges of the contour series. In the best case, it is equal to 0.5 of the diameter of the well, i.e. It is a maximum of 0.1-0.15 m. A positive effect is the separation of the extracted rock from the marginal massif and the formation of a flat slope surface. Such a gap reduces the seismic effect of an explosion by no more than 20%.

Известны также способы отработки уступов на карьере, включающие формирование буферной зоны перед фронтом распространения взрывной волны с целью защиты законтурного массива от сейсмического действия взрыва [1]. Последние ряды скважин бурят с обратным (относительно откоса отстраиваемого уступа) наклоном и взрывают в них заряды ВВ до отработки последней заходки. Угол наклона скважин к горизонту α =130^о - β, где β - угол откоса уступа.There are also known methods of working out benches on a quarry, including the formation of a buffer zone in front of the front of the propagation of the blast wave in order to protect the massif from the seismic effect of the explosion [1]. The last rows of wells are drilled with a reverse slope (relative to the slope of the built-up ledge) and detonate explosive charges in them until the last drilling is completed. The angle of inclination of the wells to the horizon is α = 130 ^° - β, where β is the slope angle of the ledge.

Недостатки способа:
так как откос уступа не "отрезан" от массива, первый ряд скважин разрушит верхнюю бровку оформляемого уступа;
отсутствие обнаженной поверхности для взрывов в последующих рядах скважин затруднит работу зарядов ВВ, отрыв произойдет хаотично и откос не будет оформлен согласно проекту;
величину угла α определяют без учета механических свойств горных пород.The disadvantages of the method:
since the slope of the ledge is not "cut off" from the array, the first row of wells will destroy the upper edge of the formed ledge;
the absence of an exposed surface for explosions in subsequent rows of wells will complicate the work of explosive charges, separation will occur randomly and the slope will not be framed according to the project;
the angle α is determined without taking into account the mechanical properties of the rocks.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ отработки приконтурной полосы с проходкой экранирующей щели в верхней части объединяемого нерабочего уступа. В способе предусматривается частичное экранирование массива в верхней части уступа и отработка нижней его части по традиционной технологии [2]. Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result is a method of working off a side strip with a screening slot in the upper part of a joint non-working ledge. The method provides for partial screening of the array in the upper part of the ledge and mining of its lower part using traditional technology [2].

Недостатки способа:
глубину щели принимают ориентировочно, вне зависимости от высоты зоны, подлежащей защите от взрывов;
малая мощность экрана, не обеспечивающая необходимой сейсмической защиты законтурного массива.The disadvantages of the method:
the depth of the gap is taken approximately, regardless of the height of the zone to be protected from explosions;
low screen power that does not provide the necessary seismic protection of the contour array.

Цель изобретения - повысить эффективность защиты от взрыва верхней части уступа при обеспечении оптимального угла откоса уступа. The purpose of the invention is to increase the efficiency of protection against explosion of the upper part of the ledge while ensuring the optimal slope angle of the ledge.

Для осуществления этой цели наклон щели в верхней части уступа устанавливают из условия:
α ₁≅ α _пл , (1) где α₁ - угол наклона щели, град.;
α_пл - проектный угол откоса уступа с плоским профилем, град.; глубину ее определяют из выражения;
l_min =

, где l_min - минимально необходимая глубина отрезной щели, м;
а - ширина предохранительной бермы, м;
ρ - угол естественного откоса дробленых пород, град., после формирования щели формируют буферную зону путем взрывания части скважин рыхления, причем глубину этих скважин соизмеряют с глубиной щели на отрабатываемом горизонте, ориентируют их под углом, обратным углу откоса уступа, который определяют из выражения
μ = 90^о - φ , (2) где μ - оптимальный угол наклона между осями щели и буферной скважины, м;
φ - угол внутреннего трения пород, слагающих уступ, град., а отбойку пород ведут в направлении восстания откоса уступа.To achieve this goal, the slope of the slit in the upper part of the ledge is set from the condition:
α ₁ ≅ α _pl , (1) where α ₁ is the angle of inclination of the slit, deg .;
α _PL - design slope angle of the ledge with a flat profile, deg .; its depth is determined from the expression;
l _min =

, where l _min is the minimum required depth of the cutting gap, m;
a - width of the safety berm, m;
ρ is the angle of repose of crushed rocks, deg., after the formation of the gap, a buffer zone is formed by blasting part of the loosening wells, and the depth of these wells is measured with the depth of the gap on the worked out horizon, they are oriented at an angle opposite to the angle of repose of the ledge, which is determined from the expression
μ = 90 ^о - φ, (2) where μ is the optimal angle of inclination between the axes of the slit and the buffer well, m;
φ is the angle of internal friction of the rocks that make up the ledge, deg., and the rocks are blasted in the direction of the uphill of the ledge.

Автору не известны способы защиты от взрывов предохранительных берм, в которых минимально необходимую глубину экранирующей щели устанавливают в зависимости от максимально возможной сработки верхней бровки уступа в результате осыпеобразования; угол наклона скважин буферной зоны принимают с учетом закономерностей геомеханики, согласно которым наиболее благоприятные условия разрушения пород реализуются между двумя поверхностями, составляющими по В.В. Соколовскому два семейства. The author does not know how to protect the explosive berms from explosions, in which the minimum required depth of the shielding gap is set depending on the maximum possible drawdown of the upper edge of the ledge as a result of scree formation; the angle of inclination of the wells of the buffer zone is taken into account the laws of geomechanics, according to which the most favorable conditions for the destruction of rocks are realized between the two surfaces, components according to V.V. Sokolovsky two families.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение защищаемого участка борта с предохранительной бермой шириной а; на фиг.2 - план участка со схемой размещения щели и скважин буферной зоны. In FIG. 1 shows a cross section of a protected section of a bead with a safety berm of width a; figure 2 is a plan of the site with the layout of the slit and wells of the buffer zone.

До отработки приконтурной заходки 1 бурят контурный ряд скважин, взрывают в них заряды ВВ и проходят экранно-отрезную щель 3. Эта щель необходима для оконтуривания и защиты верхней части 4 нерабочего уступа с предохранительной бермой 5. При определении минимально необходимой глубины щели 3 исходят из следующего. Верхняя часть уступа имеет две обнаженные поверхности 5 и 7, поэтому породы наиболее восприимчивы к дробящему и сейсмическому действию взрывов. При полном разрушении и выветривании пород призмы 4 берма 5 полностью срабатывается. Оставшаяся за контуром 6 порода располагается под углом естественного откоса ρ. Следовательно, деформации не распространяется ниже поверхности 6. Что касается нижней части уступа 8, то она находится в благоприятных условиях (обнажена только со стороны откоса), поэтому не требует усиленной защиты. Before working off the near-edge approach 1, a contour row of wells is drilled, explosive charges are blown into them and a screen-cutting slot 3 is passed. This slot is necessary for contouring and protecting the upper part 4 of the inoperative ledge with safety berm 5. When determining the minimum required depth of the gap 3, proceed from the following . The upper part of the ledge has two exposed surfaces 5 and 7, so the rocks are most susceptible to crushing and seismic explosions. With the complete destruction and weathering of rocks of prism 4, berm 5 is fully activated. The rock remaining behind the contour 6 is located at an angle of repose ρ. Therefore, the deformation does not extend below surface 6. As for the lower part of the ledge 8, it is in favorable conditions (exposed only from the slope side), therefore, it does not require enhanced protection.

Таким образом, минимально необходимая глубина щели обусловливается:
шириной предохранительной бермы а;
величиной угла ρ естественного откоса дробленых пород;
величиной угла α ₁ наклона щели и определяется из равенства (1).Thus, the minimum required slot depth is determined by:
width of the safety berm a;
the angle ρ of the natural slope of crushed rocks;
the angle α _{1 of the} slope of the slit and is determined from equality (1).

Одновременно с бурением скважин для проходки щели 3 бурят наклонные скважины 2 буферной зоны. Взрывы в скважинах 2 производят при наличии щели 3, так как последняя служит экраном для законтурного массива и является дополнительной поверхностью обнажения. Следует подчеркнуть, что при расположении скважин 2 под углом μ (2) достигается максимальный эффект от работы зарядов ВВ:
заряд не испытывает зажима со стороны боковых пород;
подрезаемый с двух сторон блок легко разрушается малым зарядом;
сейсмовзрывные волны обтекают поверхность откоса 7, не проникая в законтурный массив.Simultaneously with the drilling of wells for driving a slot 3, inclined wells 2 of the buffer zone are drilled. Explosions in wells 2 are produced in the presence of a gap 3, since the latter serves as a screen for the edge massif and is an additional exposure surface. It should be emphasized that when the wells 2 are located at an angle μ (2), the maximum effect of the work of explosive charges is achieved:
the charge does not feel clamping from the side of the side rocks;
a block cut from both sides is easily destroyed by a small charge;
seismic blast waves flow around the surface of the slope 7, without penetrating into the marginal massif.

Придание щели угла наклона α ₁, угол α _пл, принятый проектом в результате расчетов, не вызовет уменьшения общего угла откоса уступа, если нижнюю его часть заоткосить под вертикальным углом экранно-отрезной щелью 9. Это допустимо, так как нижняя часть уступа, как отмечалось выше, устойчива, что подтверждается практикой. Положительный эффект - одновременно с повышением устойчивости уступа сокращается объем вскрышных пород, заключенных между плоским и выпуклым профилями уступа. Отработку заходки и заоткоску нижней части уступа осуществляют по авт.св. N 752001. В тех случаях, когда α₁= α _пл, нижнюю часть откоса уступа 10 оформляют, например, разноглубокими наклонными или вертикальными скважинами.Giving the slope the angle of inclination α ₁ , the angle α _PL , adopted by the project as a result of calculations, will not cause a decrease in the total slope angle of the ledge, if its lower part is tilted at a vertical angle by a screen-cutting gap 9. This is acceptable, since the lower part of the ledge, as noted higher, stable, as evidenced by practice. A positive effect - simultaneously with an increase in the stability of the ledge, the volume of overburden enclosed between the flat and convex profiles of the ledge is reduced. Testing of the entry and ejection of the lower part of the ledge is carried out by ed. N 752001. In cases where α ₁ = α _PL , the lower part of the slope of the ledge 10 is made out, for example, of various deep and inclined or vertical wells.

Скважины буферной зоны бурят порядно, на расстоянии 5-6 м в ряду и между рядами (в зависимости от диаметра скважин расстояния корректируют). Вначале взрывают заряды в скважинах 11-го ряда, затем, с заземлениеми 70-100 мс, - 12-го ряда. The wells of the buffer zone are drilled in order, at a distance of 5-6 m in the row and between the rows (depending on the diameter of the wells, the distances are adjusted). First, charges in the wells of the 11th row are blown up, then, with grounding and 70-100 ms, the 12th row.

П р и м е р. В условиях Ковдорского карьера, борта которого сложены эффузивными породами с углом естественного откоса 38^о и внутреннего трения 36^о, определить минимально необходимую глубину щели при высоте нерабочих сдвоенных уступов 24 м и проектном угле откоса 60^о. Заоткоску уступов осуществляют буровым станком СБШ-250 МН. Ширина бермы 10 м.PRI me R. In quarry conditions Kovdorsky, sides which are folded extrusive rocks with an angle of repose of ^about 38 and 36 ^of internal friction, to determine the minimum required depth of the slit at the height of the dummy twin ledges 24 meters and the design angle of repose ^of 60. Overhanging of the ledges is carried out by the SBSh-250 MN drilling rig. The width of the berm is 10 m.

В верхней части сдваиваемого уступа проходят щель глубиной
l_min =

= 17 м.In the upper part of the double ledge pass a gap with depth
l _min =

= 17 m.

После формирования щели тем же буровым станком бурят и взрывают скважины буферной зоны. Угол наклона скважин определяют исходя из величины угла μ:
μ = 90 - 36 = 54^о.After the formation of a gap, the wells of the buffer zone are drilled and blasted with the same drilling rig. The angle of inclination of the wells is determined based on the angle μ:
μ = 90 - 36 = 54 ^about .

Угол наклона скважин к горизонту при μ=54^о составляет около 60^о. Буферную зону формируют взрывами в двух рядах наклонных скважин с расстоянием между ними 5 м и глубиной, соизмеримой с глубиной щели. Взрывание ведут порядно, с отбойкой пород в направлении восстания откоса уступа.The angle of inclination to the horizontal boreholes with μ = ^about 54 ^to about 60. The buffer zone is formed by explosions in two rows of deviated wells with a distance between them of 5 m and a depth commensurate with the depth of the gap. Blasting is carried out in order, with the breaking of rocks in the direction of the uprising of the escarpment of the ledge.

Преимущества предлагаемого способа в сравнении с известным следующие:
обоснована минимально необходимая глубина экранно-отрезной щели. При рекомендованной глубине щель полностью защищает верхнюю часть уступа, подверженную процессам осыпеобразования;
наличие буферной зоны, мощность которой может составить 10 м и более, обеспечивает надежную защиту законтурного массива, в том числе и верхнюю бровку уступа, от сейсмического воздействия взрывов;
при необходимости уменьшить проектный угол откоса уступа в верхней части (которая часто недостаточно устойчива из-за наличия перебуров в скважинах, пробуренных с отметки надбермового горизонта) путем придания уступу двугранного профиля можно уменьшение угла в верхней части уступа компенсировать увеличением его в нижней части, которая более устойчива.The advantages of the proposed method in comparison with the known following:
justified the minimum required depth of the screen-cutting gap. At the recommended depth, the gap fully protects the upper part of the ledge, subject to scree formation processes;
the presence of a buffer zone, the thickness of which can be 10 m or more, provides reliable protection of the contour massif, including the upper edge of the ledge, from the seismic effects of explosions;
if necessary, reduce the projected slope angle of the ledge in the upper part (which is often insufficiently stable due to the presence of bumps in the wells drilled from the above-beyond horizon mark) by giving the ledge a dihedral profile, it is possible to compensate for the decrease in the angle in the upper part of the ledge by increasing it in the lower part, which is more it is steady.

Способ ориентирован на нерабочие уступы с минимальной шириной предохранительных берм. The method is focused on non-working ledges with a minimum width of safety berms.

Claims

METHOD OF PROTECTION AGAINST EXPLOSIONS OF THE SAFETY BERM OF THE ACCESS IN THE CAREER, including drilling contour and loosening wells, loading them and orderly blasting, breaking rocks, forming an inclined gap in the upper part of the ledge, mining the rock horizon, characterized in that, in order to increase the effectiveness of protection from explosions of the upper part of the ledge while ensuring the optimum angle of slope of the ledge, the slope of the slit in the upper part of the ledge is set from the condition
α ₁ ≅ α _pl ,
where α is the slope angle, deg .;
α _PL - design slope angle of the ledge with a flat profile, deg.,
its depth is determined from the expression
l _min =

,
where l _min - the minimum required depth of the cutting gap, m;
a is the width of the safety berm, m;
ρ - angle of repose of crushed rocks, city.,
after the formation of the slit, a buffer zone is formed by blasting part of the loosening wells, and the depth of these wells is commensurate with the depth of the slit on the worked out horizon, they are oriented at an angle opposite to the slope of the ledge, which is determined from the expression
μ = 90 ^o - φ,
where μ is the optimal angle between the axes of the slit and the buffer well, deg .;
φ is the angle of internal friction of the rocks of the ledge, deg., and breaking of the rocks is carried out in the direction of the uprising of the escarpment of the ledge.