RU2154254C1 - Method for drilling and blasting operations in open cuts - Google Patents
Method for drilling and blasting operations in open cuts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154254C1 RU2154254C1 RU99121730A RU99121730A RU2154254C1 RU 2154254 C1 RU2154254 C1 RU 2154254C1 RU 99121730 A RU99121730 A RU 99121730A RU 99121730 A RU99121730 A RU 99121730A RU 2154254 C1 RU2154254 C1 RU 2154254C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- wells
- expanded
- holes
- well
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам производства буровзрывных работ на карьерах, и может быть использовано при разработке в обводненных породных массивах. The invention relates to the mining industry, in particular to methods for producing blasting operations in quarries, and can be used in the development of flooded rock masses.
Известен способ производства буровзрывных работ (БВР) на карьерах, включающий бурение отбойных скважин по проектной сетке, заряжение их взрывчатыми веществами (ВВ) и взрывание /1/. A known method of production of drilling and blasting operations (BWR) in quarries, including the drilling of drill holes on the design grid, loading them with explosives (BB) and blasting / 1 /.
Недостатком аналога является то, что при производстве БВР в обводненных массивах отбойные скважины заполняются водой. При наличии в скважинах воды затраты на производство взрывных работ существенно возрастают в связи с необходимостью применения дорогостоящих водоустойчивых ВВ на основе тротила. В случае же применения более дешевых неводоустойчивых ВВ, например, на основе аммиачной селитры, их помещают в водонепроницаемые полиэтиленовые рукава, размещают в скважине, что в целом усложняет технологию взрывных работ и также приводит к значительным материальным затратам /2/. The disadvantage of the analogue is that in the production of blasting water in flooded massifs, the boreholes are filled with water. If there is water in the wells, the cost of blasting increases significantly due to the need to use expensive waterproof TNT-based explosives. In the case of using cheaper non-water-resistant explosives, for example, based on ammonium nitrate, they are placed in waterproof polyethylene hoses, placed in the well, which generally complicates the technology of blasting and also leads to significant material costs / 2 /.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства БВР на карьерах, принятый за прототип, включающий бурение скважин первой очереди на два уступа и отбойных скважин по проектной сетке, заряжание их ВВ и взрывание /3/. В данном способе использование скважин первой очереди предусмотрено для предварительного осушения породного массива перед обуриванием уступа по проектной сетке. The closest in technical essence and the achieved result is a method of producing blasting wells in quarries, adopted as a prototype, including drilling first-stage wells on two ledges and break-hole wells on a design grid, loading their explosives and blasting / 3 /. In this method, the use of first-stage wells is provided for preliminary drainage of the rock mass before drilling the step along the design grid.
Известный способ обладает следующими недостатками. Скважины первой очереди имеют малый диаметр и поэтому обладают низкой водопоглотительной способностью. Для повышения водоотдачи в этих скважинах на глубине второго уступа размещают заряды ВВ, сплошные или сосредоточенные, и производят взрывы, повышая тем самым трещиноватость и, соответственно, дренирующую способность породного массива. Однако в результате этой операции в окрестности взорванного заряда ВВ образуется зона дробления горных пород, превышающая диаметр скважины почти в 10 раз, что требует особого внимания маркшейдерской службы при обуривании второго уступа при последующем переходе горных работ с верхнего горизонта на нижний. В этом случае проектная отбойная скважина может случайным образом попасть в указанную зону дробления, что, во-первых, исключает нормальное механическое бурение скважины и, во-вторых, может привести к заклиниванию бурового става и созданию аварийной ситуации. The known method has the following disadvantages. Wells of the first stage have a small diameter and therefore have a low water absorption capacity. To increase water loss in these wells, explosive charges, solid or concentrated, are placed at the depth of the second ledge and produce explosions, thereby increasing the fracturing and, accordingly, the draining ability of the rock mass. However, as a result of this operation, a crushing zone of rocks is formed in the vicinity of the blasted explosive charge, which exceeds the borehole diameter by almost 10 times, which requires special attention from the surveying service when drilling the second ledge during the subsequent transition of mining operations from the upper to the lower horizon. In this case, the design borehole may randomly fall into the specified crushing zone, which, firstly, excludes normal mechanical drilling of the well and, secondly, can lead to jamming of the drill stand and an emergency.
Кроме того, взрыв зарядов в скважинах первой очереди нарушает в них устойчивость ствола скважин, что затрудняет их последующее использование в качестве отбойных при массовых взрывах в породах верхнего уступа. In addition, the explosion of charges in the wells of the first stage violates the stability of the wellbore in them, which complicates their subsequent use as fenders during mass explosions in the rocks of the upper ledge.
К недостаткам известного способа следует также отнести сложность организации осушительных мероприятий, требующих предварительное взрывание зарядов ВВ перед бурением проектных отбойных скважин. Задачей изобретения является снижение затрат на производство буровзрывных работ в обводненных породных массивах за счет снижения уровня воды в отбойных скважинах, что позволяет использовать при заряжании более дешевые типы взрывчатых веществ (при минимальном содержании в них дорогостоящего тротила). Кроме того, обеспечиваются лучшие условия буровых работ. The disadvantages of this method should also include the complexity of the organization of drainage measures that require preliminary blasting of explosive charges before drilling design boreholes. The objective of the invention is to reduce the cost of drilling and blasting in flooded rock masses by lowering the water level in drill holes, which allows you to use when loading cheaper types of explosives (with a minimum content of expensive TNT). In addition, the best drilling conditions are provided.
Это достигается тем, что в способе производства буровзрывных работ на карьерах, включающем бурение скважин первой очереди на два уступа и отбойных скважин по проектной сетке, заряжание их ВВ и взрывание, каждую скважину первой очереди расширяют с формированием в верхней части нижнего уступа полости в виде усеченного конуса с меньшим основанием, направленным к забою скважины, затем из расширенной части скважины удаляют породный шлам, при этом высота расширенной части скважины в нижнем уступе не превышает трех ее максимальных диаметров. This is achieved by the fact that in the method of drilling and blasting operations in quarries, including drilling first-stage wells into two ledges and break-hole wells according to the design grid, loading their explosives and blasting, each first-stage well is expanded to form a truncated cavity in the upper part of the lower ledge cone with a smaller base, directed to the bottom of the well, then rock slurry is removed from the expanded part of the well, while the height of the expanded part of the well in the lower ledge does not exceed three of its maximum diameters.
На чертеже показана технологическая схема для реализации предложенного способа производства БВР. The drawing shows a flow chart for implementing the proposed method for the production of bwr.
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
В пределах подготовленного к взрывной отбойке породного блока бурят скважины 1 первой очереди в узлах проектной сетки на глубину двух уступов - верхнего 2 и нижнего 3. Затем каждую скважину 1 расширяют, например, термическим способом, с формированием в верхней части нижнего уступа 3 полости 4 в виде усеченного конуса, переходящего в котловую полость 5. При этом меньшее основание усеченного конуса направлено к забою скважины 1, а высота расширенной части скважины в нижнем уступе 3 не превышает трех ее максимальных диаметров, причем высота усеченного конуса соизмерима с диаметром котловой полости 5. В процессе термического расширения образующийся породный шлам 6 заполняет скважины 1 в нижнем уступе 3 и частично в верхнем уступе 2. После завершения процесса термического расширения скважины 1 термоинструмент опускают вниз и удаляют породный шлам из расширенных полостей 4 и 5. Within the rock block prepared for blasting, the first stage wells are drilled in the nodes of the design grid to the depth of two ledges - the upper 2 and lower 3. Then each well 1 is expanded, for example, by thermal means, with the formation of a cavity 4 in the upper part of the lower ledge 3 in the form of a truncated cone passing into the boiler cavity 5. In this case, the smaller base of the truncated cone is directed towards the bottom of the well 1, and the height of the expanded part of the well in the lower ledge 3 does not exceed three of its maximum diameters, and the height is truncated of the cone is comparable with the diameter of the boiler cavity 5. During the thermal expansion, the resulting rock slurry 6 fills the wells 1 in the lower ledge 3 and partially in the upper ledge 2. After the thermal expansion of the well 1 is completed, the thermal tool is lowered down and the rock slurry is removed from the expanded cavities 4 and 5.
Сформированная таким путем котловая полость 5 обладает высокой водопоглотительной способностью. За счет увеличенного диаметра скважин 1 и возникновения вокруг них искусственной трещиноватости, под действием термических напряжений, котловые полости 5 пересекают большее количество магистральных трещин (на чертеже не показано) в породах верхнего уступа 2, по которым вода дренируется в котловые полости 5 скважин 1. Далее эта вода через породный шлам 6 под естественным давлением столба воды фильтруется через трещиноватые породы нижнего уступа 3 в направлении к карьерному дренажному комплексу (на чертеже не показано). Значительное количество воды в скважины 1 поступает из верхнего слоя разрушенных пород 7. Этот слой пород 7 обладает весьма большим коэффициентом фильтрации и высокой водоотдачей. Formed in this way, the boiler cavity 5 has a high water absorption capacity. Due to the increased diameter of wells 1 and the occurrence of artificial fracturing around them, under the influence of thermal stresses, boiler cavities 5 intersect a larger number of main cracks (not shown in the drawing) in the rocks of the upper ledge 2, through which water is drained into the boiler cavities 5 of wells 1. Further this water through rock slurry 6 under natural pressure of a column of water is filtered through fractured rocks of the lower ledge 3 in the direction of the quarry drainage complex (not shown in the drawing). A significant amount of water in the wells 1 comes from the upper layer of the destroyed rocks 7. This layer of rocks 7 has a very large filtration coefficient and high water loss.
После образования скважин 1 первой очереди на площади между ними и в их окрестности осуществляют бурение и термическое расширение отбойных скважин 8, расположенных также в узлах проектной сетки. Наличие скважин 1 обеспечивает непрерывный процесс осушения породного массива с формированием понижающихся в течение времени депрессионных кривых 9 и 10 уровня осушения, что позволяет в конечном итоге снизить уровень воды в отбойных скважинах 8. После заряжания ВВ всех расширенных полостей 5 и 8 производят взрывную отбойку пород верхнего уступа 2, при этом в скважинах 1 заряды ВВ размещают непосредственно на породном шламе 6, служащем основанием, удерживающим заряд. В процессе детонации ВВ в скважинах 1 первой очереди в их нижних конических полостях 4 формируется кумулятивная ударная волна, направленная к забою скважин 1. Под направленным действием расширяющихся продуктов детонации ВВ происходит мощный гидравлический удар, передающий давление через буровой шлам 6 частично насыщенный водой, в породы нижнего уступа 3 и приводящий к раскрытию и росту имеющихся магистральных трещин и, как результат, к меньшей обводненности отбойных скважин, которые в последующем бурят при разработке нижележащего горизонта в породах нижнего уступа 3 (на чертеже не показано). After the formation of wells 1 of the first stage on the area between them and in their vicinity, drilling and thermal expansion of the boreholes 8, also located in the nodes of the design grid, are carried out. The presence of wells 1 provides a continuous process of drainage of the rock mass with the formation of depression curves 9 and 10 of the drainage level that decrease over time, which ultimately allows to reduce the water level in the boreholes 8. After loading explosives of all extended cavities 5 and 8, explosive breaking of rocks of the upper ledge 2, while in the wells 1, the explosive charges are placed directly on the rock slurry 6, which serves as the base that holds the charge. In the process of detonation of explosives in the wells of the first stage in their lower conical cavities 4, a cumulative shock wave is formed, which is directed to the bottom of the wells 1. Under the directed action of the expanding products of detonation of explosives, a powerful hydraulic shock occurs, transmitting pressure through the drill cuttings 6 partially saturated with water to the rocks lower ledge 3 and leading to the disclosure and growth of existing main cracks and, as a result, to less water cut in the boreholes, which are subsequently drilled during the development of the underlying horizontal in rocks that the lower ledge 3 (not shown).
При взрывной отбойке вокруг полости 4 и нижней части полости 5 каждой скважины в уступе 3 создается зона дробления, обеспечивающая проработку подошвы уступа 2. Эта зона дробления по качеству аналогична слою разрушения пород 7 и не изменяет базовых условий производства буровых работ при последующей разработке нижнего уступа 3. During explosive blasting around the cavity 4 and the lower part of the cavity 5 of each well in the ledge 3, a crushing zone is created, providing for the development of the bottom of the ledge 2. This crushing zone is similar in quality to the rock destruction layer 7 and does not change the basic conditions for drilling operations during the subsequent development of the lower ledge 3 .
Пример реализации способа. An example implementation of the method.
На железорудном карьере Михайловского горно-обогатительного комбината производят взрывную отбойку железистых кварцитов с использованием дорогостоящего тротила при заряжании обводненных скважин. At the iron ore quarry of the Mikhailovsky mining and processing plant, explosive breaking of ferruginous quartzites is carried out using expensive trotyl when charging flooded wells.
В соответствии с предложенным способом после горизонтирования поверхности уступа 2, с помощью бульдозеров, осуществляют бурение скважин 1 первой очереди в узлах проектной сетки, нанесенной маркшейдерской службой карьера. При базовой сетке отбойных скважин 8х8 м скважины первой очереди размещают на расстоянии 32 м друг от друга. При трехрядной схеме обуривания уступов скважины первой очереди располагают во втором ряду. С помощью бурового станка типа СБШ-250 МН бурят скважины диаметром 243 мм на глубину двух уступов, т. е. 30 м. Затем эти скважины расширяют термическим способом с использованием станков СБТ-500. Расширение осуществляют воздушно-керосиновой огнеструйной горелкой, которую перемещают в скважине снизу вверх. Для создания полости 4 в виде усеченного конуса в каждой скважине горелку опускают на глубину 16,5 м, затем на участке длиной 0,5 м перемещают вверх со скоростью примерно 20 м/ч, а затем скорость подъема уменьшают и поднимают горелку со скоростью 15 м/ч. В этом режиме перемещения горелки формируется полость 4 в виде усеченного конуса высотой примерно 0,5 м, а диаметр котловой полости 5 составляет 450 - 500 мм. В процессе термического расширения скважин 1 буровой породный шлам 6 под собственным весом падает вниз, заполняет нижнюю часть скважин и частично расширенные полости 5. Для очистки каждой скважины горелку на маневровой скорости 20-30 м/мин опускают вниз до соприкосновения с породным шламом, который под действием аэродинамической силы выносится из скважины. В процессе очистки скважины горелку также опускают до глубины 16,5 м и выдерживают там в течение 1-2 мин, достаточных для выноса оставшегося породного шлама из полостей 4 и 5. Затем осуществляют бурение и термическое расширение отбойных скважин 8, располагаемых также в узла проектной сетки. In accordance with the proposed method, after leveling the surface of the ledge 2, with the help of bulldozers, wells of the first stage are drilled in the nodes of the design grid applied by the mine surveying service of the quarry. With a basic grid of breaker wells of 8x8 m, first-stage wells are placed at a distance of 32 m from each other. In the three-row pattern for drilling the ledges, the first-stage wells are located in the second row. Using a drilling rig of the SBSh-250 MN type, wells with a diameter of 243 mm are drilled to a depth of two benches, i.e. 30 m. Then these wells are expanded thermally using SBT-500 machines. The expansion is carried out by an air-kerosene fire-jet burner, which is moved upward in the well. To create a cavity 4 in the form of a truncated cone in each well, the burner is lowered to a depth of 16.5 m, then it is moved upward at a speed of about 20 m / h in a 0.5 m long section, and then the lift speed is reduced and the burner is raised at a speed of 15 m / h In this mode of movement of the burner, a cavity 4 is formed in the form of a truncated cone with a height of about 0.5 m, and the diameter of the boiler cavity 5 is 450-500 mm. In the process of thermal expansion of wells 1, drilling rock slurry 6 falls under its own weight, fills the lower part of the wells and partially expanded cavities 5. To clean each well, the burner is lowered at a shunt speed of 20-30 m / min to contact the rock cuttings, which the action of aerodynamic force is carried out of the well. In the process of cleaning the well, the burner is also lowered to a depth of 16.5 m and kept there for 1-2 minutes, sufficient to remove the remaining rock slurry from the cavities 4 and 5. Then, drilling and thermal expansion of the boreholes 8, also located in the design unit, are carried out. the grid.
В процессе формирования отбойных скважин 8 происходит непрерывный процесс осушения массива с переходом депрессионной кривой из положения 9 в положение 10. Как правило, обуривание верхнего уступа 2 протяженностью 200 м происходит в течение 1-2 недель, а иногда и больше, что связано с количеством задействованной буровой техники. Этого времени достаточно для реализации поставленной задачи водопонижения и, соответственно, уменьшения уровня воды в отбойных скважинах вплоть до полного осушения верхнего уступа 2. Это в свою очередь позволит сократить расход дорогостоящего тротила, использование которого в обводненных скважинах в 5-10 раз больше, чем в осушенных. In the process of formation of breaker wells 8, a continuous process of draining the array occurs with the depression curve moving from position 9 to position 10. As a rule, drilling of the upper ledge 2 with a length of 200 m takes place within 1-2 weeks, and sometimes more, due to the amount involved drilling equipment. This time is enough to accomplish the task of lowering the water and, accordingly, reducing the water level in the boreholes up to the complete drainage of the upper ledge 2. This, in turn, will reduce the consumption of expensive TNT, the use of which in flooded wells is 5-10 times more than in drained.
Кроме того, при переходе горных работ с верхнего горизонта на нижний уровень воды в отбойных скважинах второго уступа 3 также понижается, что обеспечивает лучшие условия буровых работ в осушенном массиве, так как повышается стойкость шарошечных долот на 10-15%. Вследствие понижения уровня воды в отбойных скважинах также достигается экономия дорогостоящих водоустойчивых ВВ. In addition, during the transition of mining operations from the upper horizon to the lower water level in the boreholes of the second ledge 3, it also decreases, which provides better drilling conditions in the drained massif, as the resistance of roller cone bits increases by 10-15%. Due to the lowering of the water level in the boreholes, savings in expensive water-resistant explosives are also achieved.
Вместе с этим применение простейших видов ВВ вместо тротила приводит к улучшению экологической обстановки в карьере вследствие выделения при взрывах меньшего количества ядовитых газов. At the same time, the use of the simplest types of explosives instead of trotyl leads to an improvement in the ecological situation in the quarry due to the release of less toxic gases during explosions.
Источники информации
1. Патент США N 3696703, кл. F 42 D 1/00.Sources of information
1. US patent N 3696703, CL. F 42 D 1/00.
2. Патент РФ N 2133942, кл. F 42 D 1/08. 2. RF patent N 2133942, cl. F 42 D 1/08.
3. Гончаров С.А., Дремин А.И., Ершов Н.П., Каркашадзе Г.Г. Ресурсосберегающие процессы разрушения горных пород на карьерах. М.: Изд. МГГУ, 1994, с. 143-149. 3. Goncharov S. A., Dremin A. I., Ershov N. P., Karkashadze G. G. Resource-saving processes of rock destruction in quarries. M .: Publishing. Moscow State University, 1994, p. 143-149.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121730A RU2154254C1 (en) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | Method for drilling and blasting operations in open cuts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121730A RU2154254C1 (en) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | Method for drilling and blasting operations in open cuts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2154254C1 true RU2154254C1 (en) | 2000-08-10 |
Family
ID=20225880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99121730A RU2154254C1 (en) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | Method for drilling and blasting operations in open cuts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2154254C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004113822A1 (en) * | 2003-06-24 | 2004-12-29 | Alexandr Iosifovich Elkin | Method for carrying out drilling-and-blasting works in watered lands |
| RU2452859C1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-06-10 | Виктор Сергеевич Федотенко | Drying method of block to be exploded during direct coal extraction technology |
| RU2685722C1 (en) * | 2018-07-17 | 2019-04-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of water reduction at explosive preparation to extraction of watered massif |
-
1999
- 1999-10-13 RU RU99121730A patent/RU2154254C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОНЧАРОВ С.А. и др. Ресурсосберегающие процессы разрушения горных пород на карьерах. - М.: МГГУ, 1994, с. 143 - 149. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004113822A1 (en) * | 2003-06-24 | 2004-12-29 | Alexandr Iosifovich Elkin | Method for carrying out drilling-and-blasting works in watered lands |
| RU2452859C1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-06-10 | Виктор Сергеевич Федотенко | Drying method of block to be exploded during direct coal extraction technology |
| RU2685722C1 (en) * | 2018-07-17 | 2019-04-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of water reduction at explosive preparation to extraction of watered massif |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109341449B (en) | Sectional control blasting well completion method for one-time rock drilling of large-section high raise | |
| RU2593285C1 (en) | Open development method of coal beds group with gross explosive loosening of overburden rocks | |
| CN108729924A (en) | A kind of urban hard rock tunnel mechanical excavation rapid constructing method | |
| RU2154254C1 (en) | Method for drilling and blasting operations in open cuts | |
| US4069760A (en) | Method for driving a shaft with shaped charges | |
| RU2464421C2 (en) | Extraction of ore using explosion and thermal fragmentation | |
| US3964792A (en) | Explosive fluid transmitted shock method for mining deeply buried coal | |
| KR20190011887A (en) | Method for digging huge tunnel using tnnnel boring mechine | |
| US4135450A (en) | Method of underground mining | |
| RU2563893C1 (en) | Method of detonation in open-cast minings of rock masses with different strength values | |
| KR100362014B1 (en) | Tunnel pre-splitting blasting method | |
| SU1263868A1 (en) | Method of controlling the strained state of rock about mine working | |
| RU2095571C1 (en) | Method for hydraulic mining of ore bodies layer-by-layer | |
| RU2455613C1 (en) | Method for explosion of rocks with solid inclusions | |
| Camallanqui-Alborque et al. | Controlled Trim-Blasting Model to Improve Stability and Reduce Vibrations at a Production Gallery of the San Ignacio de Morococha SAA Mining Company | |
| RU2010953C1 (en) | Method of determination of cracks spreading height in basic zone of working | |
| SU983269A1 (en) | Method of lowering water level in open mines | |
| SU1093828A1 (en) | Method of working thick coal seams susceptible to gas-dynamic phenomena | |
| SU1372045A1 (en) | Method of recovering materials from thick underground formations | |
| RU2443970C1 (en) | Method for explosion of rocks with solid inclusions | |
| SU883514A1 (en) | Method for degassing mined space of coal bed | |
| SU1125373A1 (en) | Method of mining unstable ores | |
| RU2107165C1 (en) | Method of bore-hole hydraulic recovery of minerals | |
| SU1048118A1 (en) | Method of excavating a pillar | |
| RU2179243C1 (en) | Method of driving of mine workings in mining of thin deposits of hard ores by shearer under conditions of high rock pressure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131014 |