RU2234673C1

RU2234673C1 - Method of explosion of ascending wells

Info

Publication number: RU2234673C1
Application number: RU2003107339/03A
Authority: RU
Inventors: Е.Б. Шевкун (RU); Е.Б. Шевкун
Original assignee: Институт горного дела Дальневосточного отделения РАН
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-08-20

Abstract

FIELD: mining art; development of rock in underground conditions.

SUBSTANCE: proposed method includes drilling ascent wells, loading these wells, tamping and explosion. Novelty of invention consists in tamping the wells with monolithic rods made from viscous material and provided with taper plugs at the ends which are located between explosive charges and stop of drilling room.

EFFECT: enhanced efficiency; increased useful work of explosion due to increased length of explosion pulse.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к способам взрывания восходящих скважин при разработке крепких горных пород в подземных условиях.The invention relates to the field of mining, in particular to methods for blasting ascending wells when developing strong rocks in underground conditions.

Известно, что роль забойки многообразна. Она предотвращает потери энергии в процессе детонации заряда ВВ, обеспечивая как полноту детонации ВВ, так и высвобождение максимальной доли его потенциальной энергии, предотвращает возникновение ударной воздушной волны и т.д.It is known that the role of stemming is diverse. It prevents energy loss in the process of detonation of an explosive charge, ensuring both the completeness of detonation of an explosive and the release of a maximum fraction of its potential energy, prevents the occurrence of an air shock wave, etc.

Механизм разрушения горных пород определяется величиной и формой взрывного импульса, который характеризуется не только давлением на фронте детонационной волны, но и продолжительностью действия продуктов детонации на разрушаемую среду. Чем больше длительность приложения нагрузки, тем значительнее длина развивающихся трещин и интенсивнее дробление пород. Забойка увеличивает длительность поршневого воздействия продуктов детонации на стенки зарядной полости и первичных радиальных трещин, образовавшихся на границе с зарядной полостью в процессе возникновения и прохождения ударной волны взрыва, что повышает продолжительность взрывного импульса и долю энергии взрыва на дробление. Согласно исследованиям [1] при одинаковой величине импульса взрыва объем общих форм работы взрыва (раскалывание, расчленение, дробление породы на значительном удалении от заряда) тем больше, чем больше длительность импульса, т.е. чем дольше воздействует давление газов взрыва на стенки зарядной полости. Без забойки происходит переизмельчение в ближней зоне и крупное дробление в дальней зоне взрыва, поскольку короткий импульс часть энергии взрыва передает на более высоких частотах, которые сильно поглощаются горными породами. В результате - локальное переизмельчение вблизи заряда и разрушения в отдельных зонах пониженной прочности вдали от заряда. Поэтому взрывание без забойки более чем вдвое увеличивает выход негабаритных фракций и диаметр среднего куска по сравнению со взрывами при полной забойке [2].The mechanism of rock destruction is determined by the magnitude and shape of the explosive pulse, which is characterized not only by the pressure at the front of the detonation wave, but also by the duration of the action of the detonation products on the medium being destroyed. The longer the load is applied, the greater the length of the developing cracks and the more intense the crushing of the rocks. Blocking increases the duration of the piston effect of detonation products on the walls of the charging cavity and primary radial cracks formed at the boundary with the charging cavity during the occurrence and propagation of the explosion shock wave, which increases the duration of the explosive pulse and the fraction of the explosion energy for crushing. According to studies [1], for the same value of the explosion momentum, the volume of general forms of explosion operation (cracking, disintegration, crushing of rock at a considerable distance from the charge) is greater, the longer the pulse duration, i.e. the longer the pressure of the explosion gases acts on the walls of the charging cavity. Without clogging, over-grinding in the near zone and large crushing in the far zone of the explosion occurs, since a short pulse transfers part of the explosion energy at higher frequencies, which are strongly absorbed by the rocks. As a result, local re-grinding near the charge and destruction in separate zones of reduced strength far from the charge. Therefore, detonation-free blasting more than doubles the output of oversized fractions and the diameter of the middle piece compared to explosions at full clogging [2].

Показательны эксперименты на одиночных шпурах диаметром 36 мм, глубиной 2,4 м в породах с f=14-16 [3]. Без забойки получена полость диаметром 41 мм, объемом 720 см³, с песчано-глинистой забойкой - 43 мм и 1050 см³, а с быстротвердеющей бетонной забойкой на гипсо-глиноземистом расширяющемся цементе - 112 мм и 21200 см³, средний удельный расход ВВ составил соответственно 1,94 до 1,35 и 0,066 г/см³. При бетонной забойке размер разрушенной полости увеличился, а удельный расход ВВ соответственно снизился в 29,4 раза. Поэтому если найти очень упорную, не вылетающую забойку, можно во много раз увеличить долю энергии ВВ на разрушение пород, снижая тем самым расход ВВ и бурения. В то же время на подземных работах производится взрывание восстающих веерных скважин без забойки в связи со сложностью ее выполнения.Experiments on single holes with a diameter of 36 mm and a depth of 2.4 m in rocks with f = 14–16 are indicative [3]. Without clogging, a cavity with a diameter of 41 mm and a volume of 720 cm ^{3 was} obtained, with sand-clay clogging - 43 mm and 1050 cm ³ , and with quick-hardening concrete clogging on expanding gypsum-alumina cement - 112 mm and 21200 cm ³ , the average specific consumption of explosives was 1.94 to 1.35 and 0.066 g / cm ^3, respectively. During concrete jamming, the size of the destroyed cavity increased, and the specific consumption of explosives decreased accordingly by 29.4 times. Therefore, if you find a very stubborn, non-flying jamming, you can many times increase the share of explosive energy for rock destruction, thereby reducing the consumption of explosives and drilling. At the same time, underground underground blasting holes are blasted without clogging due to the complexity of its implementation.

Известен способ взрывания восходящих скважин, согласно которому бурят восходящие скважины, заряжают их, производят забойку, в качестве которой используют, например, деревянные пробки [4]. Недостатком такого способа является то, что пробка не расклинена и легко выбивается при взрыве продуктами детонации.There is a known method of blasting ascending wells, according to which ascending wells are drilled, charged, clogged, for example, using wooden plugs [4]. The disadvantage of this method is that the cork is not wedged and easily knocked out when detonated by explosion products.

Наиболее близким по существу решаемой задачи является способ взрывания восходящих скважин, включающий бурение веера восходящих скважин, их зарядку, после которой выполняют забойку скважин и взрывание /5/.The closest to the essence of the problem is the method of blasting upstream wells, including drilling a fan of ascending wells, charging them, after which they perform well blocking and blasting / 5 /.

Цель изобретения - увеличение полезной работы взрыва за счет увеличения времени действия взрывного импульса полным исключением вылета забойки из скважины.The purpose of the invention is to increase the useful work of the explosion by increasing the duration of the explosive pulse with the complete exception of the departure of stemming from the well.

Поставленная цель достигается тем, что в способе взрывания восходящих скважин, включающем бурение веера восходящих скважин, их зарядку, после которой выполняют забойку скважин и взрывание, согласно изобретению забойку выполняют в виде монолитных стержней из вязкого материала, диаметр которых меньше диаметра скважины, со вставленными в них с обоих концов в расщеп коническими пробками, при этом монолитные стержни располагают между зарядом ВВ в скважине и упором, который размещают в буровой выработке.This goal is achieved by the fact that in the method of blasting upstream wells, including drilling a fan of ascending wells, charging them, after which the boreholes are blown and blasting, according to the invention, the clogging is performed in the form of monolithic rods of viscous material, the diameter of which is smaller than the diameter of the borehole, with inserted they are split at both ends with conical plugs, while monolithic rods are placed between the explosive charge in the well and the stop, which is placed in the drilling.

На фиг.1 схематично изображено расположение скважин веера, забойка для реализации способа и упор для ее удержания, на фиг.2 - забойка в исходном положении; на фиг.3 - положение забойки после детонации заряда ВВ.In Fig.1 schematically shows the location of the wells of the fan, stemming for the implementation of the method and emphasis for its retention, figure 2 - stemming in the initial position; figure 3 - the position of the stemming after detonation of the explosive charge.

Способ взрывания восходящих скважин осуществляют следующим образом. В рудном массиве 1 бурят веер восходящих скважин 2, в которых после зарядки размещают забойку 3 (см. фиг.1), из монолитных стержней из вязкого материала 4, выполненных, например, из сырого дерева, со вставленными в расщеп коническими пробками 5 между зарядом ВВ 6 и упором 7, выполненным, например, в виде шпальной клетки на почве буровой выработки. При этом монолитные стержни из вязкого материала 4 и конические пробки 5 выполнены диаметром, меньшим диаметра скважины, чтобы можно было разместить вдоль стенки скважины 2 проводник инициирующего импульса 8 (провода от электродетонатора или волновод от неэлектрических систем взрывания типа Нонель) к инициатору взрыва 9 (фиг.2).The method of blasting upstream wells is as follows. In the ore mass 1, a fan of ascending wells 2 is drilled, in which, after charging, a stemming 3 is placed (see Fig. 1), from monolithic rods of viscous material 4, made, for example, of raw wood, with conical plugs 5 inserted into the cleavage between the charge BB 6 and emphasis 7, made, for example, in the form of a sleeper cage on the basis of the drilling. In this case, monolithic rods made of viscous material 4 and conical plugs 5 are made with a diameter smaller than the diameter of the well so that it is possible to place an initiating pulse conductor 8 (wires from an electric detonator or a waveguide from non-electric non-explosive systems such as Nonel) along the wall of a well 9 (Fig. .2).

После подачи начального инициирующего импульса через проводник инициирующего импульса 8 инициатором взрыва 9 в заряде ВВ 6 возбуждается низкоскоростная детонация, которая на длине двух диаметров заряда переходит в стационарную. Продукты детонации 10 под высоким давлением ударяют по верхней конической пробке 5, расплющивая ее верхнюю часть и вгоняя нижнюю, коническую часть конической пробки 5 в расщеп монолитного стержня из вязкого материала 4, расклинивая его верхнюю часть в стенки скважины 2. Поскольку давление продуктов детонации 10 будет резко возрастать по мере разгона детонации и достигнет очень быстро больших величин, расклиненная верхняя часть монолитного стержня из вязкого материала 4 начнет проскальзывать по стенке скважины 2 и взаимодействовать с нижней конической пробкой 5, которая расклинит нижнюю часть монолитного стержня из вязкого материала 4 и загерметизирует устье скважины 2, поскольку дальнейшему смещению монолитного стержня из вязкого материала 4 будет препятствовать упор 7 (фиг.3). Длительное, до момента разрушения породы, запирание продуктов детонации 10 в зарядной полости будет способствовать существенному увеличению полезного использования энергии взрыва, что подтверждают эксперименты работы /3/. Это позволит снизить расход ВВ, уменьшить объемы бурения, повысить качество дробления, снизить нагрузки на горные выработки от ударных воздушных волн и уменьшить количество ядовитых газов взрыва за счет более полного протекания реакций в продуктах детонации в замкнутом не вылетающей забойкой объеме.After the initial initiating pulse is fed through the conductor of the initiating pulse 8, the explosion initiator 9 initiates a low-speed detonation in the explosive charge 6, which becomes stationary over the length of the two diameters of the charge. Detonation products 10 under high pressure hit the upper conical plug 5, flattening its upper part and driving the lower, conical part of the conical plug 5 into the splitting of the monolithic rod of viscous material 4, wedging its upper part into the walls of the well 2. Since the pressure of the detonation products 10 will be increase sharply as the detonation accelerates and reaches very quickly large values, the wedged upper part of the monolithic rod of viscous material 4 will begin to slip along the wall of the well 2 and interact with the bottom conical plug 5, which wedges the bottom of the monolithic rod of viscous material 4 and seals the wellhead 2, since the stop 7 will prevent further displacement of the monolithic rod of viscous material 4 (Fig. 3). Prolonged locking of detonation products 10 in the charging cavity until the rock breaks down will contribute to a significant increase in the useful use of explosion energy, which is confirmed by experiments [3 /. This will reduce explosive consumption, reduce drilling volumes, increase the quality of crushing, reduce the load on mine workings from shock air waves and reduce the amount of toxic explosion gases due to a more complete reaction in detonation products in a closed, non-flying jamming volume.

Таким образом, заявляемый способ взрывания восходящих скважин обеспечивает полное запирание продуктов детонации и увеличение за счет этого времени действия взрывного импульса и полезной работы взрыва, позволяя тем самым достичь поставленной цели.Thus, the inventive method of blasting upstream wells provides complete locking of the detonation products and increase due to this time the action of the blast pulse and the useful work of the explosion, thereby achieving the goal.

Источники информацииSources of information

1. Беляев А.Ф., Садовский М.А. О природе фугасного и бризантного действия взрыва //“Физика горения и взрыва” № 1, 1952.1. Belyaev A.F., Sadovsky M.A. About the nature of the high-explosive and blasting effect of the explosion // “Physics of Combustion and Explosion” No. 1, 1952.

2. Демидюк Г.П., Росси Б.Д., Андрианов Н.Ф., Усачев В.А. Влияние забойки на степень дробления горных пород взрывом //Взрывное дело № 53/10. М.: Недра, 1963, с. 96-105.2. Demidyuk G.P., Rossi B.D., Andrianov N.F., Usachev V.A. The effect of stemming on the degree of crushing of rocks by explosion // Blasting No. 53/10. M .: Nedra, 1963, p. 96-105.

3. Демидюк Г.П. О повышении степени полезного использования энергии взрыва // Взрывное дело № 60/17. М.: Недра, 1966, с. 237-254.3. Demidyuk G.P. On increasing the degree of useful use of explosive energy // Blasting No. 60/17. M .: Nedra, 1966, p. 237-254.

4. Миндели Э.О. Буровзрывные работы при подземной добыче полезных ископаемых. М.: Недра, 1966.4. Mindeli E.O. Drilling and blasting during underground mining. M .: Nedra, 1966.

5. Авторское свидетельство СССР № 1610967 /прототип/.5. USSR copyright certificate No. 1610967 / prototype /.

Claims

A method of blasting ascending wells, including drilling a fan of ascending wells, charging them, after which they perform clogging of wells and blasting, characterized in that the clogging is performed in the form of monolithic rods of viscous material, the diameter of which is smaller than the diameter of the well, with inserted into them at both ends splitting with conical plugs, while monolithic rods are placed between the explosive charge in the well and the stop, which is placed in the drilling.