RU2308674C1

RU2308674C1 - Combination stemming

Info

Publication number: RU2308674C1
Application number: RU2006107871/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Борисович Шевкун (RU); Евгений Борисович Шевкун; Александр Валентинович Лещинский (RU); Александр Валентинович Лещинский; Дмитрий Владимирович Левин (RU); Дмитрий Владимирович Левин; Геннадий Викторович Матушкин (RU); Геннадий Викторович Матушкин; Надежда Кимовна Лукашевич (RU); Надежда Кимовна Лукашевич
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-10-20

Abstract

FIELD: drilling and blasting operations in hard rocks, applicable in various branches using blasting operations in hard rock masses.

SUBSTANCE: the combination stemming including a monolithic stopper of hardening materials is made, according to the invention of the upper and lower parts separated by a buffer gap of foamed polystyrene, the upper part represents a monolithic stopper of hardening materials, and the lower part-a backfill of inert free-flowing materials above the air gap of foamed polystyrene.

EFFECT: enhanced efficiency of explosive disintegration of rocks due to complete locking of detonation products in the charging cavity before destruction of the surrounding rock by a shortened stemming combined with an air gap.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.The invention relates to the field of drilling and blasting in strong rocks and can be used in various industries using blasting in rock massifs of rocks.

Известно, что наилучшее дробление горных пород взрывом обеспечивается при применении укороченной забойки и воздушного промежутка над зарядом /1/. При этом конструкция забойки, расположенной вблизи устья скважины, над воздушным промежутком, должна обеспечивать полное противодействие ее выбросу действием взрыва до момента разрушения массива /2/.It is known that the best crushing of rocks by explosion is ensured by using shortened stemming and air gap above the charge / 1 /. At the same time, the construction of the stemming device, located near the wellhead, above the air gap, should provide full resistance to its ejection by the action of the explosion until the mass destruction / 2 /.

Наиболее близким по существу решаемой задачи устройством для запирания продуктов взрыва в зарядной полости шпура или скважины является монолитная распорная забойка из бетона на расширяющемся цементе длиной в 19-20 диаметров заряда, увеличивающая почти в 30 раз объем разрушения горных пород за счет задержки продуктов детонации в зарядной камере до начала разрушения массива и сдвижения пород /3/.The closest to the essentially solved problem device for locking explosion products in the charging cavity of a borehole or well is a monolithic expansion jamming of concrete on expanding cement with a length of 19-20 diameters of the charge, increasing the rock destruction volume by almost 30 times due to the delay of detonation products in the charging chamber chamber before the destruction of the massif and the displacement of rocks / 3 /.

Однако, как показали исследования по качеству дробления /4/, при монолитной твердеющей забойке ухудшается качество дробления за счет отсутствия воздействия взрывных газов на участок скважины, занятый монолитной забойкой. Для скважин диаметром 100-200 мм эта длина по прототипу может достигать 1,9-4 м, поскольку увеличение выталкивающей забойку силы пропорционально квадрату диаметра скважины, а рост сил сцепления забойки на боковой поверхности скважины пропорционален диаметру в первой степени. Только уменьшение длины участка, занятого монолитной забойкой, при сохранении ее сопротивляемости, позволит повысить качество дробления массива в районе забойки. Кроме того, из-за высокой стоимости бетона длина монолитной забойки также желательна минимальной.However, as shown by studies on the quality of crushing / 4 /, in case of monolithic hardening stemming, the quality of crushing deteriorates due to the absence of the effect of explosive gases on the well section occupied by monolithic stemming. For wells with a diameter of 100-200 mm, this prototype length can reach 1.9-4 m, since the increase in the force pushing out the stemming force is proportional to the square of the diameter of the well, and the increase in the adhesion forces of the stemming on the side surface of the well is proportional to the diameter in the first degree. Only a decrease in the length of the site occupied by monolithic stemming, while maintaining its resistance, will improve the quality of crushing of the massif in the area of stemming. In addition, due to the high cost of concrete, the length of monolithic stemming is also desirable minimum.

Технической задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является повышение эффективности взрывного дробления горных пород за счет полного запирания продуктов детонации в зарядной полости до разрушения окружающей породы укороченной забойкой комбинированной с воздушным промежутком.The technical problem to which the proposed invention is directed is to increase the efficiency of explosive crushing of rocks by completely locking the detonation products in the charging cavity until the surrounding rock is destroyed by a shortened stemming combined with an air gap.

Поставленная задача достигается тем, что забойка комбинированная, включающая монолитную пробку из твердеющих материалов, согласно изобретению выполнена из верхней и нижней частей, разделенных буферным промежутком из вспененного полистирола, причем верхняя часть представляет собой монолитную пробку из твердеющих материалов, а нижняя - засыпку из инертных сыпучих материалов над воздушным промежутком из вспененного полистирола.This object is achieved in that the combined stopper, including a monolithic plug of hardening materials, according to the invention is made of upper and lower parts separated by a buffer gap of foamed polystyrene, the upper part being a monolithic plug of hardening materials, and the bottom is a backfill of inert bulk materials over the air gap of expanded polystyrene.

Длина буферного промежутка принимается равной 2-3 диаметрам скважины.The length of the buffer gap is taken equal to 2-3 well diameters.

На чертеже схематично изображена комбинированная засыпная забойка в рабочем положении в скважине.The drawing schematically shows a combined filling stemming in working position in the well.

Верхняя часть забойки комбинированной выполнена в виде монолитной пробки 1 из твердеющих вяжущих материалов, например бетона, смеси алебастра с влажным песком и т.п. Наружная поверхность верхней части забойки сцепляется при твердении со стенками устья скважины 2, имеющими, как правило, неровную поверхность с вывалами и трещинами. Нижняя часть комбинированной засыпной забойки состоит из засыпного участка 3, заполненного песком, песчано-глинистой смесью, буровым шламом и т.п., и размещена над воздушным промежутком 4, выполненным из вспененного полистирола. Между монолитной пробкой 1 и засыпным участком 3 помещен буферный промежуток 5 из вспененного полистирола.The upper part of the combined bottomhole is made in the form of a monolithic plug 1 of hardening cementitious materials, for example concrete, a mixture of alabaster with wet sand, etc. The outer surface of the upper part of the stemming unit adheres when hardening with the walls of the wellhead 2, which, as a rule, have an uneven surface with outfalls and cracks. The lower part of the combined backfill consists of a backfill section 3 filled with sand, a sand-clay mixture, drill cuttings, etc., and is placed above the air gap 4 made of expanded polystyrene. Between the monolithic plug 1 and the filling section 3, a buffer gap 5 of foamed polystyrene is placed.

Забойку комбинированную выполняют следующим образом. Вначале над зарядом ВВ 6 выполняют воздушный промежуток 4 из вспененного полистирола, засыпая его из мерной емкости, например ведра. Затем формируют засыпной участок 3 размещением сыпучего инертного материала на заданную высоту. После этого формируют буферный промежуток 5 из вспененного полистирола аналогично воздушному промежутку 4, а на него заливают монолитную пробку 1 из твердеющих материалов, например бетона, алебастра с влажным песком и т.п. В случае применения расширяющихся быстротвердеющих цементов, что предпочтительнее /3/, для защиты от повреждения при увеличении объема расширяющегося бетона проводник инициирующего импульса 7 помещают в защитный короб или трубку 8.Combined jamming is performed as follows. First, over the charge of BB 6, an air gap 4 is made of foamed polystyrene, falling asleep from a measuring tank, for example, a bucket. Then, a filling section 3 is formed by placing loose inert material to a predetermined height. After that, a buffer gap 5 of foamed polystyrene is formed similarly to the air gap 4, and a monolithic plug 1 of hardening materials, for example concrete, alabaster with wet sand, etc. is poured onto it. In the case of the use of expanding quick-hardening cements, which is preferable / 3 /, to protect against damage with an increase in the volume of expanding concrete, the initiating pulse conductor 7 is placed in a protective box or tube 8.

Длину участков скважины, занятых монолитной пробкой 1, буферным промежутком 5, засыпным участком 3 и воздушным промежутком 4 подбирают опытным путем или по аналогии.The length of the well sections occupied by the monolithic plug 1, the buffer gap 5, the filling zone 3 and the air gap 4 are selected empirically or by analogy.

Исследования ряда авторов показали, что воздушный промежуток между зарядом ВВ и забойкой длиной 5-7 диаметров заряда позволяет укоротить забойку при сохранении ее запирающих свойств /5/.Studies by several authors have shown that the air gap between the explosive charge and the stemming length of 5-7 charge diameters allows shortening the stemming while maintaining its locking properties / 5 /.

Толщина монолитной пробки 1 принимается исходя из размера негабарита, который наиболее часто на предприятиях составляет 0,6-0,8 м, и чаще всего именно на такую глубину наблюдаются сильные нарушения верхней части уступа взрывами на вышележащем горизонте. Образование монолитной пробки 1, сцепленной с поверхностью разрушенной устьевой части 2 шпура или скважины, повышает плотность этой части на утечку продуктов взрыва.The thickness of the monolithic plug 1 is taken based on the size of the oversize, which is most often 0.6-0.8 m at enterprises, and most often it is at this depth that severe violations of the upper part of the ledge by explosions are observed on an overlying horizon. The formation of a monolithic plug 1, adhered to the surface of the destroyed wellhead part 2 of the hole or well, increases the density of this part for the leakage of explosion products.

Длина засыпного участка 3 принимается как разность общей длины забойки комбинированной и длин монолитной пробки 1, буферного промежутка 5 и воздушного промежутка 4.The length of the filling section 3 is taken as the difference between the total length of the combined stemming and the lengths of the monolithic plug 1, the buffer gap 5 and the air gap 4.

После детонации заряда ВВ в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин в несколько десятков тысяч атмосфер и происходит динамический удар газов засыпному участку забойки, несколько смягченный наличием воздушного промежутка, снижающего пиковое давление продуктов детонации. Экспериментально установлено /4/, что в засыпной забойке из зернистых материалов в первый момент времени после детонации заряда забоечный материал уплотняется в виде пробки и плотно расклинивается в шпуре или скважине. После уплотнения, независимо от используемого материала, забойка выбрасывается с возрастающей скоростью, зарядная полость разгерметизируется и часть продуктов детонации выбрасывается, не совершив полезной работы. Для исключения этого явления в забойке комбинированной предусмотрено наличие буферного промежутка 5 и монолитной пробки 1.After detonation of the explosive charge in the charging cavity, the pressure of the detonation products sharply increases to several tens of thousands of atmospheres and there is a dynamic gas blow to the filling zone of the clogging, somewhat mitigated by the presence of an air gap that reduces the peak pressure of the detonation products. It was experimentally established / 4 / that in the backfill of granular materials at the first moment of time after the detonation of the charge, the bottom-hole material is compacted in the form of a plug and tightly wedged in a hole or well. After compaction, regardless of the material used, the stemming is ejected with increasing speed, the charging cavity is depressurized and some of the detonation products are ejected without having done useful work. To eliminate this phenomenon in the combined stemming, a buffer gap 5 and a monolithic plug 1 are provided.

Начавшая движение засыпная часть забойки 3 сжимает буферный промежуток 5, теряя некоторую часть энергии движения и смягчая удар по монолитной пробке 1. При этом начинает формироваться вторая пробка уплотнения сыпучего материала забойки, повышающая удерживающую способность засыпной части забойки 3. Это позволит сделать монолитную пробку 1 короче, снизив тем самым расход материалов на нее. Монолитная пробка над засыпной частью забойки позволит исключить выброс забойки комбинированной до полного разрушения массива горных пород в районе устья скважины и прорыва продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через трещины в разрушенном массиве.The movement of the backfill of the bottom hole 3 compresses the buffer gap 5, losing some of the energy of movement and mitigating the impact on the monolithic plug 1. In this case, the second plug of compaction of the bulk material of the stemming increases, which increases the holding capacity of the backfill of the stem 3. This will make the monolithic plug 1 shorter , thereby reducing the consumption of materials on it. A monolithic plug over the filling part of the bottomhole will eliminate the discharge of the combined bottomhole until the rock mass near the wellhead is completely destroyed and the detonation products break from the charge cavity into the atmosphere through cracks in the destroyed massif.

Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости, такая забойка способствует более полному протеканию вторичных реакций в продуктах детонации и соответственно повышает энергию взрыва; это особенно важно для современных крупнодисперсных ВВ типа гранулитов и граммонитов, у которых значительная доля энергии выделяется в процессе вторичных реакций.Providing long-term isolation of the charging cavity, such a stemming contributes to a more complete course of secondary reactions in detonation products and, accordingly, increases the explosion energy; this is especially important for modern coarse-grained explosives such as granulites and grammonites, in which a significant proportion of the energy is released during secondary reactions.

Таким образом, заявляемая забойка комбинированная позволяет запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива, причем зона нерегулируемого дробления зарядом ВВ снижается до величины 0,6-0,8 м, занятой пробкой из твердеющих материалов. В результате применения такой забойки эффективность использования энергии взрыва на дробление пород существенно повышается, что позволяет решить поставленную техническую задачу.Thus, the claimed stemming combined allows you to lock the products of the explosion in the charging cavity until the destruction of the array, and the area of unregulated crushing explosive charge is reduced to a value of 0.6-0.8 m, occupied by a cork of hardening materials. As a result of the application of such stemming, the efficiency of the use of explosion energy for crushing rocks is significantly increased, which allows us to solve the technical problem.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки.Sources of information taken into account when preparing the application.

1. Влияние забойки на степень дробления горных пород взрывом / Г.П.Демидюк, В.Д.Росси, Н.Ф.Андрианов, В.А.Усачев // Сб. Взрывное дело № 53/10. М.: Недра, 1963. - С.96-105.1. The effect of stemming on the degree of crushing of rocks by explosion / G.P. Demidyuk, V.D. Rossi, N.F. Andrianov, V.A. Usachev // Sat. Blasting business No. 53/10. M .: Nedra, 1963. - S.96-105.

2. Яковенко А.И. Расчет скважинных зарядов в карьерах // Сб. Взрывное дело № 51/8. М.: Недра, 1963. - С.108-120.2. Yakovenko A.I. Calculation of borehole charges in quarries // Sat. Blasting business No. 51/8. M .: Nedra, 1963. - S.108-120.

3. Легастаев Е.Г. Исследование влияния расширяющейся забойки шпуров на результаты взрыва // Сб. Взрывное дело № 59/16. М.: Недра, 1966. - С.262-266 (прототип).3. Legastaev EG Investigation of the effect of expanding drilled holes on the explosion results // Sat Blasting business No. 59/16. M .: Nedra, 1966. - S.262-266 (prototype).

4. Миндели Э.О., Демчук П.А., Александров В.Е. Забойка шпуров. - М.: "Недра", 1967. - 152 с.4. Mindeli E.O., Demchuk P.A., Aleksandrov V.E. Clogging holes. - M .: "Nedra", 1967. - 152 p.

5. Алексеенко А.Ф. Совершенствование параметров буровзрывных работ на известняковом карьере Камышбурунского железорудного комбината // Сб. Взрывное дело № 59/16. М.: Недра, 1966. - C.125-134.5. Alekseenko A.F. Improving the parameters of drilling and blasting operations at the limestone quarry of the Kamyshburunsky iron ore plant // Sat. Blasting business No. 59/16. M .: Nedra, 1966. - C.125-134.

Claims

1. Combined jamming, including a monolithic cork from hardening materials, characterized in that it is made of upper and lower parts separated by a buffer gap of expanded polystyrene, the upper part being a monolithic cork of hardening materials, and the lower part being filled with inert bulk materials over air gap of foamed polystyrene.

2. The stemming combined according to claim 1, characterized in that the length of the buffer gap of the expanded polystyrene is taken equal to 2-3 well diameters.