RU2499222C1 - Method of exploding different-strength rocks - Google Patents

Method of exploding different-strength rocks Download PDF

Info

Publication number
RU2499222C1
RU2499222C1 RU2012124484/03A RU2012124484A RU2499222C1 RU 2499222 C1 RU2499222 C1 RU 2499222C1 RU 2012124484/03 A RU2012124484/03 A RU 2012124484/03A RU 2012124484 A RU2012124484 A RU 2012124484A RU 2499222 C1 RU2499222 C1 RU 2499222C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wells
races
inclusions
solid inclusions
rocks
Prior art date
Application number
RU2012124484/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Владимирович Дугарцыренов
Игорь Тихонович Ким
Сергей Игоревич Ким
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ)
Priority to RU2012124484/03A priority Critical patent/RU2499222C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499222C1 publication Critical patent/RU2499222C1/en

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: proposed method comprises drilling of vertical wells and reaming them inside the outline of soli inclusions at appropriate cross points. Note here that diameter of well reamed sections d 0 i n c
Figure 00000019
is taken with allowance for diameter of nonreamed wells d 0 b ,
Figure 00000020
ultimate strength σ u l i n c
Figure 00000021
and σ u l b
Figure 00000022
and Poisson's ratios νinc and νb, modulus of elasticity Einc and Eb, porosity "П"inc and "П"b, solid inclusions and bearing strata, respectively, isentropic curve of detonation products γ2, parameter of adiabatic curve ξ, and pressure of detonation products at Chapman-Jouguet point P0 of used industrial explosive.
EFFECT: efficient and uniform fracturing.
1 tbl

Description

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к способам взрывания разнопрочных массивов горных пород на открытых горных работах. Такие массивы могут иметь включения, представленные пропластками, слоями (прослойками) крепких пород во вмещающих менее крепких породах, различными линзами и другими образованиями, имеющими различные положение и мощность по высоте взрываемого блока.The invention relates to mining and construction, and in particular to methods of blasting rock masses of different strengths in open cast mining. Such massifs may have inclusions represented by interlayers, layers (layers) of hard rocks in the enclosing less strong rocks, various lenses and other formations having different positions and power along the height of the blasting block.

Известен способ взрывания разнопрочных массивов горных пород с твердыми включениями на открытых горных работах, включающий бурение вертикальных скважин, их заряжание комбинированными зарядами промышленных взрывчатых веществ (ПВВ), забойку скважин и взрывание зарядов ПВВ. При этом более мощное ПВВ размещают в той части зарядов, которая пересекает твердое включение [1].A known method of blasting rock of various strengths with solid inclusions in open pit mining, including drilling vertical wells, loading them with combined charges of industrial explosives (PWS), blocking wells and blasting PW charges. Moreover, a more powerful PVV is placed in that part of the charges that crosses the solid inclusion [1].

Известный способ не гарантирует требуемое качество дробления разнопрочных массивов, так как не учитывает совокупности основных свойств вмещающих пород, включений и применяемых ПВВ.The known method does not guarantee the required quality of crushing of multi-strength arrays, since it does not take into account the totality of the basic properties of the host rocks, inclusions and applied PVV.

Кроме того, возможность использования способа ограничена необходимостью наличия на предприятии нескольких типов ПВВ с существенно различными свойствами. Это может вызвать значительные трудности, особенно при малом объеме потребления более мощных ПВВ, требуемых для дробления твердых включений, что ограничивает область применения способа.In addition, the possibility of using the method is limited by the need for several types of PVV at the enterprise with significantly different properties. This can cause significant difficulties, especially with a small amount of consumption of more powerful PVV required for crushing solid inclusions, which limits the scope of the method.

Ближайшем техническим решением к заявленному является способ взрывания разнопрочных массивов горных пород с твердыми включениями на открытых горных работах, включающей определение наличия твердых включений во вмещающих породах, контура в плане и отметок кровли и почвы этих включений, бурение вертикальных скважин, расширение скважин на участках пересечения ими твердых включений, заряжание скважин зарядами ПВВ, диаметр которых равен диаметру скважин, и взрывание зарядов ПВВ [2]. Способ широко использовали при термическом бурении и расширении скважин, пробуренных механическими способами, в термобуримых породах (неокисленные железистые кварциты, крепкие и плотные кварциты, граниты и некоторые другие породы). При этом значения прочностных свойств вмещающих пород и более крепких включений отличались не более чем в 1,5 раза. В настоящее время в мировой практике, в том числе в Российской Федерации, термическое бурение и расширение скважин применяют крайне редко из-за его высокой стоимости и избирательности.The closest technical solution to the claimed one is a method of blasting rock masses of various strengths with solid inclusions in opencast mining, including determining the presence of solid inclusions in the host rocks, the contour in plan and marks of the roof and soil of these inclusions, drilling vertical wells, expanding wells at the intersection sites solid inclusions, loading wells with explosive charges, the diameter of which is equal to the diameter of the wells, and blasting explosive charges [2]. The method has been widely used in thermal drilling and expansion of wells drilled by mechanical methods in thermobored rocks (unoxidized ferruginous quartzites, strong and dense quartzites, granites and some other rocks). At the same time, the strength properties of the host rocks and stronger inclusions differed no more than 1.5 times. Currently, in world practice, including in the Russian Federation, thermal drilling and expansion of wells are used extremely rarely due to its high cost and selectivity.

Указанный способ не гарантирует получение требуемого качества дробления разнопрочных массивов, так как не учитывает совокупности основных свойств вмещающих пород, включений и применяемого ПВВ. Вследствие этого не обеспечивается равенство диаметров зон регулируемого дробления (ЗРД) во вмещающих менее крепких породах и более крепких включениях, что снижает эффективность и равномерность дробления разнопрочных массивов.The specified method does not guarantee obtaining the required quality of crushing of multi-strength arrays, since it does not take into account the totality of the basic properties of the host rocks, inclusions and the applied UIP. As a result of this, equality of the diameters of the zones of controlled crushing (SAM) in the enclosing less strong rocks and stronger inclusions is not ensured, which reduces the efficiency and uniformity of crushing of multi-strength arrays.

Задачей изобретения является повышение качества дробления разно-прочных массивов горных пород с твердыми включениями, имеющими различное положение и мощность по высоте взрываемого блока.The objective of the invention is to improve the quality of crushing of different-strength rock masses with solid inclusions having different positions and power along the height of the blasted block.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности и равномерности дробления разнопрочных массивов за счет обеспечения равенства диаметров зон регулируемого дробления во вмещающих породах и твердых включениях путем учета совокупности основных свойств вмещающих пород, включений и применяемого ПВВ.The technical result achieved in this case is to increase the efficiency and uniformity of crushing of multi-strength arrays by ensuring the equality of the diameters of the zones of controlled crushing in the host rocks and solid inclusions by taking into account the totality of the basic properties of the host rocks, inclusions and the applied UIP.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе взрывания разнопрочных массивов горных пород с твердыми включениями на открытых горных работах, включающем определение наличия твердых включений во вмещающих менее крепких породах, контура в плане и отметок кровли и почвы этих включений, бурение вертикальных скважин, расширение скважин на участках пересечения ими твердых включений, заряжание скважин зарядами промышленного взрывчатого вещества (ПВВ), диаметр которых равен диаметру скважин, и взрывание зарядов ПВВ, согласно изобретению предварительно определяют пределы прочности при растяжении, коэффициенты Пуассона, модули Юнга, пористость и коэффициенты всестороннего сжатия вмещающих пород и твердых включений, а диаметр d 0 в к л

Figure 00000001
расширяемых участков скважин принимают из соотношения:The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of blasting rock masses of various strengths with solid inclusions in open cast mining, which includes determining the presence of solid inclusions in enclosing less strong rocks, the contour in plan and marks of the roof and soil of these inclusions, drilling vertical wells, expanding wells in areas where they intersect solid inclusions, loading wells with charges of industrial explosives (IAP), the diameter of which is equal to the diameter of the wells, and blasting the charges of PV According to the invention the pre-defined limits of the tensile strength, Poisson's ratio, Young's modulus, porosity and bulk coefficients host rocks and solids, while the diameter d 0 at to l
Figure 00000001
expandable sections of wells are taken from the ratio:

d 0 в к л = d 0 в м ( ( ζ P 0 σ р а с в м ) 1 γ 2 1 + σ р а с в м K в м ( ζ P 0 σ р а с в к л ) 1 γ 2 1 + σ р а с в к л K в м ) ( σ р а с в к л K в к л + M в к л + П в к л σ р а с в м K в м + M в м + П в м ) ( 1 )

Figure 00000002
d 0 at to l = d 0 at m ( ( ζ P 0 σ R but from at m ) one γ 2 - one + σ R but from at m K at m ( ζ P 0 σ R but from at to l ) one γ 2 - one + σ R but from at to l K at m ) ( σ R but from at to l K at to l + M at to l + P at to l σ R but from at m K at m + M at m + P at m ) ( one )
Figure 00000002

где d 0 в м

Figure 00000003
- диаметр нерасширенных участков скважин, м; ζ - параметр адиабаты; P0 - давление продуктов детонации в точке Жуге, Па; γ2 - показатель изоэнтропы продуктов детонации ПВВ; σ р а с в к л
Figure 00000004
и σ р а с в м
Figure 00000005
- соответственно пределы прочности твердых включении и вмещающих пород при растяжении, Па; Kвкл и Квм - соответственно коэффициенты всестороннего сжатия твердых включений и вмещающих пород; Пвкл и Пвм - соответственно пористость твердых включений и вмещающих пород; M вм = 2 ( σ рас вм ( 1 + ν вм ) E вм ) + [ σ рас вм ( 1 + ν вм ) E вм ] 2
Figure 00000006
- коэффициент, определяющий упругое расширение границы камуфлетной полости во вмещающих породах; M вкл = 2 ( σ рас вrкл ( 1 + ν вкл ) E вкл ) + [ σ рас вкл ( 1 + ν вкл ) E вкл ] 2
Figure 00000007
- коэффициент, определяющий упругое расширение границы камуфлетной полости в твердых включениях; νвкл и νвм - соответственно коэффициенты Пуассона твердых включений и вмещающих пород; Евкл и Евм - соответственно модуль Юнга твердых включений и вмещающих пород, Па;Where d 0 at m
Figure 00000003
- diameter of unexpanded sections of wells, m; ζ is the adiabatic parameter; P 0 - pressure of detonation products at the Jouguet point, Pa; γ 2 is an indicator of the isentropic detonation products of PVV; σ R but from at to l
Figure 00000004
and σ R but from at m
Figure 00000005
- respectively, the tensile strengths of solid inclusion and host rocks in tension, Pa; K on and K vm - respectively, the coefficients of comprehensive compression of solid inclusions and host rocks; P on and P vm - respectively, the porosity of solid inclusions and host rocks; M vm = 2 ( σ races vm ( one + ν vm ) E vm ) + [ σ races vm ( one + ν vm ) E vm ] 2
Figure 00000006
- coefficient determining the elastic expansion of the boundary of the camouflage cavity in the host rocks; M on = 2 ( σ races on ( one + ν on ) E on ) + [ σ races on ( one + ν on ) E on ] 2
Figure 00000007
- coefficient determining the elastic expansion of the boundary of the camouflage cavity in solid inclusions; ν on and ν vm are Poisson's ratios of solid inclusions and host rocks, respectively; E on and E VM - respectively, Young's modulus of solid inclusions and host rocks, Pa;

В указанную в формуле изобретения совокупность признаков включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для получения технического результата.The set of features indicated in the claims includes all the features, each of which is necessary, and all together are sufficient to obtain a technical result.

Расстояние между взрывными скважинами выбирают обычно из условия соприкосновения ЗРД при взрываний зарядов ПВВ в этих скважинах. Однако при взрываний разнопрочных массивов горных пород диаметры ЗРД скважинных зарядов, пересекающих твердые включения, в пределах включений существенно меньше, чем во вмещающих менее крепких породах. Поэтому в твердых включениях между скважинами образуются центральные неразрушенные взрывом зоны. Для дробления этих неразрушенных зон предложенный способ и предусматривает расширение скважин на участках пересечения ими твердых включений. Это позволяет поместить большее количество ПВВ внутри включений и тем самым увеличить диаметр ЗРД в пределах включений и уменьшить объем указанных центральных неразрушенных взрывом зон.The distance between the blast holes is usually chosen from the condition of contact of the SAM during the explosions of the explosive charge in these wells. However, when blasting rock masses of different strengths, the diameters of the rocket charge of the borehole charges crossing solid inclusions are significantly smaller within the inclusions than in enclosing less strong rocks. Therefore, in solid inclusions between wells, central zones non-destroyed by explosion are formed. To crush these undestructed zones, the proposed method provides for the expansion of wells in areas where they intersect solid inclusions. This allows you to place a larger number of PVV inside the inclusions and thereby increase the diameter of the air SAM within the inclusions and reduce the volume of these central zones not destroyed by the explosion.

Определение наличия твердых включений во вмещающих менее крепких породах, контура в плане и отметок кровли и почвы этих включений позволяет установить параметры залегания включений внутри разрушаемого массива, в том числе их мощность по глубине конкретных скважин, скорректировать конструкцию и параметры скважинных зарядов ПВВ, необходимые места расширения по глубине скважин.The determination of the presence of solid inclusions in the enclosing less strong rocks, the contour in the plan and the marks of the roof and soil of these inclusions allows you to set the parameters of occurrence of inclusions inside the destructible massif, including their thickness along the depth of specific wells, adjust the design and parameters of the UHV borehole charges, and the necessary expansion sites by the depth of the wells.

Скважины бурят вертикально, так как такие скважины более устойчивы, чем наклонные в породах малой крепости, которыми в большинстве случаев являются вмещающие породы массива.Wells are drilled vertically, since such wells are more stable than inclined in rocks of small strength, which in most cases are the host rocks of the massif.

Заряжание скважин зарядами ПВВ, диаметр которых равен диаметру скважин, позволяет упростить процесс заряжания, максимально использовать объем скважин и увеличить выход горной массы с одного погонного метра скважины.Charging wells with PVV charges, the diameter of which is equal to the diameter of the wells, allows you to simplify the loading process, maximize the use of the volume of wells and increase the yield of rock mass from one linear meter of the well.

Формула (1) получена из условия обеспечения равенства диаметров ЗРД во вмещающих породах и включениях и основана на соотношении, определяющем радиус зоны регулируемого дробления при учете основных свойств пород и ПВВ [3]. Данное соотношение для радиуса r ЗРД в пористых породах можно переписать в видеFormula (1) is obtained from the condition of ensuring equal diameters of the SAM in the enclosing rocks and inclusions and is based on a ratio that determines the radius of the zone of controlled crushing when taking into account the basic properties of rocks and PW [3]. This ratio for the radius r of the SAM in porous rocks can be rewritten in the form

r = r 0 ( ζ P 0 σ р а с ) 1 γ 2 1 + σ р а с K σ р а с K + М + П

Figure 00000008
r = r 0 ( ζ P 0 σ R but from ) one γ 2 - one + σ R but from K σ R but from K + M + P
Figure 00000008

где r0 - радиус скважины. Тогда условие равенства радиусов (диаметров) ЗРД во вмещающих породах rвм и во включениях rвкл запишется в видеwhere r 0 is the radius of the well. Then the condition for the equality of the radii (diameters) of the SAM in the enclosing rocks r vm and in inclusions r on is written in the form

rвм=rвкл r vm = r on

Из этого условия непосредственно вытекает формула (1).Formula (1) directly follows from this condition.

Известно, что растягивающие напряжения являются определяющими при разрушении горных пород, так как предел прочности при растяжении в среднем в 2,5 раза меньше, чем при сдвиге, и в 10 раз меньше, чем при сжатии. Предварительное определение пределов прочности при растяжении σрас, коэффициентов Пуассона ν, модулей Юнга Е и пористостей 77 вмещающих пород и твердых включений, входящих в формулу (1), является обязательным условием осуществления способа, так как от значений этих параметров зависит диаметр ЗРД и, следовательно, диаметр расширяемых участков скважин. Давление P0 продуктов детонации в точке Жуге, параметр ζ адиабаты и показатель изоэнтропы γ2 являются постоянными и известными величинами для каждого конкретного ПВВ при его определенной начальной плотности в момент инициирования заряда, то есть плотности заряжания, и их значения при прочих равных условиях полностью определяют диаметр ЗРД.It is known that tensile stresses are decisive in the destruction of rocks, since the tensile strength on average is 2.5 times less than with shear, and 10 times less than with compression. A preliminary determination of tensile strengths σ races , Poisson's ratios ν, Young's moduli E and porosities 77 of the host rocks and solids included in formula (1) is a prerequisite for the implementation of the method, since the diameter of the air defense system depends on the values of these parameters and, therefore, , diameter of expandable sections of wells. The pressure P 0 of detonation products at the Jouguet point, the adiabatic parameter ζ, and the isoentropic index γ 2 are constant and known values for each specific PVW at its specific initial density at the moment of charge initiation, i.e., the charge density, and their values, all other things being equal, determine completely diameter of SAM

Таким образом, выражение (1) позволяет установить необходимый диаметр расширения скважин d 0 в к л

Figure 00000001
на участках пересечения ими твердых включений из условия обеспечения равенства диаметров ЗРД во всем взрываемом массиве путем учета совокупности основных свойств вмещающих пород, включений и применяемого ПВВ, что повышает эффективность и равномерность дробления равнопрочных массивов горных пород с твердыми включениями на открытых горных работах.Thus, expression (1) allows you to set the required diameter of the expansion of wells d 0 at to l
Figure 00000001
at the sites of intersection of solid inclusions from the condition of ensuring equal diameters of the SAM in the entire blasted mass by taking into account the totality of the basic properties of the enclosing rocks, inclusions, and the applied explosives, which increases the efficiency and uniformity of crushing of equal-strength rock masses with solid inclusions in open mining.

С учетом вышесказанного совокупность всех признаков, указанных в формуле изобретения, действительно позволяет решить задачу изобретения (повышение качества дробления) и обеспечивает достижение указанного технического результата.In view of the foregoing, the totality of all the features indicated in the claims really allows to solve the problem of the invention (improving the quality of crushing) and ensures the achievement of the specified technical result.

Способ осуществляют путем последовательного выполнения следующих операций.The method is carried out by sequentially performing the following operations.

По данным геологической службы предприятия (результатам предварительной инженерно-геологической разведки) определяют наличие в подготавливаемом к взрыванию блоке твердых включений во вмещающих менее крепких породах, контур в плане и отметки кровли и почвы этих включений, их мощность, а также пределы прочности при растяжении σ р а с в к л

Figure 00000004
и σ р а с в м
Figure 00000005
, коэффициенты Пуассона νвкл и νвм, модули Юнга Евкл и Евм а также коэффициенты всестороннего сжатия Kвкл, Kвм и пористости Пвкл, Пвм твердых включений и вмещающих пород соответственно.According to the geological service of the enterprise (the results of preliminary engineering and geological exploration), the presence of solid inclusions in the host less strong rocks in the block being prepared for blasting, the contour in the plan and the marks of the roof and soil of these inclusions, their power, and tensile strengths are determined σ R but from at to l
Figure 00000004
and σ R but from at m
Figure 00000005
, Poisson's ratios ν on and ν vm , Young's moduli E on and E vm as well as all-round compression coefficients K on , K vm and porosity P on , P vm of solid inclusions and host rocks, respectively.

С учетом конкретных условий определяют по общеизвестным методикам или результатам предыдущих взрывов в аналогичных условиях параметры вертикальных скважинных зарядов ПВВ, включая их диаметр (диаметр скважины d 0 в м

Figure 00000009
), без учета наличия включений.Taking into account specific conditions, the parameters of vertical borehole explosive charges, including their diameter (borehole diameter), are determined by well-known methods or the results of previous explosions under similar conditions d 0 at m
Figure 00000009
), excluding the presence of inclusions.

Для принятого ПВВ находят по табличным данным или общеизвестным зависимостям показатель изоэнтропы продуктов детонации γ2, параметр адиабаты ζ и давление продуктов детонации в точке Жуге P0.For the adopted PVV, the detonation parameter γ 2 , the adiabatic parameter ζ, and the pressure of the detonation products at the Jouguet point P 0 are found from the tabular data or well-known dependences.

В соответствии с найденными значениями сопротивления по подошве уступа и длины (глубины) скважин бурят взрывные скважины диаметром d 0 в м

Figure 00000009
по принятой на данном предприятии сетке скважин.In accordance with the found resistance values along the bottom of the ledge and the length (depth) of the wells, blast holes are drilled with a diameter d 0 at m
Figure 00000009
according to the grid of wells accepted at this enterprise.

В процессе бурения скважин по изменению скорости бурения, цвета и состояния выдаваемых на поверхность продуктов разрушения уточняют, если это необходимо, наличие, контур в плане, отметки кровли и почвы и мощность твердых включений по глубине каждой скважины, а также пределы прочности при растяжении σ р а с в к л

Figure 00000004
и σ р а с в м
Figure 00000005
, коэффициенты Пуассона νвкл и νвм, модули Юнга Евкл и Евм и пористости Пвкл и Пвм твердых включений и вмещающих пород соответственно.In the process of drilling wells, by changing the drilling speed, color and condition of the fracture products that are discharged to the surface, they determine, if necessary, the presence, contour in plan, elevation of the roof and soil and the power of solid inclusions along the depth of each well, as well as tensile strength σ R but from at to l
Figure 00000004
and σ R but from at m
Figure 00000005
, Poisson's ratios ν on and ν vm , Young's moduli E on and E vm and porosity P on and P vm of solid inclusions and host rocks, respectively.

Далее, используя найденные значения параметров σ р а с в к л

Figure 00000004
и σ р а с в м
Figure 00000005
, νвкл и νвм, Евкл и Евм, Пвкл и Пвм, γ2, P0 и принятый диаметр бурения скважин d 0 в м
Figure 00000009
, определяют диаметр d 0 в к л
Figure 00000001
расширяемых участков скважин в местах пересечения ими твердых включений, обеспечивающий равенство диаметров ЗРД во вмещающих породах и твердых включениях.Next, using the found parameter values σ R but from at to l
Figure 00000004
and σ R but from at m
Figure 00000005
, ν on and ν vm , E on and E vm , P on and P vm , γ 2 , P 0 and the accepted diameter of well drilling d 0 at m
Figure 00000009
determine the diameter d 0 at to l
Figure 00000001
expandable sections of wells at the intersection of solid inclusions, ensuring equal diameters of the SAM in the host rocks and solid inclusions.

После этого на участках пересечения скважинами твердых включений производят расширение скважин до найденного диаметра d 0 в к л

Figure 00000001
. Расширение скважин осуществляют одним из известных способов, подходящим для условий конкретного предприятия, параметров залегания твердых включений, свойств вмещающих пород и твердых включений, например с использованием механических расширителей или простреливания небольшими зарядами ПВВ. Расширение скважин может производиться только на полную мощность включений, несколько выше кровли включений и их почвы, от кровли включений и ниже их почвы, ниже кровли включений и до или ниже их почвы. Схема расположения и длина расширяемых участков скважин также будут определяться конкретными условиями взрывания.After that, at the intersections of the wells with solid inclusions, the wells are expanded to the found diameter d 0 at to l
Figure 00000001
. The expansion of the wells is carried out by one of the known methods suitable for the conditions of a particular enterprise, the parameters of occurrence of solid inclusions, the properties of the enclosing rocks and solid inclusions, for example, using mechanical expanders or shooting small explosive charges. Wells can be expanded only at the full capacity of inclusions, slightly higher than the roof of inclusions and their soil, from the roof of inclusions and below their soil, below the roof of inclusions and to or below their soil. The layout and length of the expandable sections of the wells will also be determined by the specific conditions of the blasting.

Затем производят заряжание скважин зарядами одного и того же ПВВ, диаметр которых равен диаметру скважин. В процессе заряжания скважин выполняют монтаж внутрискважинных взрывных сетей, а по окончании заряжания - забойку верхней незаряженной части скважин.Then the wells are charged with charges of the same PVV, the diameter of which is equal to the diameter of the wells. In the process of loading the wells, the installation of downhole blasting networks is carried out, and at the end of the loading, the clogging of the upper uncharged part of the wells is performed.

После окончания забойки скважин осуществляют монтаж поверхностной взрывной сети, ее соединение с внутрискважинными взрывными сетями и взрывание скважинных зарядов ПВВ одним из принятых на открытых горных работах способов взрывания.After the end of the stemming of the wells, the surface blast network is installed, connected to the downhole blast networks, and the blast hole explosives are blown up using one of the blasting methods adopted in open pit mining.

Пример осуществления способаAn example of the method

Производили взрывание вскрышных пород на карьере, разрабатывающем фосфоритное месторождение. Породы месторождения сложены супесями и суглинками, галечником и конгломератом, бентонитовыми глинами и глинистым мергелем, требующими взрывного рыхления, с коэффициентом крепости по шкале М.М. Протодъяконова ƒ=1,5…2, средними пределом прочности при растяжении σ р а с в м = 1,5 10 6 П а

Figure 00000010
, коэффициентом Пуассона νвм=0,2 и модулем Юнга Eвм=1,5·1010 Па. Внутри этих вмещающих пород залегают твердые включения гравелитов, имеющих большую сопротивляемость взрыванию, с коэффициентом крепости по шкале М.М. Протодъяконова ƒ=4…5, средними пределом прочности при растяжении σ р а с в к л = 1,5 10 10 П а
Figure 00000011
, коэффициентом Пуассона νвкл=0,3 и модулем Юнга Евкл=4·103 Па. В качестве ПВВ использовали граммонит М, который при плотности заряжания 1·103 кг/м имеет показатель изоэнтропы продуктов детонации γ2=1,26 и давление продуктов детонации в точке Жуге P0=4,21·109 Па. Высота уступа равнялась 12 м.Overburden rock was blasted at a quarry developing a phosphorite deposit. The rocks of the deposit are composed of sandy loam and loam, pebble and conglomerate, bentonite clays and clay marl, requiring explosive loosening, with a coefficient of strength on the MM scale Protodyakonova ƒ = 1,5 ... 2, average tensile strength σ R but from at m = 1,5 10 6 P but
Figure 00000010
, Poisson's ratio ν VM = 0.2 and Young's modulus E VM = 1.5 · 10 10 Pa. Inside these enclosing rocks there are solid inclusions of gravelites having a high resistance to explosion, with a coefficient of strength on the MM scale. Protodyakonova ƒ = 4 ... 5, average tensile strength σ R but from at to l = 1,5 10 10 P but
Figure 00000011
, Poisson's ratio ν on = 0.3 and Young's modulus E on = 4 · 10 3 Pa. Grammonite M was used as PVV, which at a loading density of 1 · 10 3 kg / m has an isentropic index of detonation products γ 2 = 1.26 and the pressure of the detonation products at the Jouguet point P 0 = 4.21 · 10 9 Pa. The height of the ledge was 12 m.

Для конкретных условий и из опыта работы данного предприятия без учета наличия твердых включений диаметр скважин d 0 в м

Figure 00000009
, равный диаметру заряда, составлял 250 мм (станок шарошечного бурения СБШ-250 МП с коронкой диаметром 244 мм). Направление скважин - вертикальное. Удельный расход ПВВ - 0,83 кг/м3. Вместимость 1 погонного метра скважины - 31,2 кг/м, форма сетки скважин - квадратная (6×6 м); глубина скважин lскв - 13,0 м; длина забойки lзаб - 5,0 м; длина перебура lпер -1 м; длина заряда lзар - 8 м; масса заряда в скважине - 392 кг.For specific conditions and from the experience of the enterprise without taking into account the presence of solid inclusions, the diameter of the wells d 0 at m
Figure 00000009
equal to the diameter of the charge was 250 mm (a cone drilling machine SBSh-250 MP with a crown with a diameter of 244 mm). The direction of the wells is vertical. The specific consumption of PVV is 0.83 kg / m 3 . The capacity of 1 running meter of the well is 31.2 kg / m, the shape of the grid of wells is square (6 × 6 m); well depth l borehole - 13.0 m; stemming length l zab - 5.0 m; the length of the crossbar l per -1 m; charge length l zar - 8 m; the charge mass in the well is 392 kg.

Предварительно для подготавливаемого к взрыву блока геологическая служба предприятия установила, что во вмещающих породах (загипсованные глины) по всей площади блока залегает горизонтальный пропласток гравелитов мощностью 4 м с отметками кровли по высоте уступа 6 м и почвы 10 м с указанными выше значениями σ р в к л

Figure 00000012
, νвкл и Евкл.Previously, for the block being prepared for the blast, the geological service of the enterprise found that in the host rocks (gypsum clays), a horizontal interlayer of gravelites with a thickness of 4 m with roof marks along the ledge of 6 m and soil 10 m with the above values σ R at to l
Figure 00000012
, ν on and E on

В процессе бурения скважин по изменению скорости бурения, цвета и состояния, выдаваемых на поверхность продуктов разрушения были подтверждены наличие, контур в плане, отметки кровли и почвы, мощность и свойства пропластка гравелитов, а также свойства вмещающих загипсованных глин, что указывало на необходимость расширения скважин по всей площади блока.In the course of drilling, changes in the drilling speed, color and condition of the fractured products being released to the surface confirmed the presence, contour in plan, elevation of the roof and soil, thickness and properties of the gravelite layer, as well as the properties of the enclosed gypsum clays, which indicated the need for expansion of the wells over the entire area of the block.

Особое затруднение при разработке месторождения вызывает участки с крепкими включениями конгломератов, гравелитов в известковистом цементе в мягких породах. Физико-механические свойства пород представлены таблице 1.Particular difficulty in the development of the deposit is caused by areas with strong inclusions of conglomerates, gravelites in calcareous cement in soft rocks. Physico-mechanical properties of the rocks are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Породы:Breeds: Предел прочности на растяжение σрас, ПаTensile strength σ ra , Pa Модуль упругости Е, ПаElastic modulus E, Pa Коэффициент Пуассона νPoisson's ratio ν Коэффициент крепости породы по Протодъяконову fRock strength coefficient according to Protodyakonov f Коэффициент всестороннего сжатия К, ПаCompression coefficient K, Pa Пористость П, %Porosity P,% Вмещающие породы (глины загипсованные):Host rocks (gypsum clay): 1,5·106 1.5 · 10 6 1,5·1010 1.5 · 10 10 0,20.2 1,51,5 0,833·1010 0.83310 10 1313 Крепкие включения (гравелиты)Strong inclusions (gravelites) 4,5·106 4,510 6 4,0·1010 4.0 · 10 10 0,30.3 4,54,5 3,333·1010 3.33310 10 11eleven

При расчете радиусов регулируемых дроблений для вмещающих пород и твердых включений с использованием граммонита-М (скорость детонации D=4·103 м/с, Δ=1·103 кг/м3), были получены следующие значения:When calculating the radii of controlled crushing for enclosing rocks and solid inclusions using grammonite-M (detonation velocity D = 4 · 10 3 m / s, Δ = 1 · 10 3 kg / m 3 ), the following values were obtained:

r1=3,27 м, r2=2,28 м.r 1 = 3.27 m, r 2 = 2.28 m.

Для увеличения r2 до значения r1 по соотношению (1) определен необходимый диаметр для расширяемых участков скважин, в твердых креплениях d 0 в к л

Figure 00000001
:To increase r 2 to r 1 by the relation (1), the required diameter for the expandable sections of the wells, in solid mounts, is determined d 0 at to l
Figure 00000001
:

M вм = 2 ( 1,5 10 6 ( 1 + 0,2 ) 1 ,5 + 10 10 ) + [ 1,5 10 6 ( 1 + 0,2 ) 1 ,5 10 10 ] 2 = 0,00024

Figure 00000013
, M vm = 2 ( 1,5 10 6 ( one + 0.2 ) one ,5 + 10 10 ) + [ 1,5 10 6 ( one + 0.2 ) one ,5 10 10 ] 2 = 0,00024
Figure 00000013
,

M вкл = 2 ( 4,5 10 6 ( 1 + 0,3 ) 4 10 10 ) + [ 4,5 10 6 ( 1 + 0,3 ) 4 10 10 ] 2 = 0,00029

Figure 00000014
, M on = 2 ( 4,5 10 6 ( one + 0.3 ) four 10 10 ) + [ 4,5 10 6 ( one + 0.3 ) four 10 10 ] 2 = 0,00029
Figure 00000014
,

d 0 вкл = 0 ,25 ( ( 0.1037 4.21 10 9 1.5 10 6 ) 1 1,26 1 + 1.5 10 6 0,83 10 10 ( 0.1037 4.21 10 9 4.5 10 6 ) 1 + 4.5 10 6 8 ,33 10 10 ) ( 4.5 10 6 8,33 10 10 + 0.00024 + 0,11 1.5 10 6 0,83 10 10 + 0.00029 + 0.13 ) = = 0,25 1.45 0.35 м .

Figure 00000015
d 0 on = 0 25 ( ( 0.1037 4.21 10 9 1.5 10 6 ) one 1.26 - one + 1.5 10 6 0.83 10 10 ( 0.1037 4.21 10 9 4.5 10 6 ) - one + 4.5 10 6 8 , 33 10 10 ) ( 4.5 10 6 8.33 10 10 + 0.00024 + 0.11 1.5 10 6 0.83 10 10 + 0.00029 + 0.13 ) = = 0.25 1.45 0.35 m .
Figure 00000015

Таким образом, из (1) следует, что на участках пересечения пропластка твердых включений скважины должны быть расширены до диаметра 350 мм, что позволяет увеличить ЗРД до величины r1. Это гарантирует полное отсутствие негабаритных кусков породы.Thus, it follows from (1) that, at the intersection intersections of the solid inclusions of the well, the wells should be expanded to a diameter of 350 mm, which allows increasing the SAM to r 1 . This ensures the complete absence of oversized pieces of rock.

Источники информацииInformation sources

1. Бибик И.П., Рахманов Р.А., Ивановский Д.С. Повышение эффективности взрывного рыхления разнопрочных массивов при разработке Джерой-Сардаринского месторождения фосфоритов // Горный журнал. Цветные металлы. Специальный выпуск. - 2008. - №8. - С.49-51, рис.4, III, б.1. Bibik I.P., Rakhmanov R.A., Ivanovsky D.S. Improving the efficiency of explosive loosening of multi-strength arrays during the development of the Jeroy-Sardara deposit of phosphorites // Mountain Journal. Non-ferrous metals. Special issue. - 2008. - No. 8. - S. 49-51, Fig. 4, III, b.

2. Друкованый М.Ф., Дубнов Л.В., Кутузов Б.Н., Ефремов Э.И. Справочник по буровзрывным работам на карьерах. - Киев: Наукова думка. - 1973. - С.371, рис.166, в.2. Drukovany M.F., Dubnov L.V., Kutuzov B.N., Efremov E.I. Handbook of drilling and blasting operations in quarries. - Kiev: Naukova Dumka. - 1973. - P.371, fig. 166, c.

3. Дугарцыренов А.В. Физическая природа и механизм разрушения горной породы при камуфлетном взрыве. Взрывное дело. Выпуск №106/63. - М.: ЗАО «МВК по взрывному делу при АГН», 2011. - С.112-126.3. Dugartsyrenov A.V. The physical nature and mechanism of rock destruction during a camouflage explosion. Blasting business. Issue No. 106/63. - M .: CJSC “MVK on blasting at AGN”, 2011. - S.112-126.

Claims (1)

Способ взрывания разнопрочных массивов горных пород с твердыми включениями на открытых горных работах, включающий определение наличия твердых включений во вмещающих менее крепких породах, контура в плане и отметок кровли и почвы этих включений, бурение вертикальных скважин, расширение скважин на участках пересечения ими твердых включений, заряжание скважин зарядами промышленного взрывчатого вещества (ПВВ), диаметр которых равен диаметру скважин, и взрывание зарядов ПВВ, отличающийся тем, что предварительно определяют пределы прочности при растяжении, коэффициенты Пуассона, модули Юнга, пористость и коэффициент всестороннего сжатия вмещающих пород и твердых включений, а диаметр d 0 в к л
Figure 00000001
расширяемых участков скважин принимают из соотношения:
d 0 вкл = d 0 вм ( ( ζ P 0 σ рас вм ) 1 γ 2 1 + σ рас вм K вм ( ζ P 0 σ рас вкл ) 1 γ 2 1 + σ рас вкл K вкл ) ( σ рас вкл K вкл + M вкл + П вкл σ рас вм K вм + M вм + П вм ) ,
Figure 00000016

где d 0 в м
Figure 00000017
- диаметр нерасширенных участков скважин, мм;
ζ - параметр адиабаты;
Р0 - давление продуктов детонации в точке Жуге, Па;
γ2 - показатель изоэнтропы продуктов детонации ПВВ;
σ р а с в к л
Figure 00000004
и σ р а с в м
Figure 00000005
- соответственно пределы прочности твердых включений и вмещающих пород при растяжении, Па;
Квкл и Квм - соответственно коэффициенты всестороннего сжатия твердых включений и вмещающих пород;
Пвкл и Пвм - соответственно пористость твердых включений и вмещающих пород;
M вм = 2 ( σ рас вм ( 1 + ν вм ) E вм ) + [ σ рас вм ( 1 + ν вм ) E вм ] 2
Figure 00000006
, коэффициент, определяющий упругое расширение границы камуфлетной полости во вмещающих породах;
M вкл = 2 ( σ рас вкл ( 1 + ν вкл ) E вкл ) + [ σ рас вкл ( 1 + ν вкл ) E вкл ] 2
Figure 00000018
, коэффициент, определяющий упругое расширение границы камуфлетной полости в твердых включениях;
νвкл и νвм - соответственно коэффициенты Пуассона твердых включений и вмещающих пород;
Eвкл и Eвм - соответственно модуль Юнга твердых включений и вмещающих пород, Па.
A method of blasting diverse rock masses with solid inclusions in open cast mining, including determining the presence of solid inclusions in the enclosing less strong rocks, the plan in plan and the marks of the roof and soil of these inclusions, drilling vertical wells, expanding wells at the intersections of solid inclusions, loading wells with charges of industrial explosives (PVV), the diameter of which is equal to the diameter of the wells, and the blasting of explosive charges, characterized in that the strength limits are preliminarily determined and tensile Poisson's ratio, Young's modulus, porosity, and compression coefficient comprehensive host rocks and solids, while the diameter d 0 at to l
Figure 00000001
expandable sections of wells are taken from the ratio:
d 0 on = d 0 vm ( ( ζ P 0 σ races vm ) one γ 2 - one + σ races vm K vm ( ζ P 0 σ races on ) one γ 2 - one + σ races on K on ) ( σ races on K on + M on + P on σ races vm K vm + M vm + P vm ) ,
Figure 00000016

Where d 0 at m
Figure 00000017
- diameter of unexpanded sections of wells, mm;
ζ is the adiabatic parameter;
P 0 - pressure of detonation products at the Jouguet point, Pa;
γ 2 is an indicator of the isentropic detonation products of PVV;
σ R but from at to l
Figure 00000004
and σ R but from at m
Figure 00000005
- accordingly, the strength limits of solid inclusions and host rocks in tension, Pa;
K on and K VM - respectively, the coefficients of comprehensive compression of solid inclusions and host rocks;
P on and P vm - respectively, the porosity of solid inclusions and host rocks;
M vm = 2 ( σ races vm ( one + ν vm ) E vm ) + [ σ races vm ( one + ν vm ) E vm ] 2
Figure 00000006
, a coefficient determining the elastic expansion of the boundary of the camouflage cavity in the host rocks;
M on = 2 ( σ races on ( one + ν on ) E on ) + [ σ races on ( one + ν on ) E on ] 2
Figure 00000018
, a coefficient determining the elastic expansion of the boundary of the camouflage cavity in solid inclusions;
ν on and ν vm are Poisson's ratios of solid inclusions and host rocks, respectively;
E on and E VM - respectively Young's modulus of solid inclusions and host rocks, Pa.
RU2012124484/03A 2012-06-14 2012-06-14 Method of exploding different-strength rocks RU2499222C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012124484/03A RU2499222C1 (en) 2012-06-14 2012-06-14 Method of exploding different-strength rocks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012124484/03A RU2499222C1 (en) 2012-06-14 2012-06-14 Method of exploding different-strength rocks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2499222C1 true RU2499222C1 (en) 2013-11-20

Family

ID=49710184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012124484/03A RU2499222C1 (en) 2012-06-14 2012-06-14 Method of exploding different-strength rocks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2499222C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU742592A1 (en) * 1977-12-13 1980-06-25 Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина Method and apparatus for sinking large-diameter wells
SU1684454A1 (en) * 1989-09-05 1991-10-15 Криворожский горнорудный институт Method for expanding blast holes
RU2263877C1 (en) * 2004-07-19 2005-11-10 Московский государственный горный университет (МГГУ) Method of shooting of rocks with frozen earth spots
RU2400702C1 (en) * 2009-05-28 2010-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) Method for explosion of rocks with solid inclusions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU742592A1 (en) * 1977-12-13 1980-06-25 Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина Method and apparatus for sinking large-diameter wells
SU1684454A1 (en) * 1989-09-05 1991-10-15 Криворожский горнорудный институт Method for expanding blast holes
RU2263877C1 (en) * 2004-07-19 2005-11-10 Московский государственный горный университет (МГГУ) Method of shooting of rocks with frozen earth spots
RU2400702C1 (en) * 2009-05-28 2010-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) Method for explosion of rocks with solid inclusions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДРУКОВАННЫЙ М.Ф. и др. Справочник по буровзрывным работам на карьерах. - Киев: Наукова думка, 1973, с.371, рис.166(в). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh et al. Controlled blasting for long term stability of pit-walls
Jhanwar Theory and practice of air-deck blasting in mines and surface excavations: a review
RU2593285C1 (en) Open development method of coal beds group with gross explosive loosening of overburden rocks
Rustan et al. Mining and rock construction technology desk reference: Rock mechanics, drilling & blasting
CN109306869A (en) The high-intensitive rock splitting method and mitotic apparatus alternately coupled based on force model
Jhanwar et al. The use of air decks in production blasting in an open pit coal mine
Saqib et al. Improving rock fragmentation using airdeck blasting technique
Agyei et al. A comparative analysis of rock fragmentation using blast prediction results
Engin A practical method of bench blasting design for desired fragmentation based on digital image processing technique and Kuz-Ram model
RU2279546C1 (en) Development method for rock or half-rock deposit with different block structures
RU2602567C1 (en) Method of blasting ores and rocks
RU2563893C1 (en) Method of detonation in open-cast minings of rock masses with different strength values
US20050066836A1 (en) Method for controlling explosions in open mines
RU2261326C1 (en) Loosening method for rock having different strength
RU2499222C1 (en) Method of exploding different-strength rocks
RU2507471C1 (en) Explosion method of rock masses with different strength values
NO762410L (en)
RU2066838C1 (en) Method of rock crushing by blasting
RU2478913C1 (en) Method to explode rock massifs of various strength
RU2514073C1 (en) Method to blast rocks with solid inclusions
Pugliese Designing blast patterns using empirical formulas
RU2478912C1 (en) Method to explode rock massifs of various strength
CN109522623A (en) High-intensitive rock splitting method and mitotic apparatus based on plane of weakness
Pradhan et al. Explosive energy distribution in an explosive column through use of non-explosive material-case studies
Remli et al. Optimisation of rock primary crusher yield with the use of scalper

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140615

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180615