RU2539083C1

RU2539083C1 - Openworking with explosion effects on mineral bed

Info

Publication number: RU2539083C1
Application number: RU2013154876/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Борисович Шевкун; Александр Валентинович Лещинский; Александр Иванович Добровольский; Алексей Алмазович Галимьянов
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-01-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: proposed method comprises removal of covering access rock at blast loosening by charges with air cushion in the charge lower end, mechanical loosening and push loading of rock, its piling and loading by excavator into carriers. Blast holes for access rock are drilled in mineral formation to the depth of air cushion at the charge bottom end. Single blasting is performed in well-by-well manner by the system of nonelectric initiation. Every second or third blast well is drilled in mineral formation of decreased hardness.

EFFECT: higher efficiency of destruction, power saving at mineral loosening.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к разработке горных пород с применением механического рыхления, например, угольных пластов.The invention relates to the field of mining, in particular to the development of rocks using mechanical loosening, for example, coal seams.

Широко известны традиционные способы рыхления различных горных пород: скальных, полускальных, плотных и мерзлых, слагающих отрабатываемые массивы, например массивы уступов рудных карьеров и угольных разрезов. При этом для рыхления крепких осадочных горных пород применяют бульдозер-рыхлитель, для скальных и полускальных пород - буровзрывной способ [1, 2].The traditional methods of loosening various rocks are widely known: rocky, semi-rock, dense and frozen, composing the worked out massifs, for example, arrays of ledges of ore pits and coal mines. At the same time, a bulldozer-ripper is used to loosen strong sedimentary rocks, and a blasting method is used for rock and semi-rock breeds [1, 2].

Механическое рыхление позволяет облегчить раздельную выемку маломощных горизонтальных и наклонных (до 20°) пластов, эффективно регулировать кусковатость горной массы, уменьшить потери и разубоживание полезного ископаемого благодаря отсутствию развала и перемешивания пород, минимально переизмельчать и разупрочнять горные породы, повысить безопасность работ. Рыхлители успешно применяются при разработке угля, фосфоритных и апатитовых руд, сланцев, песчаников, полускальных известняков, а также маломощных слоев скальных сильно- и чрезвычайно трещиноватых руд и пород. Хорошее качество подготовки и небольшая мощность разрыхленного слоя позволяют вести выемку горной массы скреперами, бульдозерами и погрузчиками.Mechanical loosening makes it possible to facilitate separate excavation of low-power horizontal and inclined (up to 20 °) formations, effectively control the lumpiness of the rock mass, reduce losses and dilution of the mineral due to the absence of rock collapse and mixing, minimize crushing and softening of rocks, and increase work safety. Rippers are successfully used in the development of coal, phosphate and apatite ores, shales, sandstones, semi-rock limestones, as well as thin layers of rocky strongly and extremely fractured ores and rocks. The good quality of preparation and the low thickness of the loosened layer make it possible to excavate the rock mass with scrapers, bulldozers and loaders.

В качестве ближайшего аналога принят способ открытой разработки кусковатых и песчано-глинистых пород, включающий формирование рабочего уступа с углом наклона 0-30° к горизонту, механическое рыхление и бульдозирование пород, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором, в котором сначала забой разрыхляют с помощью бульдозера-рыхлителя, имеющего дополнительные зубья на бульдозерном отвале, приподнимают отвал на высоту его зубьев, транспортируют кусковатую породу в бульдозерный штабель с последующим конусованием, из бульдозерного штабеля кусковатую породу перегружают в экскаваторный штабель и отгружают в транспортные средства, затем бульдозируют в штабель мелкокусковатую и песчано-глинистую породу с последующей ее отгрузкой экскаватором в транспортные средства [3].As the closest analogue, the method of open development of lumpy and sandy-clay rocks is adopted, including the formation of a working ledge with an angle of 0-30 ° to the horizon, mechanical loosening and bulldozing of rocks, their stacking, loading into vehicles with an excavator, in which the face is first loosened with using a bulldozer-ripper having additional teeth on a bulldozer blade, lift the blade to the height of its teeth, transport lumpy rock to a bulldozer stack with subsequent coning, from uldozernogo stack lumps in excavating the rock overburden pile and shipped in a craft, and then stacked buldoziruyut melkokuskovatuyu and sandy-argillaceous rocks with subsequent shipment dredge craft in [3].

Основным недостатком такой технологии являются значительные энергозатраты на механическое рыхление, которые можно снизить предварительным ослаблением прочности пласта полезного ископаемого динамическим взрывным воздействием.The main disadvantage of this technology is the significant energy consumption for mechanical loosening, which can be reduced by preliminary weakening of the strength of the mineral layer by dynamic explosive action.

Такое динамическое воздействие предложено в способе взрывания уступов под укрытием, включающем бурение взрывных скважин, их заряжание, размещение на уступе укрытия в виде мата, составленного из соединенных между собой автомобильных шин, закрепление его за анкеры, установленные в неглубоких скважинах, с помощью канатов или тонких цепей и взрывание горных пород, в котором укрытие размещают только на поверхности уступа и выполняют двухслойным, для этого мат из изношенных автомобильных шин составляют со смещением соседних рядов шин на половину их диаметра, размещая его на металлическую сетку, а скважинные заряды выполняют с воздушной подушкой в нижней части, например, из вспененного полистирола [4]. Применение воздушной подушки в нижней части заряда позволяет повысить динамическое воздействие взрыва на забой скважины и усилить разрушающее действие заряда ВВ в районе перебура без размещения в нем взрывчатых веществ [5].Such a dynamic effect is proposed in the method of blasting ledges under a shelter, including drilling blast holes, loading them, placing on the ledge a shelter in the form of a mat composed of interconnected car tires, fixing it to anchors installed in shallow wells, using ropes or thin chains and rock blasting, in which the shelter is placed only on the surface of the ledge and is double-layer, for this the mat of worn-out car tires is made with the displacement of adjacent rows of tires by a polo the fault of their diameter, placing it on a metal mesh, and the borehole charges are performed with an air cushion in the lower part, for example, of expanded polystyrene [4]. The use of an air cushion in the lower part of the charge allows you to increase the dynamic effect of the explosion on the bottom of the well and to strengthen the destructive effect of the explosive charge in the area of the rebar without placing explosives in it [5].

Процесс развития взрыва и движения взорванной горной массы при отбойке зарядами с воздушной подушкой в случае применения схемы с порядным взрыванием от откоса в тыл уступа происходит так, что взорванная горная масса перемещается параллельно плоскости рабочей площадки уступа, без подъема вверх, что существенно снижает высоту развала и дальность его отброса от остающегося откоса уступа.The process of the development of the explosion and the movement of the blasted rock mass during blasting by charges with an air cushion in the case of applying a scheme with orderly blasting from the slope to the rear of the ledge occurs so that the blasted rock mass moves parallel to the plane of the platform of the ledge, without lifting up, which significantly reduces the height of the collapse and the distance of its rejection from the remaining slope of the ledge.

В случае же применения поскважинного взрывания с использованием, например, системы неэлектрического взрывания ИСКРА, как показали наши экспериментальные взрывы на разрезе «Буреинский-2» ОАО «Ургалуголь», развал горной массы имеет меньший отброс от откоса уступа и большую высоту. Однако повышенная динамическая нагрузка от заряда с воздушной подушкой обеспечивает проработку подошвы уступа на полную глубину скважины: экскаватор выбирает горную массу по уровню забоя взрывных скважин. Следовательно, эффект динамического воздействия воздушной подушки в нижнем торце скважинных зарядов при рыхлении вскрышных пород можно использовать для снижения прочностных показателей пласта полезного ископаемого без размещения в нем заряда ВВ. Производственные испытания показали, что в пластах пониженной крепости достаточно внедрять в него воздушную подушку каждой второй скважины, а в отдельных случаях и каждой третьей, при этом пространственные параметры пласта не изменяются, что немаловажно при селективной выемке полезного ископаемого.In the case of using downhole blasting using, for example, the ISKRA non-electric blasting system, as our experimental explosions at the Bureinsky-2 open pit of Urgalugol OJSC showed, the rock collapse has less rejection from the escarpment of the ledge and a greater height. However, the increased dynamic load from the charge with an air cushion provides for the development of the sole of the ledge to the full depth of the well: the excavator selects the rock mass according to the bottom hole of the blast holes. Therefore, the effect of the dynamic effect of the air cushion in the lower end of the borehole charges when loosening overburden can be used to reduce the strength characteristics of the mineral layer without placing an explosive charge in it. Production tests have shown that it is sufficient to introduce an air cushion of every second well in reservoirs of reduced strength, and in some cases every third well, while the spatial parameters of the reservoir do not change, which is important for selective extraction of minerals.

Основным результатом изобретения, включая технический, является повышение эффективности и снижение энергоемкости механического рыхления пласта полезного ископаемого за счет его предварительного ослабления воздействием взрыва при рыхлении покрывающих скальных пород вскрыши.The main result of the invention, including the technical one, is to increase the efficiency and reduce the energy consumption of mechanical loosening of a mineral layer due to its preliminary attenuation by the effect of an explosion when loosening overburden overburden.

Данный результат достигается тем, что в способе открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого, включающем удаление покрывающих скальных вскрышных пород после взрывного рыхления зарядами с воздушной подушкой в нижнем торце заряда, механическое рыхление и бульдозирование пород пласта, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором, согласно изобретению взрывные скважины в скальных вскрышных породах забуривают в пласт полезного ископаемого на глубину воздушной подушки в нижнем торце заряда, а массовый взрыв осуществляют поскважинно системой неэлектрического инициирования.This result is achieved in that in an open-cast mining method with an explosive effect on a mineral layer, including the removal of overburden rock overburden after explosive loosening by charges with an air cushion at the lower end of the charge, mechanical loosening and bulldozing of the formation rocks, their stacking, loading into vehicles an excavator, according to the invention, blast holes in rock overburden are drilled into the mineral layer to the depth of the air cushion at the bottom end of the charge yes, and a mass explosion is carried out downhole by a non-electric initiation system.

В пласт полезного ископаемого пониженной крепости забуривают каждую вторую или третью взрывную скважину.Every second or third blast hole is drilled into a low-grade mineral layer.

Реализация способа представлена на схемах. На фиг.1 показан ряд взрывных скважин; на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1.The implementation of the method is presented in the diagrams. Figure 1 shows a series of blast holes; figure 2 presents a section aa in figure 1.

Способ открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого осуществляют следующим образом.The open-cast mining method with an explosive effect on a mineral layer is as follows.

Скважины 1 для взрывного рыхления скальных горных пород, покрывающих пласт 2 полезного ископаемого, например угля, пробуривают в пласт 2 на высоту воздушной подушки 3 и производят их зарядку, размещая в нижней торцевой части скважин 1 воздушную подушку 3. Высоту воздушной подушки 3 и способ ее исполнения выбирают, например, согласно рекомендациям, изложенным в работе [5], или исходя из практического опыта работы предприятия. После размещения воздушной подушки 3 формируют заряд ВВ 4 на расчетную высоту с установкой в его верхней части промежуточного детонатора 5 на волноводе 6, затем формируют забойку 7. Взрывное рыхление пород вскрыши производят поскважинным взрыванием с использованием систем неэлектрического взрывания, например ИСКРА.Wells 1 for explosive loosening of rocky rocks covering a layer 2 of a mineral, for example coal, are drilled into the layer 2 to the height of the air cushion 3 and they are charged by placing an air cushion 3 in the lower end part of the wells 3. The height of the air cushion 3 and its method Executions are chosen, for example, according to the recommendations set forth in [5], or based on the practical experience of the enterprise. After placing the air cushion 3, the explosive charge 4 is formed at the calculated height with the intermediate detonator 5 installed in its upper part on the waveguide 6, then the jamming unit is formed 7. Explosive loosening of overburden rocks is performed by downhole blasting using non-electric blasting systems, for example, ISKRA.

Разрыхленные взрывом вскрышные породы убирают экскаватором и зачищают бульдозером поверхность пласта полезного ископаемого. После этого проводят послойное механическое рыхление и бульдозирование пород пласта, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором. Динамическое воздействие взрывной волны в районе воздушной подушки существенно снижает прочность полезного ископаемого и энергоемкость его механического рыхления.The overburden, loosened by the explosion, is removed by an excavator and the surface of the mineral layer is cleaned with a bulldozer. After this, layer-by-layer mechanical loosening and bulldozing of the formation rocks, their stacking, loading into vehicles with an excavator are carried out. The dynamic effect of the blast wave in the region of the air cushion significantly reduces the strength of the mineral and the energy intensity of its mechanical loosening.

Таким образом, заявляемый способ открытой разработки с взрывным воздействием на пласт полезного ископаемого обеспечивает разупрочнение пласта полезного ископаемого без существенного изменения его положения в пространстве, позволяя тем самым решить поставленную задачу.Thus, the inventive open-cast mining method with an explosive effect on a mineral layer provides softening of the mineral layer without significantly changing its position in space, thereby solving the problem.

Источники информацииInformation sources

1. Открытые горные работы. Справочник. М.: Горное дело, 1994.1. Open cast mining. Directory. M .: Mining, 1994.

2. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. М.: «Недра», 1978. 541 с.2. Rzhevsky V.V. Open pit mining processes. M .: "Nedra", 1978. 541 p.

3. Патент Российской Федерации №2039268 МКИ 7 E21C 41/26.3. Patent of the Russian Federation No. 2039268 MKI 7 E21C 41/26.

4. Патент Российской Федерации №2317521 МКИ 7 F42D 5/05.4. Patent of the Russian Federation No. 2317521 MKI 7 F42D 5/05.

5. Жунусов К. Отбойка скальных пород зарядами с воздушной подушкой. Алма-Ата, «Наука», 1979. С.33, 47-52, 80-81.5. Zhunusov K. Rock breaking with charges with an air cushion. Alma-Ata, “Science”, 1979. S.33, 47-52, 80-81.

Claims

1. An open-cast mining method with an explosive effect on a mineral layer, including the removal of rock overburden after explosive loosening by charges with an air cushion at the lower end of the charge, mechanical loosening and bulldozing of strong rocks of a mineral layer, their stacking, loading into vehicles with an excavator, characterized the fact that when drilling overburden rock, blast holes are drilled into the mineral layer to the depth of the air cushion in the lower end of the charge, and the mass A new explosion is carried out downhole by a non-electric initiation system.

2. The method according to claim 1, characterized in that every second or third blast hole is drilled into a mineral layer of reduced strength.