RU2766994C1

RU2766994C1 - Method of rock blasting and borehole charge for its implementation

Info

Publication number: RU2766994C1
Application number: RU2021119925A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Заровняев; Григорий Владимирович Шубин; Аркадий Владимирович Дугарцыренов; Владимир Матвеевич Закалинский; Рафаэль Якубович Мингазов
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2022-03-16

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to mining industry, namely, to methods of explosive breaking of rocks from massif, and can be used, first of all, in mining by open method. Method of explosive breaking of rocks from massif comprises drilling of wells, formation of explosive charge in well, initiation of detonation conductor and blasting of explosive charge. Downhole explosive charge consists of upper 12 and lower 14 sections, separated by inert gap 4, for example, air, and each equipped with charge 11, 13, connected by common detonation conductor 10, for example, by means of detonating cord or shock-wave tube passing through inert gap 4, connected to initiation device including charge 7 with electric detonator 8 connected to blasting network. In inert gap 4 a device is installed, including disc-shaped bases 1, 2 with a central hole, connected to tubular column 3, in the middle part of which there is box 6 for the initiation device, wherein detonation conductor 10 connecting initiation device and charges 11, 13 in sections 12, 14 is passed through tubular column 3 and holes in bases 1, 2.

EFFECT: use of the declared invention will provide improved technical and economic parameters of rock loosening due to reduced pressure of detonation products and increasing the total time of the explosion impact on the massif during the blasting process; implementation of technical solution excludes mechanical damage of charges and reduces consumption of explosives.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, способам взрывной отбойки горных пород от массива, и может быть использовано, прежде всего, при добыче полезных ископаемых открытым способом.The invention relates to the mining industry, namely, methods of explosive blasting of rocks from a massif, and can be used primarily in open-pit mining.

Известны различные способы ведения взрывных работ, общими недостатками которых являются отсутствие направленного действия ударной волны в массиве взрываемого блока, сложность конструкции заряда взрывчатого вещества и их исполнения и т.д.Various methods of blasting are known, the common disadvantages of which are the absence of a directed action of the shock wave in the array of the explosive block, the complexity of the design of the explosive charge and their execution, etc.

Известен способ взрывной отбойки горных пород от массива, включающий бурение скважины, заряжание скважины зарядом взрывчатого вещества (ВВ), рассредоточенного в скважине на две части инертным промежутком, например воздухом, и взрывание зарядов ВВ (см. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Часть 1. Разрушение горных пород взрывом. Учебник для вузов. – 2 изд., стер. – М.: Издательство «Горная книга», - 2009. 471 с. (рис. 9.16, с. 429)). При этом каждая часть заряда ВВ снабжена боевиком. Боевики в частях заряда ВВ инициируются детонирующими шнурами (ДШ) независимо друг от друга, причем нижняя часть заряда инициируется первой, а верхняя – с некоторым замедлением.A known method of explosive breaking of rocks from an array, including drilling a well, loading a well with an explosive charge (explosive), dispersed in the well into two parts by an inert gap, for example air, and blasting explosive charges (see Kutuzov B.N. Methods of blasting Part 1. Destruction of rocks by explosion Textbook for universities, 2nd ed. Moreover, each part of the explosive charge is equipped with a fighter. Fighters in parts of the explosive charge are initiated by detonating cords (DS) independently of each other, with the lower part of the charge being initiated first, and the upper part with some delay.

Известен скважинный заряд ВВ, включающий верхнюю и нижнюю секции, разделенные инертным промежутком, например, воздухом и снабженные каждая боевиком (см. см. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Часть 1. Разрушение горных пород взрывом. Учебник для вузов. – 2 изд., стер. – М.: Издательство «Горная книга», - 2009. 471 с.). Боевики индивидуально подключены через детонирующие шнуры к поверхностной взрывной сети.Known downhole explosive charge, including the upper and lower sections, separated by an inert gap, for example, air and each equipped with a militant (see Kutuzov B.N. Explosive methods. Part 1. Destruction of rocks by explosion. Textbook for universities. - 2nd ed., ster. - M .: Publishing house "Gornaya kniga", - 2009. 471 p.). The gunmen are individually connected via detonating cords to the surface explosive network.

Общим недостатком способа и скважинного заряда для его осуществления является то, что для исключения инициирования верхней части заряда необходимо изолировать ДШ нижней части заряда дополнительной оболочкой, например, путем помещения ДШ в резиновый шланг. Подобный подход усложняет технологию заряжания скважин. Помимо этого, после взрывания нижней части в инертном промежутке образуется ударная волна, которая может нанести механические повреждения верхней части заряда, что приведет к неполной ее детонации или к невозможности ее детонации.A common disadvantage of the method and downhole charge for its implementation is that in order to exclude the initiation of the upper part of the charge, it is necessary to isolate the LH of the lower part of the charge with an additional sheath, for example, by placing the LH in a rubber hose. This approach complicates the technology of loading wells. In addition, after the explosion of the lower part, a shock wave is formed in the inert gap, which can cause mechanical damage to the upper part of the charge, which will lead to its incomplete detonation or to the impossibility of its detonation.

Способ взрывной отбойки горных пород (см. Дугарцыренов А.В., Рахманов Р.А., Мингазов Р.Я. Учет разброса времени срабатывания детонаторов в заряде с воздушными промежутками // Сборник «Взрывное дело» №124/81, М., 2019) включает бурение скважин, формирование в ней заряда взрывчатого вещества, рассредоточенного на две секции инертным промежутком, причем, каждую секцию снабжают боевиком, инициируемым от проводника детонации, например, детонирующего шнура или ударно-волновой трубки, инициирование самого проводника детонации. Последний передает детонацию боевику и в результате происходит взрывание заряда ВВ. При этом нижняя секция взрывается первой, а верхняя – с некоторым интервалом замедления.The method of explosive breaking of rocks (see Dugartsyrenov A.V., Rakhmanov R.A., Mingazov R.Ya. Accounting for the scatter in the operation time of detonators in a charge with air gaps // Collection "Explosive Business" No. 124/81, M., 2019) includes well drilling, formation of an explosive charge in it, dispersed into two sections by an inert gap, moreover, each section is provided with a fighter initiated from a detonation conductor, for example, a detonating cord or a shock wave tube, initiation of the detonation conductor itself. The latter transmits the detonation to the militant and as a result the explosive charge is detonated. In this case, the lower section explodes first, and the upper one - with a certain deceleration interval.

Из вышеуказанного источника также известен скважинный заряд ВВ для осуществления способа взрывной отбойки горных пород, включающий верхнюю и нижнюю секции, разделенные инертным промежутком, например, воздухом, и снабженные каждая боевиком. К боевикам подведены проводники детонации, от которых они инициируются и взрываются. Соответственно, от взрыва боевиков происходит взрывание самих зарядов.From the above source is also known downhole explosive charge for the implementation of the method of explosive blasting of rocks, including the upper and lower sections separated by an inert gap, such as air, and each equipped with a militant. Detonation conductors are brought to the militants, from which they are initiated and explode. Accordingly, from the explosion of the militants, the charges themselves explode.

Общим недостатком известных технических решений для взрывной отбойки горных пород и скважинного заряда для его осуществления является то, что в зависимости от расположения боевиков и интервала замедления между ними, а также разброса времени срабатывания детонаторов возможны различные случаи негативного развития взрывных процессов. При взрыве донной части заряда детонационная волна на границе с воздушным промежутком переходит в ударную волну. Далее она воздействует на верхнюю часть заряда. Если при этом детонационная волна от верхнего боевика не подошла к верхней границе промежутка, то происходит разрушение не прореагировавшей части заряда и ударная волна от нижнего донного заряда может вытолкнуть верхний заряд. Это ведет к неполной детонации верхнего заряда.A common disadvantage of the known technical solutions for explosive breaking of rocks and a borehole charge for its implementation is that, depending on the location of the fighters and the deceleration interval between them, as well as the spread of the detonator response time, various cases of negative development of explosive processes are possible. During the explosion of the bottom part of the charge, the detonation wave at the boundary with the air gap transforms into a shock wave. Further, it acts on the upper part of the charge. If at the same time the detonation wave from the upper fighter did not approach the upper boundary of the gap, then the unreacted part of the charge is destroyed and the shock wave from the lower bottom charge can push the upper charge out. This leads to incomplete detonation of the upper charge.

Похожая ситуация может произойти в случае, если детонационная волна от верхнего заряда будет доставлена к воздушному промежутку раньше, чем завершится детонация донной части заряда. При этом произойдет неполная детонация нижней донной части заряда и ударная волна от верхнего заряда, суммируясь с волной донной части, будет оказывать небезопасное сейсмическое воздействие на нижележащие сооружения. Решением проблемы может быть расположение боевиков в зарядах таким образом, чтобы детонационные волны от обоих зарядов подошли к воздушному промежутку одновременно. В этом случае ударные волны от обоих зарядов встречаются в инертном промежутке, обеспечивая интенсивное перемешивание газовых потоков и снижение давления в скважине. Давление газов после детонации зарядов в скважине уменьшается вследствие заполнения ими пространства инертного промежутка. Пониженное давление газов в скважине исключает «пиковое» давление и уменьшает переизмельчение породы в ближней зоне, что способствует более равномерному дроблению породы. Однако на практике будет крайне сложно реализовать подбор расстояния от боевиков до границы зарядов, при этом учесть разброс срабатывания детонаторов в боевиках, чтобы детонационные волны от них одновременно подошли к границам инертного промежутка.A similar situation can occur if the detonation wave from the upper charge is delivered to the air gap before the detonation of the bottom part of the charge is completed. In this case, incomplete detonation of the lower bottom part of the charge will occur and the shock wave from the upper charge, summing up with the wave of the bottom part, will have an unsafe seismic effect on the underlying structures. The solution to the problem can be the location of the militants in the charges in such a way that the detonation waves from both charges approach the air gap at the same time. In this case, shock waves from both charges meet in an inert gap, providing intensive mixing of gas flows and pressure reduction in the well. The pressure of gases after the detonation of charges in the well decreases due to the filling of the space of the inert gap by them. The reduced pressure of gases in the well eliminates the "peak" pressure and reduces the regrinding of the rock in the near zone, which contributes to a more uniform crushing of the rock. However, in practice it will be extremely difficult to implement the selection of the distance from the fighters to the boundary of the charges, while taking into account the spread of detonators in the fighters, so that the detonation waves from them simultaneously approach the boundaries of the inertial gap.

Известен способ биологической рекультивации нефтезагрязненных почв (см. SU №1816415, кл. А01В 79/02, С09К 17/00, опубл. 23.05.1993), по которому при помощи скважинного заряда, размещенного на двух уровнях – верхнего загрязненного и нижнего, соединенных общим проводником детонации, перемещают рекультивируемую почву. Для чего, сначала инициируют заряды верхнего уровня, а во время обратного падения взорванного грунта инициируют заряды нижнего уровня.A known method of biological reclamation of oil-contaminated soils (see SU No. 1816415, class A01B 79/02, C09K 17/00, publ. a common conductor of detonation, move the reclaimed soil. For what, at first the charges of the upper level are initiated, and during the reverse fall of the blasted soil, the charges of the lower level are initiated.

Недостатком известного решения также является отсутствие возможности исключения механическое повреждение зарядов второго ряда, что не может способствовать достижению интенсивного перемешивания взорванных грунтов.The disadvantage of the known solution is also the inability to exclude mechanical damage to the charges of the second row, which cannot contribute to the achievement of intensive mixing of blasted soils.

Задачей, на которое направлено заявленное изобретение, является повышение технико-экономических показателей рыхления горной породы при взрывной отбойке пород от массива.The task to which the claimed invention is directed is to improve the technical and economic indicators of rock loosening during explosive breaking of rocks from the massif.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключении механического повреждения зарядов, обеспечения взаимодействия ударных волн от зарядов только в пределах инертного промежутка, достижения интенсивного перемешивания продуктов детонации в инертном промежутке и уменьшения суммарной массы скважинного заряда.The technical effect obtained when solving the problem is expressed in the exclusion of mechanical damage to charges, ensuring the interaction of shock waves from charges only within the inert gap, achieving intensive mixing of detonation products in the inert gap and reducing the total mass of the downhole charge.

Для решения поставленной задачи способ взрывной отбойки горных пород от массива, включающий бурение скважин, формирование в скважине заряда взрывчатого вещества, инициирование проводника детонации и взрывание заряда взрывчатого вещества от боевиков, характеризуется тем, что скважинный заряд взрывчатого вещества состоит из верхней и нижней секций, разделенные инертным промежутком, например, воздухом, и снабженные каждая зарядом, при этом, заряды в секциях соединены общим проводником детонации, например, выполненного посредством детонирующего шнура или ударно-волновой трубки, проходящего через инертный промежуток и соединенный с устройством инициирования, включающим заряд с электродетонатором, подключенным к взрывной сети. Кроме того, в инертном промежутке установлено устройство, включающее дискообразные основания с центральным отверстием, соединенные с трубчатой колонкой, в средней части которой расположен короб для устройства инициирования, причем, проводник детонации, соединяющий устройство инициирования и заряды в секциях, пропущен через трубчатую колонку и отверстия в основаниях.To solve the problem, the method of explosive breaking of rocks from the massif, including drilling wells, formation of an explosive charge in the well, initiation of a detonation conductor and detonation of the explosive charge from militants, is characterized by the fact that the borehole explosive charge consists of upper and lower sections, separated an inert gap, for example, air, and each supplied with a charge, while the charges in the sections are connected by a common detonation conductor, for example, made by means of a detonating cord or shock wave tube passing through the inert gap and connected to an initiating device, including a charge with an electric detonator, connected to the explosive network. In addition, a device is installed in the inert gap, including disc-shaped bases with a central hole connected to a tubular column, in the middle part of which there is a box for the initiating device, moreover, the detonation conductor connecting the initiating device and charges in sections is passed through the tubular column and holes in the bases.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of analogues indicates the compliance of the claimed solution with the criterion of "novelty".

Совокупность признаков изобретения обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, создание пониженного давления продуктов детонации и увеличение общего времени воздействия взрыва на массив в процессе взрывной отбойки при одновременном уменьшении расхода взрывчатых веществ. Таким образом, техническим решением обеспечивается одновременный выход ударных волн от зарядов в инертный промежуток и интенсивное перемешивание в нем продуктов детонации.The set of features of the invention provides a solution to the stated technical problem, namely, the creation of a reduced pressure of detonation products and an increase in the total time of the impact of the explosion on the array in the process of explosive breaking while reducing the consumption of explosives. Thus, the technical solution provides for the simultaneous release of shock waves from the charges into the inert gap and intensive mixing of detonation products in it.

Практика подтверждает, что разделение заряда ВВ инертным промежутком, в частности, воздухом, существенно меняет динамику взрыва: увеличивается время действия взрыва на массив горных пород, снижается пик давления продуктов детонации, появляется интерференционная волновая картина в массиве. Все эти факторы приводят к тому, что повышается равномерность дробления горной массы – снижается выход как крупных, так и мелких фракций. Помимо этого, одновременно снижается и расход взрывчатых веществ. При этом встреча и взаимодействие ударных волн в инертном промежутке и их взаимное гашение позволяют избежать их негативного механического влияния на части скважинного заряда и обеспечить их стабильную детонацию.Practice confirms that the separation of the explosive charge by an inert gap, in particular, air, significantly changes the dynamics of the explosion: the duration of the explosion on the rock mass increases, the pressure peak of the detonation products decreases, and an interference wave pattern appears in the massif. All these factors lead to the fact that the uniformity of crushing of the rock mass increases - the yield of both large and small fractions decreases. In addition, the consumption of explosives is simultaneously reduced. At the same time, the meeting and interaction of shock waves in the inert gap and their mutual damping make it possible to avoid their negative mechanical effect on parts of the downhole charge and ensure their stable detonation.

Заявленное техническое решение поясняется чертежом, где на фигуре показано схематическое изображение скважины с рассредоточенным скважинным зарядом ВВ при способе взрывания согласно заявленному изобретению.The claimed technical solution is illustrated by a drawing, where the figure shows a schematic representation of a well with a dispersed downhole explosive charge during the blasting method according to the claimed invention.

Предварительно, до формирования скважинного заряда, на поверхности производят сборку устройства для создания инертного промежутка и инициирования заряда. Для этого собирают каркас устройства, включающий дискообразные основания 1 и 2, а также трубчатую колонку 3 (см. фигуру). Длина каркаса должна соответствовать требуемой длине инертного промежутка 4. Основания 1 и 2 снабжены прокладками 5 для предотвращения проникания взрывчатого вещества в инертный промежуток. В средней части трубчатой колонки 3 предусмотрен короб 6 для дополнительного заряда 7, снабженного электродетонатором 8. Последний через провод 9 подключен к взрывной сети. Через трубчатую колонку 3 и отверстия в основаниях 1 и 2 пропущен проводник детонации 10. В качестве проводника детонации может быть использован детонирующий шнур или ударно-волновая трубка. Заряд 11 верхней секции 12 размещен над верхним основанием 1, а заряд 13 нижней секции 14 - под нижним основанием 2. Заряды 11 и 13 присоединены к концам проводника детонации 10.Prior to the formation of the downhole charge, a device is assembled on the surface to create an inert gap and initiate the charge. To do this, collect the frame of the device, including disc-shaped bases 1 and 2, as well as a tubular column 3 (see figure). The length of the frame must correspond to the required length of the inert gap 4. The bases 1 and 2 are provided with spacers 5 to prevent penetration of the explosive into the inert gap. In the middle part of the tubular column 3, a box 6 is provided for an additional charge 7, equipped with an electric detonator 8. The latter is connected to the explosive network through a wire 9. A detonation conductor 10 is passed through the tubular column 3 and the holes in the bases 1 and 2. A detonating cord or a shock wave tube can be used as a detonation conductor. The charge 11 of the upper section 12 is placed above the upper base 1, and the charge 13 of the lower section 14 is placed under the lower base 2. Charges 11 and 13 are attached to the ends of the detonation conductor 10.

Существенным признаком также является то, что заряды 11 и 13 соединены общим проводником детонации 10 с закрепленным на нем устройством инициирования, состоящим из заряда 7 с электродетонатором 8.An essential feature is also that the charges 11 and 13 are connected by a common detonation conductor 10 with an initiation device fixed on it, consisting of a charge 7 with an electric detonator 8.

Таким образом, каркас устройства выполняет вспомогательную роль, на котором закреплены заряды 11, 13 и проводник детонации 10 с дополнительным зарядом 7 и электродетонатором 8.Thus, the frame of the device performs an auxiliary role, on which the charges 11, 13 and the detonation conductor 10 are fixed with an additional charge 7 and an electric detonator 8.

Формирование скважинного заряда начинают с заполнения взрывчатым веществом донной части скважины 15 для нижней секции 14, на которую опускают собранное устройство для создания инертного промежутка и инициирования заряда. После чего, заполняют взрывчатым веществом верхнюю секцию 12 и сверху формируют забойку.The formation of the borehole charge begins with the filling of the bottom of the borehole 15 with explosive for the lower section 14, on which the assembled device is lowered to create an inert gap and initiate the charge. After that, the upper section 12 is filled with explosive and a stem is formed on top.

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

Формируют скважинный заряд согласно вышесказанному. Заряд разделяют на две секции: верхнюю 12 и нижнюю 14. При этом устройство для создания инертного промежутка и инициирования заряда размещают между секциями заряда. Далее, производят взрывание дополнительного заряда 7 с помощью электродетонатора 8. От взрыва заряда 7 происходит инициирование проводника детонации 10 и детонационная волна начинает распространяться по проводнику в обе стороны от заряда 7. Детонационные волны достигают соответствующие заряды 11 и 13 практически одновременно и детонируют их. Далее взрыв зарядов приводит к взрыванию секций 12 и 14. При этом ударные волны от секций уходят в инертный промежуток 4, где они встречаются и приводят к интенсивному перемешиванию продуктов детонации.Form a downhole charge according to the above. The charge is divided into two sections: top 12 and bottom 14. In this case, a device for creating an inert gap and initiating the charge is placed between the charge sections. Next, an additional charge 7 is blasted using an electric detonator 8. From the explosion of charge 7, detonation conductor 10 is initiated and the detonation wave begins to propagate along the conductor in both directions from charge 7. Detonation waves reach the corresponding charges 11 and 13 almost simultaneously and detonate them. Further, the explosion of the charges leads to the explosion of sections 12 and 14. In this case, the shock waves from the sections go into the inert gap 4, where they meet and lead to intense mixing of the detonation products.

Использование заявленного изобретения будет способствовать улучшению технико-экономических показателей рыхления горной породы за счет обеспечения пониженного давления продуктов детонации и увеличения общего времени воздействия взрыва на массив в процессе взрывной отбойки, что, в свою очередь, создает интенсивное перемешивание продуктов детонации в инертном промежутке и уменьшение суммарной массы скважинного заряда. Кроме того, реализация технического решения исключает механическое повреждение зарядов и снижает расход взрывчатых веществ.The use of the claimed invention will help to improve the technical and economic indicators of loosening the rock by providing a reduced pressure of detonation products and increasing the total time of the impact of the explosion on the rock during explosive breaking, which, in turn, creates intensive mixing of the detonation products in the inert gap and a decrease in the total downhole charge mass. In addition, the implementation of the technical solution eliminates mechanical damage to the charges and reduces the consumption of explosives.

Claims

1. Borehole charge, consisting of upper and lower sections separated by an inert gap, where each section is equipped with a charge, connected by a common detonation conductor passing through an inert gap and connected to an initiation device, including a charge with an electric detonator connected to an explosive network, characterized in that that a device is installed in the inert gap, including disc-shaped bases with a central hole connected to a tubular column, in the middle part of which there is a box for the initiating device, moreover, the detonation conductor connecting the initiating device and charges in sections is passed through the tubular column and holes in the bases .

2. A method for explosive breaking of rocks, including drilling wells, forming an explosive charge in the well, initiating a detonation conductor and blasting the explosive charge, characterized in that the borehole explosive charge is made according to claim 1.