RU2783817C1 - Способ нейтрализации влияния аномалий состояния массива на горные разработки - Google Patents
Способ нейтрализации влияния аномалий состояния массива на горные разработки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783817C1 RU2783817C1 RU2021130934A RU2021130934A RU2783817C1 RU 2783817 C1 RU2783817 C1 RU 2783817C1 RU 2021130934 A RU2021130934 A RU 2021130934A RU 2021130934 A RU2021130934 A RU 2021130934A RU 2783817 C1 RU2783817 C1 RU 2783817C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boreholes
- rows
- row
- explosive
- explosion
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 title abstract 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 8
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 claims description 2
- 230000003472 neutralizing Effects 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000003245 working Effects 0.000 description 2
- 206010011469 Crying Diseases 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу нейтрализации влияния аномалий состояния массива на горные разработки. Производят бурение пучка рядов сближенных скважин, заряжение их взрывчатым веществом и их одновременное взрывание. Бурение пучка ряда сближенных скважин осуществляют контурами взрывания сближенных скважин параболической, вогнутой, линейной формы или эквивалентного одинарного заряда и их расположения. Определяют направленность взрывного воздействия, обеспечивая максимальную продолжительность импульса взрыва благодаря порядному короткозамедленному инициированию рядов скважин с последовательным нарастанием энергии волны в сторону проблемного горного массива. Передача детонации достигает каждой противоположной скважины очередного ряда электронным электродетонатором с рассчитанным временем замедления в промежутке от 0 до 4 мс или детонирующим шнуром. Сближенные скважины могут иметь разновременное взрывание их рядов, в них используют взрывчатые составы с растянутым импульсом типа игданита или разработанных на их базе разновидностей бризантных взрывчатых веществ. Технический результат заключается в создании ориентированного взрывного воздействия на горный массив посредством комплексного использования взрывчатых веществ и конструкции заряда, при взрыве которых формируется механизм направленного взрыва. 11 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к горной промышленности и в частности к разработке твердых полезных ископаемых в условиях измененного состояния массива полезных ископаемых как подземным так и открытым способами.
Известен взрывной способ образования экранирующей щели, заключающийся в повышении эффективности защиты массива горных пород и сооружений от сейсмического воздействия, для этого бурят и взрывают ряды скважин дугообразной формы в сторону охраняемого массива, смежного с отбиваемым, причем часть скважин бурятся увеличенного диаметра, оставляя их незаряженными, а взрывание начинают с ряда, ближайшего к охраняемому массиву [Авторское свидетельство СССР №907246, М.Кл. Е21С 37/00,23.02.82 г.].
Недостатком данного способа является ограниченность масштаба его применения рамками защиты массива горных пород и сооружений от сейсмического воздействия в пределах отбиваемого слоя, основным недостатком данного способа является его решение только «задачи защиты сооружений от сейсмического воздействия и традиционного получения качественного дробления горной массы».
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ предупреждения внезапных выбросов угля и газа», включающий размещение зарядов взрывчатых веществ в камерах и камуфлетно-сотрясательное взрывание этих зарядов, камеру располагают во вмещающих породах в крест простирания выбросоопасного угольного пласта на расстоянии от него, равном радиусу дробления применяемых зарядов, при этом взрывание зарядов взрывчатых веществ производят до начала ведения горных работ по выбросоопасному пласту [Авторское свидетельство СССР SU 1120112 А E21F 5/00, 23.10.1984 г. (прототип)].
Недостатком данного способа является ограниченность зоны его применения размерами радиуса «дробления применяемых зарядов», когда для продолжения воспроизводства эффекта «обработки выбросоопасного пласта» необходим следующий (новый) смежный объем трудоемких проходческих работ.
Технической задачей изобретения является создание ориентированного взрывного воздействия на горный массив посредством комплексного использования взрывчатых веществ и конструкции заряда, при взрыве которых формируется механизм направленного взрыва.
Указанная цель достигается изменением распределения энергии взрыва пучковым зарядом, а именно бурят сближенные скважинные пучковые заряды /ПЗ/, одинаковые со штатными скважинами, контурами пучковых зарядов /ПЗ/ различной формы и их расположением, осуществляют определенную направленность взрывного воздействия, обеспечивая максимальную продолжительность импульса взрыва за счет порядного короткозамедленного инициирования рядов пучковых зарядов /ПЗ/ с последовательным нарастанием энергии волны в сторону проблемного горного массива, достигая передачей детонации каждой противоположной скважине очередного ряда электронным электродетонатором с рассчитанным временем в пределах от 0 до 4 мс, т.е. больше нуля и менее или равно четырем мс, или детонирующим шнуром. В сближенных пучковых зарядах с разновременным взрыванием их рядов используют взрывчатые составы с растянутым импульсом взрыва и умеренным или низким начальным давлением продуктов взрыва типа игданита или разработанных на их базе разновидностей низко- или среднебризантных взрывчатых веществ, а буровые камеры формируют до начала ведения в проблемном массиве очистных горных работ.
Таким образом создают сближенные скважинные пучковые заряды /ПЗ/ в виде нескольких сближенных скважинных зарядов различной конфигурации, конструктивные особенности которых позволяют существенно расширить диапазон взрыва, включая физику взрыва разновременно детонирующих в определенной последовательности и взаимодействующих между собой рядов на расстоянии около четырех диаметров одного ПЗ, при этом достигается эффекта взрыва единого заряда с направленного временного воздействия процесса в зависимости от состояния массива горных пород и задачей горного производства, при этом механизм физики взрыва пучкового заряда, характеризуется существенно растянутым диапазоном контролируемого направленного импульса взрыва заряда, что достигается конструктивными и структурными особенностями инициирования его частей с применением взрывчатых составов максимального диапазона (продолжительного действия) импульса взрыва типа игданита или разработанных на их базе разновидностей взрывчатых веществ при компьютерном моделировании взрывного процесса сравнительных схем расположения определенных форм короткозамедленных рядов сближенных скважинных зарядов, в частности, вогнутой или линейной формы, и эквивалентного одинарного заряда.
Сущность изобретения поясняется сводными табличными данными таблица 1, и чертежами, где на фиг. 1-10 показаны виды ПЗ и различные по воздействию изображения их в момент взрывания 3,5 мс (для точки замера 2), на фиг. 11 приведен сводный график изменения скорости смещения в зависимости от общего времени действия взрыва для одиночного заряда и некоторых пучковых конфигураций в одной из характерных точек наблюдения (точке замера 2).
На чертежах фиг. 1-10 показаны скважины с ПЗ и места точек замеров - 1, 2, 3, 4, 5, порода - 6, разрушенная порода - 7.
На (фиг. 11) приведен сводный график изменения скорости смещения в зависимости от общего времени действия взрыва для одиночного заряда и некоторых пучковых конфигураций с разновременным сближенными рядами скважин в одной из характерных точек наблюдения, где линия - 8 для одинарного заряда, линия - 9 для ПЗ, в котором верхний ряда с задержкой 50 мкс, а нижний линейный ряд с его одновременной детонацией, линия - 10 ряды линейных ПЗ, линия - 11 выпуклый ПЗ однорядной параболической формы, линия - 12 пучковый заряд, где два верхних заряда взрываются мгновенно, а два ряда нижних с задержкой 50 мкс, линия - 13 вогнутый ПЗ однорядной параболической формы. Виды ПЗ показаны на фиг. 1-10, где: фиг. 1 и 2 - одинарный заряд - 14, эквивалентный по энергии пучку, фиг. 3 и 4 - конфигурация линейного пучкового заряда - 15, фиг. 5 и 6 - конфигурация пучкового заряда параболической формы выпуклостью вверх - 16, фиг. 7 и 8 - конфигурация двухрядного пучкового заряда с направлением параболического ряда зарядов вверх и под ним линейного ряда - 17, фиг. 9 и 10 - конфигурация двухрядного пучкового заряда с другим направлением взрывания - 18.
Способ реализуется следующим образом.
Компьютером моделируют взрывной процесс и сравнивают схемы расположения определенных форм короткозамедленных рядов сближенных скважинных пучковых зарядов вогнутой - 16, линейной формы - 15, или эквивалентного одинарного заряда - 14.
Поскольку механизм физики взрыва в сближенных пучковых зарядах /ПЗ/, характеризуется существенно растянутым диапазоном контролируемого направленного импульса взрыва ПЗ, то достигается он конструктивными и структурными особенностями инициирования частей каждого из них, применяя взрывчатые составы с диапазоном максимального продолжительного действия импульса взрыва типа игданита или разработанных на их базе разновидностей взрывчатых веществ, для чего бурение сближенных скважин пучковых зарядов ПЗ осуществляют контурами пучкового заряда различной формы.
При взрывании направление потока энергии взрыва сохраняет форму совокупного расположения рядов сближенных ПЗ, в отличии от эквивалентного им одинарного по энергии заряда соответствующего диаметра круглого в сечении.
В результате направление взрыва потока меняется в зависимости от характера и цели действия взрыва. Таким образом, обращая выпуклости формы заряда в сторону проблемного массива (с разновременным инициированием различных рядов сближенных ПЗ реализуют техническую возможность управления действия и направления взрыва.
На фиг. 1, 3, 5, 7, 9 показаны исходное положение зарядов, а на фиг. 2, 4, 6, 8, 10 характер процесса взрыва одинарных зарядов и некоторых деконцентрированных зарядов различной формы: фиг. 1 и 2 - одинарный заряд - 14, эквивалентный по энергии пучковому заряду ПЗ, где 1, 2, 3, 4 - места точек замеров, 5 - скважина одновременно и точка замера, 6 - порода, 7 - разрушенная порода; фиг. 3 и 4 - конфигурация линейного пучка - 15, где 2, 3, 4, 5 - места точек замеров, 1 - скважина и одновременно точка замера, 6 - порода; 7 - разрушенная порода; фиг. 5 и 6 - конфигурация пучкового заряда параболической формы выпуклостью вверх - 16, где 2, 3, 4, 5 - места точек замеров, 1 - скважина и одновременно точка замера, 6 - порода; 7 - разрушенная порода; фиг. 7 и 8 - конфигурация двухрядного пучкового заряда ПЗ с направлением параболического ряда зарядов вверх и под ним линейного ряд - 17а, где 2, 3, 4, 5 - места точек замеров, 1 - скважины и одновременно точка замера, 6 - порода; 7 - разрушенная порода; фиг. 9 и 10 - конфигурация двухрядного пучкового заряда /ПЗ/ с другим направлением взрывания - 18, где 2, 3, 4, 5 - места точек замеров, 1 - скважины и одновременно точка замера, 6 - порода; 7 - разрушенная порода. Расстояние между смежными деконцентрированными зарядами составляет 3-5 диаметров одного сближенного ПЗ. Инициирование рядов скважинных пучковых зарядов ПЗ производят по порядной схеме выпуклой формой в сторону проблемного массива. Используют взрывчатые составы максимального диапазона (продолжительного действия) импульса взрыва типа игданита или разработанных на их базе разновидностей; взрывание производят по схемам короткозамедленного действия и с вариантами конфигураций. На фиг. 11 приведен сводный график изменения скорости смещения в зависимости от общего времени действия взрыва для одиночного заряда и некоторых пучковых конфигураций с разновременным сближенными рядами скважин в одной из характерных точек наблюдения. Так, обозначением на фиг. 11 соответствуют табличные данные следующим образом: линия - 8 для одинарного заряда №1 первой колонки и т.д., линия - 9 для пучкового заряда №4 /ПЗ/, в котором верхний ряд с срабатывает с задержкой 50 мкс, а нижний линейный ряд с его одновременной детонацией, линия - 10 для рядов линейных пучковых зарядов №2, линия - 11 выпуклый пучковый заряд однорядной параболической формы №3, линия - 12 пучковый заряд №4, где два верхних заряда взрываются мгновенно, а два ряда нижних с задержкой смотри таблицу, линия - 13 вогнутый пучковый заряд однорядной параболической формы №3. В соответствии с методикой применения способа, выбор граничных точек и сторон действия взрыва обуславливает характер действия взрыва, связанный с выходом распространяющейся по твердому телу взрывной волны (или волны напряжений) на свободную поверхность.
Результаты в виде физических величин (параметров волны напряжения) - массовой скорости и давления на фронте волны, фиксированные в четырех противоположных точках контура «взрывания» в виде различных конфигураций сближенных ПЗ и эквивалентного одинарного заряда, численно демонстрируют наличие асимметричного и симметричного эффектов его действия. С другой стороны, на качественном уровне, определяется линейная зависимость между масштабом области измененного после прохождения волны массива и размерами (энергией) одинарного заряда. Наличие разницы в однотипных сравниваемых величинах показывает возможность физического воздействия на определенные конструктивные элементы систем разработки управляемого пучкового заряда ПЗ различной конфигурации и форм взрывного воздействия в зависимости от существующих in situ тектонических напряжений и динамических явлений в массивах горных пород.
Буровые камеры или заходки формируют в процессе отработки действующего или подготовки нового горизонта в зависимости от состояния массива удароопасных и структурно нарушенных месторождений и характера направленного взрывания в процессе отработки действующего или подготовки нового горизонта в горном массиве до начала ведения очистных горных работ, без специальной проходки комплекса подводящих выработок, непосредственно в выработках технологического назначения (штреки, орты, квершлаги и т.п.). Все работы и операции проводят штатным оборудованием по паспорту бурения, а именно: обуривание конфигураций групп сближенных ПЗ заряжание их взрывчатыми веществами, коммутация схем порядного (последовательного) инициирования рядов ПЗ с интервалом замедления между ними. Противоположная сторона формы направленной волны зависит от конструктивных особенностей систем подземной или открытой разработки полезных ископаемых и связанных с ними горнотехнологическими факторами и задачами. Это может быть представлено условной плоскостью или местами, над или за которыми находятся участки обрушенного массива подэтажного, этажного, отработанного горизонта. Их необходимо учитывать в технологическом процессе. Механизм способа взрыва заряда характеризуется рядом таких конкретных инструментов воздействия, как: варианты направлений потока энергии взрыва в зависимости от характера аномалий состояния массива, ориентации выпуклости формы (дуги) сближенных ПЗ в сторону проблемного массива, схемы инициирования рядов ПЗ, выбор взрывчатых веществ с определенными параметрами, когда используют взрывчатые вещества типа игданита или разработанных на их базе разновидностей бризантных взрывчатых веществ, др. Совокупное действие этих факторов образует взрывную волну существенно продолжительного в заданном направлении действии с эффектом масштабного управления взрывом практически единого заряда.
Представленные ниже табличные данные и закономерности базируются на численном решении упругопластических задач механики сплошной среды, в частности, на исследовании внутрискважинных детонационных волн и их различных аспектов взаимодействий методом сглаженных частиц SPH (Smooth Particle Hydrodynamics).
Результаты в виде физических величин (параметров волны напряжения) - массовой скорости и давления на фронте волны фиксировались в четырех противоположных точках контура «взрывания», что представлено в таблице и на фиг. 1-11. Замеряемый процесс представлен временным интервалом от 0 до 4 мс. В таблице приведен замер во временной точке взрывания 3,5 мс. Анализ данных компьютерного моделирование взрыва и табличных данных наглядно демонстрирует наличие асимметричного и симметричного эффектов, что представляет основу реальной возможности направленного взрывания.
Таким образом, на основе критериев сравнительной оценки в виде массовой скорости, давления на фронте волны, вертикальной скорости, давления в горном массиве (тензорное напряжение), «взрыванием» зарядов в противоположных точках их контуров, получены результаты, которые лежат в основе оценки механизма действия направленного импульса взрыва заряда и возможностей способа. Установлено, что направленным короткозамедленным взыванием достигается эффект последовательно нарастающего увеличения (наложении) параметров (фронта) суммарной взрывной волны сближенных пучковых зарядов ПЗ в заданном направлении.
Claims (1)
- Способ нейтрализации деконцентрированными зарядами влияния аномалий состояния массива на горные разработки, включающий бурение пучка рядов сближенных скважин, заряжение их взрывчатым веществом и их одновременное взрывание, отличающийся тем, что бурение пучка ряда сближенных скважин осуществляют контурами взрывания сближенных скважин параболической, вогнутой, линейной формы или эквивалентного одинарного заряда и их расположения, определяющих направленность взрывного воздействия, обеспечивая максимальную продолжительность импульса взрыва благодаря порядному короткозамедленному инициированию рядов скважин с последовательным нарастанием энергии волны в сторону проблемного горного массива, достигая передачей детонации каждой противоположной скважине очередного ряда электронным электродетонатором с рассчитанным временем замедления в промежутке от 0 до 4 мс, т.е. больше ноля и менее или равно четырем мс, или детонирующим шнуром, сближенные скважины могут иметь разновременное взрывание их рядов, в них используют взрывчатые составы с растянутым импульсом типа игданита или разработанных на их базе разновидностей бризантных взрывчатых веществ.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2783817C1 true RU2783817C1 (ru) | 2022-11-18 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1120112A1 (ru) * | 1980-02-18 | 1984-10-23 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского | Способ предупреждени внезапных выбросов угл и газа |
SU1384793A1 (ru) * | 1986-08-20 | 1988-03-30 | Институт Геотехнической Механики Ан Усср | Способ проведени выработок по выбросоопасным горным породам |
RU2062442C1 (ru) * | 1993-03-02 | 1996-06-20 | Качканарский горнообогатительный комбинат | Способ взрывной отбойки приконтурных зон |
SU1795697A1 (ru) * | 1989-10-23 | 1996-12-27 | Государственный научно-исследовательский проектно-конструкторский и проектный институт угольной промышленности "Укрниипроект" | Способ взрывного разрушения горных пород |
US5714712A (en) * | 1996-10-25 | 1998-02-03 | The Ensign-Bickford Company | Explosive initiation system |
RU2638992C2 (ru) * | 2016-04-25 | 2017-12-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) | Способ проведения восстающих горных выработок |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1120112A1 (ru) * | 1980-02-18 | 1984-10-23 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского | Способ предупреждени внезапных выбросов угл и газа |
SU1384793A1 (ru) * | 1986-08-20 | 1988-03-30 | Институт Геотехнической Механики Ан Усср | Способ проведени выработок по выбросоопасным горным породам |
SU1795697A1 (ru) * | 1989-10-23 | 1996-12-27 | Государственный научно-исследовательский проектно-конструкторский и проектный институт угольной промышленности "Укрниипроект" | Способ взрывного разрушения горных пород |
RU2062442C1 (ru) * | 1993-03-02 | 1996-06-20 | Качканарский горнообогатительный комбинат | Способ взрывной отбойки приконтурных зон |
US5714712A (en) * | 1996-10-25 | 1998-02-03 | The Ensign-Bickford Company | Explosive initiation system |
RU2638992C2 (ru) * | 2016-04-25 | 2017-12-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) | Способ проведения восстающих горных выработок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110779403B (zh) | 一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法 | |
US7707939B2 (en) | Method of blasting | |
Singh et al. | Controlled blasting for long term stability of pit-walls | |
EA008615B1 (ru) | Способ взрывания множества слоев или уровней горной породы | |
KR101551905B1 (ko) | 대구경과 소구경의 장약공을 이용한 터널 발파 패턴 및 터널 발파 방법 | |
CN109737846B (zh) | 一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法 | |
RU2783817C1 (ru) | Способ нейтрализации влияния аномалий состояния массива на горные разработки | |
Raina et al. | Estimating flyrock distance in bench blasting through blast induced pressure measurements in rock | |
CN112923821A (zh) | 降低并固定岩石抵抗力的钻爆掘进方法 | |
US3611933A (en) | Nuclear cavity configuration control | |
RU2653172C1 (ru) | Способ взрывной подготовки горной массы к селективной выемке | |
US20200018144A1 (en) | Charge based stimulation of adjacent wells to form interconnected fracture network and hydrocarbon production therefrom | |
CN109322683A (zh) | 井下大硐室中深孔控制爆破施工方法 | |
Manoj et al. | Electronic Delay Detonators-Benefits & growth prospects in India | |
Battison et al. | Reducing crest loss at Barrick Cowal gold mine | |
Roy et al. | Influence of initiation mode of explosives in opencast blasting on ground vibration | |
RU2386032C1 (ru) | Способ определения содержания полезного компонента во взорванной горной массе при ее выемке на карьерах | |
RU2725721C1 (ru) | Способ формирования заряда в скважине при комбинированной открыто-подземной разработке | |
RU2766994C1 (ru) | Способ взрывной отбойки горных пород и скважинный заряд для его осуществления | |
KR20180070277A (ko) | 전자뇌관을 이용한 피복석 생산 발파공법 | |
RU2604074C1 (ru) | Способ ведения взрывных работ | |
RU2557274C1 (ru) | Способ взрывной отбойки рудных камер | |
RU2669422C1 (ru) | Способ ведения буровзрывных работ на карьере | |
Singh et al. | Applications of tracer blasting during stoping operations | |
Hemed et al. | Slope stability in a mining environment M'haoudatt-Zouerate site, Mauritania |