UA93235U

UA93235U - METHOD OF EXPLOSIVE DESTRUCTION OF COMPLEX STRUCTURES OF MOUNTAINS

Info

Publication number: UA93235U
Application number: UAU201403413U
Authority: UA
Inventors: Віктор Вікторович Бойко; Сергій Юрійович Богуцький; Денис Вікторович Хлевнюк; Наталья Іванівна Жукова
Original assignee: Інститут Гідромеханіки Нан України
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2014-09-25

Abstract

Спосіб вибухового руйнування складноструктурних масивів гірських порід включає буріння рядів свердловин з послідовним заряджанням вибухової речовини, установку повітряних або інертних проміжків, набійку в усті свердловини та монтаж вибухової мережі за умови миттєвого внутрішньосвердловинного підривання. Заряджання проводять шляхом розміщення зарядів вибухової речовини в місцях залягання корінних порід над і під пустотою, подальшу установку в кожному заряді детонаторів, а в місцях включення з пустотами або прошарками м'яких порід розміщують повітряні або інертні проміжки.The method of explosive destruction of the complexity of the structural rocks of the rocks involves the drilling of rows of wells with sequential loading of explosives, installation of air or inert gaps, padding in the mouth of the well and installation of the explosive network under the condition of instant boreholes. Charging is carried out by placing charges of the explosive at the places of occurrence of the bedrock above and below the void, the subsequent installation in each charge of the detonators, and in places of inclusion with voids or layers of soft rocks place air or inert gaps.

Description

Корисна модель належить до галузі гірничого виробництва з видобутку корисної копалини відкритим способом для ведення свердловинновибухових робіт в кар'єрах складених масивами гірських порід з пустотами та шарами м'яких порід.The useful model belongs to the field of mining production for the extraction of minerals by open method for carrying out well blasting operations in quarries composed of massifs of rocks with voids and layers of soft rocks.

Відомі способи ведення свердловинновибухових робіт в кар'єрах складених масивами гірських порід з пустотами та шарами м'яких порід, що включають буріння рядів свердловин, установку в них ініціаторів, вибухової речовини, забивку в усті свердловини, монтаж вибухової мережі та підривання (1, 21.Well-known methods of well blasting operations in quarries composed of massifs of rock with voids and layers of soft rocks, which include drilling rows of wells, installing initiators, explosives in them, plugging the mouth of the well, installing an explosive network and detonation (1, 21 .

Недоліком цих способів є те, що у зв'язку з відсутністю детальних геологічних даних по площі кар'єрного поля, а насамперед по колонці свердловини в границях блока, який підривається, ведення свердловинновибухових робіт проводиться суцільним зарядом вибухової речовини (ВР), що у процесі вибуху такого заряду в місці перерізу з м'якими включеннями або пустотами, які розширяються, приводить до витікання газоподібних продуктів вибуху із свердловини і тим самим підвищує тиск в ній і ступінь трансформації енергії вибуху у пустоти.The disadvantage of these methods is that due to the lack of detailed geological data on the area of the quarry field, and first of all on the well column in the boundaries of the block that is being blown up, well blasting operations are carried out with a solid charge of explosive substance (BP), which in the process the explosion of such a charge at the intersection with soft inclusions or voids, which expand, leads to the outflow of gaseous products of the explosion from the well and thereby increases the pressure in it and the degree of transformation of the energy of the explosion into voids.

Також це приводить до непрогнозованих і небезпечних проявів вибуху та пов'язано з викидами негабаритних блоків та негативною дією сейсмічних хвиль на навколишнє середовище.It also leads to unpredictable and dangerous explosions and is associated with emissions of oversized blocks and the negative impact of seismic waves on the environment.

Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є спосіб вибухового руйнування масиву із застосуванням свердловинних зарядів, розділених проміжками, які формуються у місцях перерізу свердловин горизонтальними тріщинами |ЗІ.The closest to the proposed useful model is the method of explosive destruction of the massif with the use of well charges, separated by gaps, which are formed at the intersections of the wells by horizontal cracks |ЗИ.

Недоліком цього способу є те, що бойовики зарядів (верхнього і нижнього) розділені інертними проміжками, ініціюються миттєво і тим самим не дозволяють створити умови для максимальної передачі енергії вибуху в руйнацію тільки в тих частинах свердловини, в яких містяться міцні корінні породи, а не зони з пустотами, чи м'якими грунтами. Крім того, щоб досягти потрібного ефекту подрібнення порід, необхідно мати геологічні дані по колонці свердловини в границях блока, який підривається, для гарантованого перекриття зон з пустотами, чи м'якими грунтами, які перетинають свердловини, матеріалами інертних проміжків.The disadvantage of this method is that the warheads of the charges (upper and lower) are separated by inert spaces, are initiated instantly and thereby prevent the creation of conditions for the maximum transfer of explosion energy to destruction only in those parts of the well that contain strong bedrock, and not zones with voids or soft soils. In addition, in order to achieve the desired effect of rock crushing, it is necessary to have geological data on the well column in the boundaries of the block that is being blown up, to guarantee the overlapping of zones with voids or soft soils that cross the wells, with materials of inert spaces.

В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості подрібнення гірської породи та зниження сейсмічної дії вибуху за рахунок застосування інертних проміжків у заряді ВР, які формуються у місцях перерізу свердловин з м'якими включеннями або пустотами.The useful model is based on the task of improving the quality of rock crushing and reducing the seismic effect of the explosion due to the use of inert gaps in the BP charge, which are formed at the intersections of wells with soft inclusions or voids.

Зазначена задача вирішується тим, що в способі вибухового руйнування масивів складно-The specified problem is solved by the fact that in the method of explosive destruction of arrays it is difficult

Зо структурних гірських порід, що включає буріння рядів свердловин з послідовним заряджаннямFrom structural rocks, which includes drilling rows of wells with sequential charging

ВР, установку повітряних або інертних проміжків, забійку в усті свердловини та монтаж вибухової мережі за умови миттєвого внутрішньосвердловинного підривання, заряджання проводять шляхом розміщення зарядів ВР в місцях залягання корінних порід над і під пустотою, подальшу установку в кожному заряді детонаторів, а в місцях включення з пустотами або прошарками м'яких порід розміщують повітряні або інертні проміжки.BP, installation of air or inert gaps, hammering in the mouth of the well and installation of an explosive network under the condition of instantaneous intra-well detonation, charging is carried out by placing BP charges in the places of bedrock above and below the void, further installation of detonators in each charge, and in the places of inclusion with voids or layers of soft rocks place air or inert gaps.

Додаткові відмінності полягають в тому, що місця перерізу корінних порід з пустотами або прошарками м'яких порід визначають за даними швидкості буріння свердловини або по витратах потужності, споживаної обертачем бурового верстата, і нижній детонатор ініціюють миттєво, а верхній - з інтервалом сповільнення, який складається з суми часу, за який пройде детонаційна хвиля від нижнього до верхнього детонатора через пустоту.Additional differences are that the intersections of bedrock with voids or layers of soft rocks are determined by the speed of drilling a well or by the consumption of power consumed by the rotor of the drilling machine, and the lower detonator is initiated instantly, and the upper detonator is initiated with a deceleration interval consisting of from the amount of time it takes for the detonation wave to travel from the lower to the upper detonator through the void.

Спосіб пояснюється кресленням, на якому зображено конструкцію свердловинного заряду, де 1 - забійка, 2 - заряд вибухової речовини над пустотою, З - верхній проміжний детонатор, 4 - нижній проміжний детонатор, 5 - повітряний проміжок, б - заряд вибухової речовини під пустотою, 7 - зона найгіршого дроблення масиву.The method is explained by a drawing showing the construction of a well charge, where 1 is a punch, 2 is an explosive charge above the void, C is an upper intermediate detonator, 4 is a lower intermediate detonator, 5 is an air gap, b is an explosive charge under the void, 7 - zone of the worst crushing of the massif.

Спосіб вибухового руйнування складно-структурних масивів гірських порід реалізується наступним чином. Для визначення геологічної структури бурять вертикальні свердловини за паспортом буро-підривних робіт для даного масиву і по всій її колонці визначається швидкість буріння або витрати потужності, споживаної обертачем бурового верстата по формулі:The method of explosive destruction of complex rock massifs is implemented as follows. To determine the geological structure, vertical wells are drilled according to the drilling and blasting passport for the given massif, and the drilling speed or the power consumption consumed by the rotary drill machine is determined along its entire column according to the formula:

Мо-Кхехр(ерПе/М.у(Вті| (1) де: Мх - потужність холостого ходу обертача бурового верстата, Вт; ер- сума ечт:ег2.... ер - енергоємність в залежності від міцності порід, по яких, з заданою глибиною свердловини, проходить шарошкове долото, Дж/м3;Mo-Khehr(erPe/M.u(Vti| (1) where: Mx - idle power of the drilling machine rotor, W; er- sum echt:eg2.... er - energy capacity depending on the strength of the rocks, according to which, with the specified depth of the well, the chip bit passes, J/m3;

Пе - сумарна продуктивність бурового верстата, в залежності від міцності порід, по яких, з заданою глибиною свердловини, проходить шарошкове долото, м/с.Pe - the total productivity of the drilling machine, depending on the strength of the rocks through which, with a given depth of the well, the chip bit passes, m/s.

В таблиці приведено визначення по формулі (1) витрат потужності, споживаної обертачем на прикладі бурового інструмента верстата СБШ-250 в залежності від структури масиву гірських порід при проходці свердловини, глибиною 12,5 м в закарстованих гіпсах, а на кресленні приведена конструкція свердловинного заряду, побудована по цих даних.The table shows the definition according to formula (1) of the consumption of power consumed by the rotator on the example of the drilling tool of the SBSH-250 machine, depending on the structure of the rock mass when drilling a well, 12.5 m deep in karst gypsum, and the drawing shows the design of the well charge, built on these data.

Таблиця пм о |1121 314 | 516 |751|85| 9 | то | п | 12 | 125 ме. Вт |40|59)| 60 | 60 | 70 | 80 | 20 | го | 70 | бо | бо | 75 | воTable pm o |1121 314 | 516 |751|85| 9 | then | n | 12 | 125 me. W |40|59)| 60 | 60 | 70 | 80 | 20 | tho | 70 | because | because | 75 | in

Таким чином, аналізуючи конструкцію свердловинного заряду (фіг.) слід відмітити, що в межах зон, де енергоємність відповідала міцним корінним породам і становила 60-80 Вт (на глибині 4-6 м та 8-12,5 м) було розміщено заряди ВР з бойовиками, а з мінімальною енергоємністю 10-20 Вт - повітряні проміжки (на глибині 7,5-8,5 м).Thus, analyzing the design of the well charge (fig.), it should be noted that within the zones where the energy intensity corresponded to strong bedrock and amounted to 60-80 W (at a depth of 4-6 m and 8-12.5 m), VR charges were placed with fighters, and with a minimum energy capacity of 10-20 W - air gaps (at a depth of 7.5-8.5 m).

В залежності від місця установки ініціаторів (детонаторів) в кожному заряді ВР визначають інтервали їх сповільнення для забезпечення зустрічі детонаційних хвиль в зоні найгіршого дроблення масиву гірських порід.Depending on the place of installation of the initiators (detonators) in each BP charge, their deceleration intervals are determined to ensure the meeting of the detonation waves in the zone of the worst crushing of the rock mass.

Наприклад, якщо місце розташування нижнього і верхнього детонаторів на відстанях Пп: та П2 відповідно, то умови поширення детонаційної хвилі від нижнього до верхнього детонаторів при миттєвому їх ініціюванні відповідають рівнянню:For example, if the locations of the lower and upper detonators are at distances Пп: and П2, respectively, then the conditions of propagation of the detonation wave from the lower to the upper detonators during their instantaneous initiation correspond to the equation:

Піди гм пі Ма--1/м1--Мп, с, (2) де: 1 - відстань від верхнього проміжного детонатора до нижнього, м; Пп - висота пустоти, М;Go hm pi Ma--1/m1--Mp, s, (2) where: 1 - distance from the upper intermediate detonator to the lower one, m; Пп - void height, M;

НЯ: - відстань від нижнього детонатора до верхнього краю пустоти, м; П52 - відстань від верхнього детонатора до нижнього краю пустоти, її ї2 - інтервали сповільнення верхнього і нижнього проміжних детонаторів відповідно, сек.; мі - швидкість детонації застосовуваної ВР, м /сек. Мп - швидкість поширення ударної хвилі в повітряному просторі пустоти, м/сек.NE: - distance from the lower detonator to the upper edge of the void, m; P52 - the distance from the upper detonator to the lower edge of the void, its i2 - the deceleration intervals of the upper and lower intermediate detonators, respectively, sec.; mi - speed of detonation of the used BP, m/sec. Mp - speed of propagation of the shock wave in the air space of the void, m/sec.

За формулою, виведеною з рівняння (2), визначаємо необхідну відстань від нижнього проміжного детонатора до верхнього та інтервали сповільнення верхнього і нижнього проміжних детонаторів, які забезпечать зустрічі детонаційних хвиль в зоні найгіршого дроблення масиву гірських порід.According to the formula derived from equation (2), we determine the required distance from the lower intermediate detonator to the upper one and the deceleration intervals of the upper and lower intermediate detonators, which will ensure the meeting of the detonation waves in the zone of the worst crushing of the rock mass.

Необхідна відстань Ізус від нижнього проміжного детонатора до верхнього, при якому відбудеться зустріч детонаційних хвиль на глибині на якій розташована зона найгіршого дроблення масиву гірських порід:The necessary distance Izus from the lower intermediate detonator to the upper one, at which the meeting of the detonation waves will take place at the depth at which the zone of the worst crushing of the rock massif is located:

Ї зус-П2--Пп--Й:, м (3)Y zus-P2--Pp--Y:, m (3)

Визначення інтервалів сповільнення верхнього і нижнього проміжних детонаторів, які забезпечать зустрічі детонаційних хвиль в зоні І зус найгіршого дроблення масиву гірських порід, в нашому випадку в місці установки верхнього детонатора, тому інтервали сповільненняDetermination of the deceleration intervals of the upper and lower intermediate detonators, which will ensure the meeting of the detonation waves in the I zone of the worst crushing of the rock massif, in our case at the place of installation of the upper detonator, therefore the deceleration intervals

Зо верхнього детонатора визначаються з формули:From the upper detonator are determined from the formula:

МАПІ 2/мі Пп Мп, с (4)MAPI 2/mi Pp Mp, s (4)

Інтервал сповільнення нижнього детонатора є миттєвим.The deceleration interval of the lower detonator is instantaneous.

Для забезпечення сейсмобезпечного і якісного руйнування гірських порід складної структури конструкцію кожного свердловинного заряду ВР, яка приведена на кресленні, формують наступним чином: по даних таблиці розміщують в місцях залягання корінних порід верхній і нижній заряди ВР, над і під включеннями пустот або шарів м'яких порід з установкою в кожному з них детонаторів з інтервалами сповільнення нижнього їг миттєво, верхнього - зі сповільненням ії, яке розраховується по формулі (4), а в місцях перетину з пустотами або прошарками м'яких порід розміщують повітряні або інертні проміжки. Набійку розміщують в усті свердловини. Після заряджання всіх свердловин проводять монтаж вибухової мережі та підривання блоку.To ensure seismically safe and high-quality destruction of rocks of a complex structure, the structure of each well charge of BP, which is given in the drawing, is formed as follows: according to the data of the table, upper and lower charges of BP are placed in the places of bedrock, above and below inclusions of voids or layers of soft rocks with the installation of detonators in each of them with intervals of deceleration of the lower yg instantaneously, the upper one - with a deceleration of ii, which is calculated according to formula (4), and in the places of intersection with voids or layers of soft rocks, air or inert gaps are placed. The stuffing is placed in the mouth of the well. After charging all the wells, the installation of the explosive network and detonation of the block are carried out.

Таким чином, шляхом розташування зарядів ВР в місцях залягання корінних порід, а в місцях перерізу їх з пустотами - повітряних або інертних проміжків, можна домогтися їх рівномірного руйнування за рахунок використання посиленого поля напруг в зоні корінних порід і не допустити використання енергії вибуху на негативну роботу в зоні пустот (викиди блоків, розліт породи, підвищену сейсмічну дію вибуху).Thus, by placing explosive charges in the places where bedrock is located, and in the places where they intersect with voids - air or inert spaces, it is possible to achieve their uniform destruction due to the use of an increased voltage field in the zone of bedrock and prevent the use of explosion energy for negative work in the zone of voids (emissions of blocks, scattering of rock, increased seismic effect of the explosion).

Це дозволяє створити умови зустрічної детонації хвиль, в яких енергію вибуху направлено на роботу деформування у відповідності зі структурно-геологічним умовами масиву гірських порід і, як наслідок, сприятиме зменшенню викиду негабаритних окремостей, та зниженню сейсмічної дії вибуху, в зонах з пустотами, де відсутній заряд ВР.This makes it possible to create the conditions of counter-detonation of waves, in which the energy of the explosion is directed to the work of deformation in accordance with the structural and geological conditions of the massif of rocks and, as a result, will contribute to the reduction of the emission of oversized individual parts, and to the reduction of the seismic effect of the explosion, in zones with voids, where there is no BP charge.

Дослідження показали, що в результаті застосування даного способу підвищується рівномірність подрібнення, зменшується розмір негабариту, практично відсутні заколи в тил масиву, виключаються викиди гірської маси на верхню площадку уступу. Крім цього, зменшується сейсмічна дія вибуху та радіус зони, небезпечної по розльоту осколків породи.Studies have shown that as a result of the application of this method, the uniformity of grinding is increased, the size of the oversize is reduced, there are practically no cuts in the back of the massif, and emissions of rock mass to the upper platform of the escarpment are excluded. In addition, the seismic effect of the explosion and the radius of the zone, which is dangerous due to the scattering of rock fragments, are reduced.

Джерела інформації: 1. Патент Австралії Мо 488778, Кл. 89,9, 1977 р. 2. А.С. СССР Мо 946294, кл. Е21С37/100, 1979 р.Sources of information: 1. Patent Australia Mo 488778, Cl. 89.9, 1977. 2. A.S. USSR Mo 946294, cl. E21C37/100, 1979

3. Патент на изобретение Мо ІАР 03941. Способ разрушения массива разнопородньх горньх пород на пластовьїх месторождениях. // Норов Ю.Д.,, Мислибоев И.Т., Заийров Ш.Ш.3. Patent for the invention Mo IAR 03941. The method of destruction of a massif of different types of rock in layer deposits. // Norov Y.D., Myslibov I.T., Zaiyrov Sh.Sh.

Зарегистрирован в государственном реестре изобретений Республики Узбекистан 23.04.2009 г. (прототип)Registered in the state register invented by the Republic of Uzbekistan on April 23, 2009 (prototype)

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The method of explosive destruction of complex rock massifs, which includes drilling rows of wells with sequential charging of explosives, installation of air or inert gaps, filling in the mouth of the well and installation of an explosive network under the condition of instantaneous intra-well detonation, which is characterized by the fact that charging is carried out by placing charges of explosive substance in the places of bedrock above and below the void, further installation of detonators in each charge, and air or inert gaps are placed in the places of inclusion with voids or layers of soft rocks.

2. The method according to claim 1, which differs in that the places of intersection of bedrock with voids or layers of soft rocks are determined based on the data of the drilling speed of the well or the consumption of the power consumed by the rotary machine.

3. The method according to claim 1, which differs in that the lower detonator is initiated instantly, and the upper one - with a deceleration interval, which consists of the amount of time for which the detonation wave will pass from the lower to the upper detonator through the void. on her shi Z I neti rokiomegoyutegieetvetoyuyutoginegogsegaoseh 5