EA008615B1

EA008615B1 - Способ взрывания множества слоев или уровней горной породы

Info

Publication number: EA008615B1
Application number: EA200601055A
Authority: EA
Inventors: Джеффри Брент; Тапан Госвами
Original assignee: Орика Эксплоузивз Текнолоджи Пти Лтд.
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2007-06-29
Also published as: AU2012250274A1; MXPA06005935A; EP1687584A4; EA200601055A1; CA2545358C; CA2545358A1; WO2005052499A1; AU2012250274B2; AU2009202695A1; AU2004293486C1; AU2009202695A2; CN100504281C; AU2004293486B2; AU2017200419A1; CN1886635A; BRPI0416409A; US20070272110A1; EP1687584A1; US20130298795A1; ZA200603868B

Abstract

Способ взрывания множества слоев материала (3, 8, 40, 44) в поле взрыва (16), который уменьшает объем механической выемки, необходимый для вскрытия нижнего слоя материала. Способ включает применение рядов равноудаленных друг от друга шпуров (18, 20, 22, 24), которые проходят через все слои, и дополнительных промежуточных рядов шпуров (26, 28), которые проходят только через верхний слой (40). Каждый шпур запирается сверху материалом забивки и содержит один или более зарядов взрывчатого материала (46) и детонаторы (48) вместе с воздушными «зарядами» или инертной забойкой (45), разделяющими соседние заряды взрывчатых веществ (46). Детонаторы в слое (40) детонируют в очередности от ряда (18) назад, отбрасывая значительное количество взорванного материала из слоя (40) вперед за свободную поверхность (12) на дно (34). В том же взрывном цикле и в пределах секунд после горизонтального взрыва детонирует взрывчатый материал в слоях (42, 44) в виде вертикального (восстающего) взрыва, при котором материал в слоях (38, 42, 44) разбивается, но при этом минимально смещается или отбрасывается вперед. Слои (38, 44) могут быть каменноугольными пропластками, которые отделены прослойкой пустой породы (42) и покрыты слоем (40) вскрыши.

Description

Существующая в настоящее время практика проведения работ по открытой выемке каменного угля обычно включает отдельные циклы бурения и взрывания с целью взрывания отдельных слоев материала, такого как пустая порода, или «нагрузка» (вскрыша или прослойка пустой породы), и каменный уголь. Подобную же практику иногда осуществляют при добыче металлических руд и, где это уместно, настоящее изобретение будет описываться в терминах «извлекаемый минерал», распространяющийся как на каменный уголь, так и на металлические руды и другие ценные извлекаемые минералы. В случае металлических руд взрывы могут производиться в слоях, толщина которых часто диктуется не столько минералогическими образованиями, сколько требованиями оборудования. Однако описанные здесь принципы взрывания множества слоев могут быть применимы и в этом случае.

Как правило, слои вскрыши бурят и подрывают отдельно до нижележащего пласта извлекаемого минерала и/или до последующей прослойки(ек) пустой породы и пропластка(ов) извлекаемого минерала. В частности, при угледобывающих работах взрывы вскрыши могут проводиться в виде горизонтальных взрывов (отбрасывающих, перемещающих взрывов) с целью повышения производительности путем перемещения вскрыши к конечному положению отвала непосредственно в результате взрыва. После завершения выемки оставшейся части вскрыши извлекаемый нижележащий пропласток минерала пробуривают и взрывают в виде отдельной операции, обычно с совершенно другими параметрами структуры взрыва, которые в большей степени подходят для извлекаемого минерала. Аналогичным образом, последующие прослойки пустой породы под верхним пропластком(ами) извлекаемого минерала и последующий пропласток(ки) извлекаемого минерала обычно также пробуривают и взрывают в виде отдельных соответствующих взрывных циклов.

Несколько операций образуют так называемый «сквозной взрыв пропластков», посредством которого вскрыша и прослойка пустой породы пробуриваются и взрываются в одном взрывном цикле, при котором взрывается насквозь любой промежуточный пропласток или пропластки извлекаемого минерала(ов). Такие взрывы специально проектируются с целью минимизации горизонтального перемещения всего материала с целью того, чтобы избежать случайного разрыва пропластка или пропластков извлекаемого минерала, исключая лишь возможный разрыв в вертикальном направлении, но всегда преследуя цель свести к минимуму разбавление материалом пустой породы. Таким образом, удельные расходы взрывчатого вещества (ВВ) при сквозных взрывах пропластков обычно невелики и временное программирование инициирования взрыва, который создает перемещение материала вперед или в сторону, как это используется при горизонтальном взрыве, не применяется при сквозном взрыве пропластков. При традиционном сквозном взрыве пропластков задержки между соседними шпурами проектируются такими, чтобы они были одними и теми же для каждого взрываемого слоя. Часто сквозной взрыв пропластков используют там, где пропласток или пропластки извлекаемого минерала являются относительно тонкими, что позволяет производить последующую выемку таких пропластков без необходимости закладывания ВВ внутри горизонтов пропластков в поле взрыва.

Традиционный сквозной взрыв пропластков, или многослойный взрыв, описан (лишь в качестве примера) в следующих статьях:

Вште11 М.1.,1990. Пппоуабуе В1а8бпд РгасОсе а! Бапбк НШ Соа1 Сотрапу, Ргосеебшдк οί 1йе 16111 Аппиа1 СопТегепсе ои Ехр1о§1уе8 апб ВктФпд Тес11пк|ие Ог1апбо, Е1опба, ИБА, 1п1егиабопа1 Бос1е1у οί Ехр1оЧуе5 Епдшеега:

Сйцпд Б.Н. апб 1огдеп8оп, О.К. 1985., Сотри1ег Бемдп апб Ие1б Аррйсабоп οί БиЬ-Беат апб Ми1ИБеат В1а§18 ш Б!еер1у Б|рртд Соа1 Беатк, Ргосеебтдк οί 1йе Е1еуеп1й СопТегепсе оп Ехр1о§1уе8 апб В1ак!тд ТесЬшдие, Бап Б1едо, СаШогша, ИБА, 1п1ета1юпа1 Бос1е1у оТ Ехр1о§1уе8 Епдшеега: и

Опса Ехр1о81уе8, 1998. БаТе апб ЕШаеп! В1а811пд т БигТасе Соа1 Мтек, глава 10, стр. 156-159.

Как правило, в шахтах, где применяются сквозные взрывы пропластков, встречаются ситуации с крутопадающими или извивающимися угольными пропластками. Такие ситуации не благоприятствуют традиционной открытой разработке, в которой применяются горизонтальные взрывы вскрыши, так как вскрыша и уголь не образуют правильных пластов, которые могли бы взрываться отдельно с использованием традиционной структуры взрывов. Суть сквозных взрывов пропластков состоит в пробуривании длинных шпуров через разные слои вскрыши и угля. В этой операции является существенным установление местоположения угольных пропластков внутри шпура. В соответствии с местоположением угольных пропластков производится закладывание в шпуре зарядов ВВ. Уменьшенные или нулевые заряды ВВ применяют там, где шпуры пересекают угольные пропластки, целью чего является уменьшение повреждения и разрыва угольных пропластков.

Другой статьей, в которой описана нетрадиционная форма сквозных взрывов пропластков является статья ЬауЬоигпе КА., е! а1., Тйе ишцие сотЫпабоп оТ бп11шд апб Ыакбпд ргоЫетк Тасеб Ьу №\ν Уаа1 СоШегу, КБА, 95'¹' Аппиа1 Меебпд, Ре1го1еит Бос1е1у оТ С1М, 1993, Ыо.93, С1М, Монреаль. Согласно этой статье, многоярусное взрывание проводилось в более глубоких участках угольной шахты, откуда с помощью подземных работ предварительно было извлечено некоторое количество угля, с целью поддер

- 1 008615 жания в рамках требований проекта шумовых и вибрационных уровней, а также для того, чтобы минимизировать общее количество взрывов. В статье также описывается сквозной взрыв пропластков в участках шахты, откуда с помощью подземных работ предварительно было извлечено некоторое количество угля и между этими участками были оставлены целики угля. В статье утверждается, что хотя и предполагалось, что при взрывании целиков возникнет проблема с загрязнением угля, на практике серьезных проблем не возникло, и способ оказался весьма успешным. Кроме того, в статье отмечается, что теоретически предсказывалось, что улучшенные результаты и меньшее загрязнение угля могли бы быть обеспечены использованием временной задержки между зарядами у угольных целиков и зарядами в прослойке пустой породы, но были проведены испытания для проверки теории, которые не обнаружили никакого реального улучшения.

В корейской патентной заявке 2003009743 описывается способ взрывания множества слоев породы. Целью заявки является предложение более производительного способа для взрывания массы одной породы с контролированием вибрации и других эффектов взрыва на окружающую среду, таких как шум и распыление в воздухе породы, при установлении в качестве направления инициирования направления, в котором шум должен сводиться к минимуму. Чтобы достичь такого результата, массу породы делят на ряд ступеней при длине шпуров в первой ступени, определяемой выбором длины, которая соответствует минимуму пустой породы, длине шпуров во второй ступени вдвое большей длины шпуров в первой ступени и длине шпуров в третьей ступени втрое большей длины шпуров в первой ступени. В соответствии с очень специфической формулой предложены одинаковые расстояния между шпурами для каждого слоя, а порядок инициирования устанавливается, начиная от верхней части переднего ряда, после чего последовательно идут нижняя часть переднего ряда, верхняя часть следующего ряда, нижняя часть этого ряда и т.д. Количество ВВ на каждой ступени может варьировать с целью достижения одного и того же взрывного эффекта во всех шпурах.

Было бы очень полезно создать способ взрывания, который мог бы повысить общую производительность добычи путем создания возможности совместного взрывания нескольких слоев материала в рамках единого цикла бурения, закладки ВВ и взрывания более производительным образом, чем это обеспечивается в настоящее время традиционными способами взрывания, включающими сквозной взрыв пропластков, что и является целью настоящего изобретения.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается способ взрывания множества слоев материала в поле взрыва при открытой добыче извлекаемого минерала, причем поле взрыва включает первый массив материала, содержащий, по меньшей мере, первый слой материала, и второй массив материала, содержащий, по меньшей мере, второй слой материала, над первым массивом материала, причем поле взрыва имеет по меньшей мере одну свободную поверхность на уровне второго массива материала, при этом способ включает бурение шпуров в поле взрыва через второй массив материала и, по крайней мере, для некоторых шпуров, по крайней мере, в первый массив материала, закладывание ВВ в шпуры с последующим подрывом ВВ в шпурах в едином цикле бурения, закладки ВВ и взрывания, по крайней мере, первого и второго массивов материала, при этом первый массив материала подвергается вертикальному взрыву в указанном едином цикле, а указанный второй массив материала подвергается горизонтальному взрыву в указанном едином цикле, в результате чего, по крайней мере, значительная часть второго массива материала отбрасывается от поля взрыва за пределы положения указанной по меньшей мере одной свободной поверхности.

В контексте настоящего изобретения, если не оговорено особо или не является очевидным, выражение «слои» (или его вариации типа «слой») подразумевает заранее выбранную область или зону в пределах поля взрыва. В том случае, когда поле взрыва включает геологический слой в основном одного материала, слой будет соответствовать предопределенной области в пределах материала, причем границы области будут определяться предполагаемыми последствиями взрыва в материале. Например, при карьерных взрывах может потребоваться произвести горизонтальный взрыв в верхней области материала, в то время как другая (нижележащая) область подвергается вертикальному взрыву. В этом случае слои разграничивают искусственно: не как физически различные пласты взрываемого материала, а на основании предполагаемых последствий взрыва.

В том случае, когда поле взрыва включает несколько пластов материала с различными характеристиками, слои обычно будут соответствовать пластам, так как последствия взрыва, которые имеют отношение к настоящему изобретению, в этом случае, как правило, специфичны для каждого индивидуального пласта. Например, поле взрыва может включать проходящий под вскрышей угольный пропласток (пласт). В этом простом случае слои соответствуют, соответственно, пластам угля и вскрыши. Первый аспект изобретения будет описан более детально со ссылками на пласты материала, но он не ограничивается этим.

В одном из воплощений первого аспекта способ включает взрывание множества пластов материала, включая первый массив материала, содержащий по меньшей мере первый пласт материала, и второго массива материала, содержащий, по меньшей мере, пласт вскрыши над первым массивом материала. Настоящее изобретение, таким образом, предлагает в этом варианте его воплощения способ взрывания множества пластов материала, включая первый массив материала, содержащий по меньшей мере первый

- 2 008615 массив материала и второй массив материала, содержащий, по меньшей мере, пласт вскрыши под первым массивом материала в поле взрыва, имеющем по меньшей мере одну свободную поверхность на уровне второго массива материала, при этом способ включает бурение шпуров в поле взрыва через второй массив материала и, по крайней мере, для некоторых шпуров, по крайней мере, в первый массив материала, закладывание ВВ в шпуры с последующим подрывом ВВ в шпурах в едином цикле бурения, закладки ВВ и взрывания, по крайней мере, первого и второго массивов материала, причем первый массив материала подвергается вертикальному взрыву в указанном едином цикле, а указанный второй массив материала подвергается горизонтальному взрыву в указанном едином цикле, в результате чего, по крайней мере, значительная часть второго массива материала отбрасывается из поля взрыва за пределы положения указанной выше по меньшей мере одной свободной поверхности.

В более общем случае для разных слоев материала получают различающиеся последствия взрыва, в частности в первом аспекте изобретения достигается различное перемещение материала вперед. В одном из своих воплощений первый аспект изобретения включает применение взрывов, которые объединяют структуру горизонтального взрыва для вышележащей вскрыши со структурой одного или более вертикальных взрывов для нижележащей прослойки пустой породы и/или пропластков извлекаемого минерала в едином цикле бурения, закладки ВВ и взрывания (называемом далее в некоторых случаях «единый цикл»). Благодаря этому вся предназначенная для взрыва масса материала, включая, например, вскрышу, прослойку пустой породы и извлекаемый минерал, может быть пробурена, загружена взрывчаткой и инициаторами и подорвана по существу в одной операции.

Для достижения нужного отброса второй массив материала включает свободную поверхность, за пределы которой может происходить отброс материала. В этом аспекте изобретения свободная поверхность проходит, по крайней мере, частично и преимущественно в основном, т.е. более чем на 50%, над толщей второго массива материала. В некоторых случаях может оказаться предпочтительным, чтобы свободная поверхность не проходила в первый массив материала, поскольку это может способствовать защите первого массива материала от влияния горизонтального взрыва второго массива материала. В этом случае часть второго массива материала окажется над первым массивом материала в направлении предполагаемого отброса, обусловленного горизонтальным взрывом. Эта часть второго массива материала может с пользой служить буфером для первого массива материала, защищая его таким образом от какого-либо нежелательного эффекта, например обсыпания, которое в противном случае могло бы произойти в результате горизонтального взрыва. Ниже описаны и другие возможности для создания такого рода буферирования.

Значительное повышение производительности может быть достигнуто при горизонтальном взрыве вскрыши, в то время как в настоящее время вскрышу взрывают вертикальным способом с помощью традиционного сквозного взрывания. Любой отброс вскрыши в конечное положение отвала, полученное при использовании способа согласно изобретению, приводит к соответствующему непосредственному повышению производительности. В рамках настоящего изобретения выражение, по крайней мере, значительная часть второго массива материала» означает не менее 10% второго массива материала. Предпочтительное минимальное количество, отброшенное при традиционно спроектированном горизонтальном взрыве составляет преимущественно по меньшей мере 15% и более предпочтительно по меньшей мере 20%, в то время как обычно горизонтальное взрывание может достигать отброса в 25% или более. Напротив, для вертикальной составляющей взрыва из поля взрыва отбрасывается очень мало (если отбрасывается сколько-нибудь вообще) первого массива материала.

Выигрыш в производительности в первом аспекте изобретения достигается также за счет сокращения циклов бурения, закладки ВВ и взрывания. Это уменьшает необходимость в отдельных операциях: пескоструйная очистка, обследование пробуренной скважины и установка бурильного оборудования, закладка ВВ и подрыв заряда в процессе осуществления добычи. В частности, исключается необходимость в специальном оборудовании для бурения и дозирующего оборудования, обычно используемых в отдельных циклах бурения, закладки ВВ и взрывания пропластков минералов. Кроме того, промежуточные извлекаемые пропластки минералов, для которых ранее могло бы быть необходимо отдельное взрывание, можно не взрывать вообще, поскольку вместо этого они в существенной степени разбиваются действующей снизу вертикальной составляющей взрыва.

Кроме того, с помощью первого аспекта изобретения может быть также облегчен контроль за скважиной, поскольку отпадает необходимость в установлении уступа до того, как будет произведен отдельный взрыв извлекаемого минерала. Поскольку отдельные взрывы извлекаемого минерала обычно происходят в основаниях таких уступов, эти взрывы могут повредить уступы и привести к невозможности добычи из скважины извлекаемого минерала. При этом более быстрый доступ к извлекаемому минералу, обеспечиваемый первым аспектом изобретения, поскольку в этом случае не требуется отдельного цикла бурения, закладки ВВ и взрывания, в известной степени снижает вероятность отказов скважины в отношении извлекаемого минерала до его удаления.

Второй массив вышележащего материала может в основном состоять из пласта вскрыши, т. е. в основном только из вскрыши, в то время как первый массив материала преимущественно содержит извлекаемый минерал в одном или более пластах и прослойку пустой породы в случае двух или более пластов

- 3 008615 извлекаемого минерала. Однако это не является существенным, поскольку первый аспект изобретения может быть применен и к другим комбинациям слоев материала. Такие случаи могут включать несколько слоев вскрыши и распределенные между ними слои извлекаемого минерала. Различающиеся структуры и последствия взрывов в случае множества слоев могут определяться различными комбинациями и последовательностями описанного здесь общего случая для двух слоев. В одном из возможных сценариев между первым и вторым массивами может лежать третий массив материала, который может содержать один или более пластов пустой породы и/или извлекаемого минерала. Такой третий массив материала может быть подвергнут, например, горизонтальному взрыву в указанном едином цикле со структурой и/или последствиями, которые отличны от структуры и/или последствий взрыва для второго массива материала. Например, в едином цикле третий массив материала мог бы быть отброшен на большее или меньшее расстояние по сравнению со вторым массивом материала. Можно также допустить, что над вторым массивом материала лежит еще один массив материала, который мог бы содержать пласт пустой породы или извлекаемого минерала, и, он подвергается вертикальному взрыву, второй массив материала подвергается горизонтальному взрыву.

Различия в структуре взрыва в едином цикле в массивах материала могут быть продиктованы различиями в свойствах породы, таких как твердость, качество и то, является ли он извлекаемым минералом или нет, а также необходимостью обеспечения вертикального взрыва, по крайней мере, в первом массиве материала и горизонтального взрыва, по крайней мере, во втором массиве материала. Особенности структуры взрыва, которые могут различаться для массивов материала, включают расположение шпуров, тип взрывчатого вещества, конфигурацию закладки, массу, удельный расход взрывчатого вещества, забойку шпуров, буферирование первого массива материала и согласование по времени инициирования взрыва.

Шпуры в поле взрыва обычно располагают в виде множества рядов, проходящих в основном параллельно по меньшей мере одной свободной поверхности, а главным параметром, позволяющим получить различные последствия в разных массивах материала в поле взрыва, являются различные задержки между шпурами и между рядами при взрывах в разных массивах. Различные последствия в способе согласно первому аспекту изобретения определяются отношением горизонтальных взрывов к вертикальным взрывам, но могут оказаться желательными и другие характерные последствия. К числу таких других характерных последствий относится дробление материала. Например, часто для повышения производительности выемки требуется достижение мелкого дробления материала вскрыши. Напротив, часто бывает необходимо получение более крупного дробления с большим количеством «кускового» материала в извлекаемом минерале, в частности в случае каменного угля и железной руды. Эти требования могут оказаться противоположными для других минералов. Например, при работе с металлсодержащими рудами или золотом может потребоваться получение более мелкого дробления в пластах минерала по сравнению с пластами пустой породы. Это повысит производительность последующих операций измельчения руды.

Таким образом, согласно второму аспекту изобретения предлагается способ взрывания множества слоев материала в поле взрыва при открытой добыче извлекаемого минерала, причем поле взрыва включает первый массив материала, содержащий по меньшей мере первый слой материала, и второй массив материала, содержащий по меньшей мере второй слой материала, над первым массивом материала, при этом способ включает бурение рядов шпуров через второй массив материала и, по крайней мере, для некоторых шпуров, по крайней мере в первом массиве материала, закладывание ВВ в шпуры с последующим подрывом ВВ в шпурах в едином цикле бурения, закладку ВВ и взрывание по крайней мере первого и второго массивов материала, причем второй массив материала подвергается взрыву с отличающейся структурой, включающей для указанных, по крайней мере, некоторых шпуров с ВВ как в первом, так и во втором массивах материала, по крайней мере, различные длительности задержки между соседними рядами шпуров и/или различные длительности задержки между шпурами в любом одном ряду по сравнению с первым массивом материала, результатом чего является отличие последствий взрыва во втором массиве материала от последствий взрыва в первом массиве материала.

Во втором аспекте изобретения выражение «слои» (и их вариации) имеет то же специальное значение, как описано выше в отношении первого аспекта изобретения.

Упоминание «между шпурами» относится к шпурам в любом одном ряду шпуров. Расстояние между шпурами в любом одном ряду известно как «интервал». Расстояние между рядами шпуров известно как «нагрузка» и эта нагрузка обычно меньше интервала. Обычно, когда поле взрыва имеет свободную поверхность, ряды шпуров расположены в основном параллельно свободной поверхности. Шпуры в любом одном из рядов не обязательно должны быть строго выровнены и могут отклоняться один от другого или от соседних шпуров в соседних рядах.

В одном из воплощений этого второго аспекта способ включает взрывание нескольких пластов материала, включающих первый массив материала, содержащий по меньшей мере первый пласт материала, и второй массив материала, содержащий, по меньшей мере, пласт вскрыши над первым массивом материала. Настоящее изобретение предлагает, таким образом способ взрывания множества пластов материала, включающих первый массив материала, содержащий, по меньшей мере, первый пласт материала, и второй массив материала, содержащий, по меньшей мере, пласт вскрыши над первым массивом материа

- 4 008615 ла, причем этот способ включает бурение рядов шпуров через второй массив материала и, по крайней мере, для некоторых шпуров по крайней мере в первом массиве материала, закладывание ВВ в шпуры с последующим подрывом ВВ в шпурах в едином цикле бурения, закладку ВВ и взрывание по крайней мере первого и второго массивов материала, при этом второй массив материала подвергается взрыву с отличающейся структурой, включающей для указанных, по крайней мере, некоторых шпуров с ВВ как в первом, так и во втором массивах материала, различные длительности задержки между соседними рядами шпуров и/или различные длительности задержки между шпурами в любом одном ряду по сравнению с первым массивом материала, результатом чего является отличие последствий взрыва во втором массиве материала от последствий взрыва в первом массиве материала.

Второй массив материала может состоять в основном из пласта вскрыши. В этом случае как в первом, так и во втором аспектах изобретения ВВ во втором массиве материала обычно отделены расстоянием от дна второго массива материала. Как описано со ссылками на первый аспект, во втором аспекте изобретения, между первым и вторым массивами материала может располагаться третий массив материала, включающий по меньшей мере один пласт пустой породы и/или извлекаемого минерала, причем этот третий массив материала подвергается взрыву в едином цикле со структурой, отличной от структуры взрыва, которому подвергается первый и/или второй массив материала в указанном едином цикле.

В варианте осуществления взрывания множества пластов в соответствии с первым или вторым аспектами изобретения первый массив материала может содержать по меньшей мере два пласта извлекаемого минерала и между ними по меньшей мере один пласт прослойки пустой породы. В этом случае ВВ в первом массиве материала обычно размещают только по меньшей мере в одном пласте прослойки пустой породы. ВВ в прослойке пустой породы при этом обычно отделены расстоянием от пластов извлекаемого минерала. В этом воплощении шпуры, как правило, не пробуривают в самые нижние пласты извлекаемого минерала в первом массиве материала. ВВ в каждом из, по крайней мере, нескольких шпуров в прослойке пустой породы могут быть размещены в виде основной колонны зарядов ВВ и относительно небольшого заряда ВВ, находящегося на некотором расстоянии от основной колонны и ниже ее. В этом случае относительно небольшой заряд ВВ обычно подрывают с задержкой, отличной от задержки для основной колонны.

В любом из двух аспектов изобретения не требуется, чтобы все шпуры во втором массиве материала проходили в первый массив материала. Любой шпур, который не проходит в первый массив материала, может (но не обязательно) доходить до дна второго массива материала, и выражение «через второй массив материала» следует понимать соответствующим образом.

Во втором аспекте изобретения и в зависимости от желаемого различия в последствиях взрыва между массивами материала поле взрыва может не иметь свободной поверхности или же может иметь частичную свободную поверхность.

Как было отмечено выше, характерными последствиями во втором аспекте изобретения могут быть горизонтальный взрыв во втором массиве материала и вертикальный взрыв в первом массиве материала. В целях удобства второй аспект изобретения далее будет описываться с принятием в расчет этих различных последствий. В этом случае, чтобы получить отброс второго массива материала, второй массив материала имеет связанную с ним свободную поверхность в предполагаемом направлении отброса. Другие описанные выше особенности первого аспекта изобретения могут также применяться индивидуально или в сочетании со вторым аспектом изобретения и наоборот.

В другом воплощении любого из двух аспектов изобретения ВВ в каждом, по крайней мере, из нескольких шпуров во втором массиве материала могут быть размещены в виде основной колонны заряда ВВ и относительно небольшого заряда ВВ, находящегося на расстоянии от основной колонны и ниже ее. В этом случае относительно небольшой заряд ВВ обычно подрывается с задержкой, отличной от задержки для основной колонны.

Взрывчатые вещества в шпурах в первом массиве материала могут быть инициированы с обратной стороны взрыва (удаленной от свободной поверхности) в направлении к фронту взрыва (примыкающему к месту свободной поверхности).

Имеется также возможность того, что ВВ в шпурах в одном или обоих, первом и втором, массивах материала могут иметь точку инициирования, удаленную от краев поля взрыва. Возможно, кроме того, чтобы взрыв в упомянутом одном или обоих, первом и втором, массивах материала мог распространяться по множеству направлений от указанных точек инициирования. При некоторых обстоятельствах возможно также изменение направления взрыва на обратное, таким образом, подрыв некоторых пластов от задней стороны взрыва к передней (свободной поверхности), а некоторых - в противоположном направлении. В первом массиве материала это может быть выполнено, например, для улучшения буферирования этого массива, как обсуждается ниже.

В одном из воплощений первого или второго аспектов поле взрыва имеет свободную поверхность на уровне второго массива материала, а ВВ в шпурах во втором массиве материала, примыкающих к задней стороне взрыва (удаленной от свободной поверхности) инициируются перед инициированием ВВ в шпурах второго массива материала, расположенных перед ними (ближе к свободной поверхности). Это может быть выполнено для увеличения окончательной высоты отбитой породы на задней стороне взры

- 5 008615 ва, так что здесь может не происходить никакого существенного отброса этой части второго массива материала. Это может привести к более эффективной работе бульдозера или скребкового экскаватора и увеличить производительность при снижения требований к скребковому экскаватору.

В еще одном из воплощений первого или второго аспектов в указанном едином цикле, для каждого шпура с ВВ в обоих массивах материала, взрыв в первом массиве материала инициируется после инициирования взрыва во втором массиве материала. Запаздывание между инициированием взрыва во втором массиве материала и инициированием взрыва в первом массиве материала обычно составляет примерно 40 с или меньше, предпочтительно в пределах приблизительно от 500 до 25000 мс. В альтернативном варианте воплощения первого или второго аспектов для каждого шпура с ВВ в обоих массивах материала, в указанном едином цикле взрыв в первом массиве материала инициируют до инициирования взрыва во втором массиве материала.

В первом аспекте изобретения характерные признаки различных структур взрыва, позволяющие получать горизонтальный взрыв во втором массиве материала и вертикальный взрыв в первом массиве материала, могут быть выбраны из одного или более следующих признаков: схема шпура, тип ВВ, плотность ВВ, конфигурация закладки ВВ в шпурах, масса ВВ, удельный расход ВВ, забойка шпуров, буферирование и временное согласование инициирования взрыва.

При расположении шпуров в поле взрыва в виде множества рядов, проходящих в основном параллельно по крайней мере одной свободной поверхности, для указанных, по крайней мере, некоторых шпуров с ВВ как в первом, так и во втором массивах материала, взрыв в первом массиве материала может иметь задержки между шпурами в любом ряду и/или между соседними рядами, которые отличны от задержек взрыва во втором массиве материала.

Во втором аспекте изобретения признаки характерной структуры взрыва, отличающие взрыв во втором массиве материала от взрыва в первом массиве материала, могут быть дополнительно выбраны из одного или более следующих признаков: схема шпура, тип ВВ, плотность ВВ, конфигурация закладки ВВ в шпурах, масса ВВ, удельный расход ВВ, забойка шпуров и буферирование.

Например, когда взрывание предназначено для добычи каменного угля и вторым массивом материала является вскрыша, для горизонтального и вертикального взрывов соответственно могут быть применены следующие параметры структуры взрыва.

Структура «горизонтального взрыва» может иметь (но не ограничивается этим) удельные расходы ВВ в пределах от 0,1 до 1,5 кг/м³ (масса ВВ на единицу объема породы обычно 0,4-1,5 кг/м³). Интервалы и нагрузки между шпурами в пределах от 2 до 20 м (как правило, 5-15 м), глубина шпуров в пределах от 2 до 70 м и любой тип ВВ, плотность или конфигурации закладки, используемые при обычных взрывных работах, например с использованием смесей нитрата аммония с дизельным топливом (ΆΝΕΘ), плотности в пределах от 0,1 до 1,5 г/см³ и закачиваемые в массе, заливаемые, упакованные или помещенные в патроны ВВ. Задержки между шпурами могут быть в пределах от 0 до 40000 мс, преимущественно от 0 до 100 мс, более предпочтительно от 0 до 45 мс и, как правило, от 1 до 30 мс, а задержки между рядами могут быть в пределах от 0 до 40000 мс, преимущественно от 0 до 2000 мс и, как правило, от 30 до 500 мс. Часть шпуров, предназначенных для «горизонтальных взрывов», обычно подрывают раньше части шпуров, предназначенных для «вертикальных взрывов», при разнице во времени в пределах от 0 до 40000 мс, преимущественно от 0 до 30000 мс, более предпочтительно от 100 до 25000 мс и, как правило, от 500 до 5000 мс. Структура «горизонтального взрыва» имеет преимущественно полную или частичную свободную поверхность и перед ней в значительной степени открытое пустое пространство, что позволяет материалу отбрасываться в пустое пространство.

Структура «вертикального» взрыва может иметь (но не ограничивается этим) удельные расходы ВВ в пределах от 0,02 до 1,5 кг/м³ (масса ВВ на единицу объема породы - но, как правило, в пределах от 0,05 до 0,8 кг/м³ и иногда ограничена до 0,05-0,4 кг/м³), интервалы между шпурами и нагрузки в пределах от 2 до 20 м (как правило, 3-15 м), глубина шпуров в пределах от 2 до 70 м и любой тип ВВ, плотность или конфигурации закладки, используемые при обычных взрывных работах, как указано выше для горизонтального взрыва. Задержки между шпурами могут быть в пределах от 0 до 40000 мс, преимущественно от 0 до 1000 мс, более предпочтительно от 0 до 200 мс и, как правило, от 10 до 100 мс, а задержки между рядами могут быть в пределах от 0 до 40000 мс, преимущественно от 0 до 2000 мс, более предпочтительно от 10 до 400 мс и, как правило, от 20 до 200 мс.

Хотя между взрывами в первом и втором массивах в едином цикле была определена максимальная задержка в 40 с (для каждого шпура с ВВ в обоих массивах материала), она обычно ограничена только имеющейся в наличии технологией инициирования и может быть даже больше, будучи эффективной без ограничений, в соответствии с изобретением. Например, задержка может составлять несколько минут, часов или суток.

В одном из вариантов осуществления вышеуказанного примера более высокие удельный расход и закладывание ВВ во втором массиве материала, подвергаемом горизонтальному взрыву, могут быть в пределах от 0,3 до 1 кг, преимущественно от 0,4 до 1 кг ВВ на 1 м³ породы в сравнении с 0,01-0,8 кг, преимущественно 0,01-0,5 кг ВВ на 1 м³ породы в первом массиве материала, подвергаемом вертикальному взрыву. Схема шпуров в поле взрыва может иметь большее число шпуров во втором массиве мате

- 6 008615 риала, чем в первом массиве материала. Вследствие этого некоторые из шпуров во втором массиве материала могут не доходить до первого массива материала или даже до дна второго массива материала. Первый массив материала может иметь более инертные заряды, полученные с помощью забойки или воздушных зарядов, и/или за счет использования ВВ с более низкой энергией/плотностью, по сравнению со вторым массивом материала. Во втором массиве материала задержки взрыва между шпурами могут быть короче (как правило, от 0 до 3 мс на интервал 1 м) по сравнению с первым массивом материала (как правило, более 3 мс на интервал 1 м), а задержки взрыва между рядами во втором массиве материала могут быть больше (например, более 5 мс на 1 м нагрузки и, как правило, более 10 мс/м) по сравнению с первым массивом материала (как правило, менее 10 мс/м нагрузки). Задержка между горизонтальным взрывом во втором массиве материала и вертикальным взрывом в первом массиве материала может быть такой, как обсуждалось выше. В другом варианте временное согласование инициирования взрыва в колоннах взрывных зарядов в каждом массиве материала может различаться из-за использования множества детонаторов в колоннах в обоих массивах материала с различными временами задержки между срабатыванием детонаторов в каждом массиве или из-за использования множества детонаторов в колонне только в одном из массивов, при этом взрывные заряды в массиве имеют только один детонатор на каждую колонну. С целью получения различных результатов, таких как включение породы в пласт и дробление, детонаторы могут быть также расположены в различных точках колонны, т. е. близко к верху, центру или дну.

Таким образом, в одном из предпочтительных воплощений первого аспекта изобретения и, в соответствии со вторым аспектом изобретения, для указанных, по меньшей мере, некоторых шпуров с ВВ как в первом, так и во втором массивах материала, в первом массиве материала временное согласование инициирования взрыва между шпурами в одном ряду и между рядами (между соседними рядами) может отличаться от временного согласования инициирования взрыва для второго массива материала. При таком различном временном согласовании инициирования взрыва между шпурами в одном ряду и между рядами первый массив материала может быть также подорван значительно позже, чем второй массив материала, например с разницей порядка сотен миллисекунд или даже более 10 с, что создает возможность перемещения второго массива материала в сторону (при горизонтальном взрыве) перед подрывом первого массива материала. Однако в некоторых случаях может оказаться желательным подорвать первый массив материала перед вторым массивом материала, в частности, если требуется использовать второй массив материала в качестве буфера, по крайней мере, для части взрыва в первом массиве материала в вертикальном направлении.

В первом аспекте настоящего изобретения и во втором аспекте, если второй массив материала подвергается горизонтальному взрыву, первый массив материала может быть буферирован в направлении выброса, определяемом горизонтальным взрывом второго массива материала, как здесь описано. Буферирование, по меньшей мере, частично может быть обеспечено материалом из второго массива материала, выброшенного в горизонтальном взрыве в указанном едином цикле. В этом варианте осуществления изобретения часть второго массива материала, обеспечивающая буферирующий материал для первого массива материала, обычно примыкает, по меньшей мере, к свободной поверхности и разделена на слои соответствующими зарядами ВВ в шпурах в указанной части второго массива материала, и все заряды ВВ в любом одном слое указанной части подрываются раньше, чем любой заряд в слое указанной части под указанным одним слоем.

Может оказаться выгодным обеспечить какой-либо буферирующий материал на уровне или выше первого массива материала, в частности, когда первый массив должен быть подвергнут вертикальному взрыву в соответствии с первым аспектом изобретения. Буферирующий материал обычно следует располагать вплотную к свободной поверхности второго массива материала. При таком расположении первый массив материала буферируется в направлении отброса, определяемом горизонтальным взрывом второго массива материала. Цель этого состоит в том, чтобы буферирующий материал защищал первый массив материала от действия горизонтального взрыва второго массива материала. Этим путем буферирующий материал может быть использован для сведения к минимуму или предотвращению обсыпания материала из первого массива материала в результате горизонтального взрывания второго массива материала.

Буферный материал может включать ранее взорванный или привезенный материал, который помещают надлежащим образом перед взрыванием согласно настоящему изобретению. В этом случае буферный материал может быть доставлен к месту взрывов грузовым автомобилем и размещен с помощью подходящего (землеройного) оборудования. Альтернативно, как обсуждалось выше, буферный материал, по крайней мере, частично включает материал, отброшенный из второго массива материала при горизонтальном взрыве указанного единого цикла. В этом воплощении способ согласно изобретению может включать первичное взрывание, как часть единого цикла, передней части второго массива материала, примыкающего к его свободной поверхности, вследствие чего материал падает перед и над первым массивом материала, создавая буфер. Эта передняя часть может характеризоваться структурой взрыва (например, удельным расходом ВВ, заряжением и/или временным согласованием инициирования взрыва), которая не отбросит ее слишком далеко, а лишь позволит ей упасть со стороны свободной поверхности и занять подходящее положение перед и над первым массивом материала. Вслед за первичным взрывом

- 7 008615 после определенной задержки может последовать основной горизонтальный взрыв второго массива материала. Указанная задержка может, например, доходить до 1 с или же быть значительно больше 1 с.

Когда для обеспечения буферирующего материала используется передняя часть второго массива материала, переднюю часть не обязательно пробуривать на всю глубину второго массива. Альтернативным образом, переднюю часть можно разделить на слои соответствующими зарядами ВВ в шпурах в указанной части второго массива материала, где все заряды ВВ в любом одном слое указанной части могут быть подорваны раньше любого из зарядов в слое указанной части, расположенных ниже указанного одного слоя.

Как было отмечено выше, может оказаться полезным инициировать ВВ в шпурах в первом массиве материала от задней стороны взрыва (удаленной от свободной поверхности) в сторону фронта взрыва (примыкающего к свободной поверхности), когда для обеспечения буферирования первого массива используется второй массив материала. В одном из воплощений горизонтальный взрыв второго массива может быть произведен традиционным образом и прослойка пустой породы первого массива может подрываться вскоре после последнего шпура горизонтального взрыва, будучи инициированной от задней части взрыва в сторону фронта. Временное согласование инициирования взрыва прослойки пустой породы первого массива выбирают таким, чтобы во время подрыва первых рядов отброшенный материал сверху все еще оставался в воздухе, а ряды у фронта взрыва подрывались после того как буферирующий материал от горизонтального взрыва соберется впереди взрыва. Вертикальный рельеф взрыва прослойки пустой породы первого массива позволяет облегчить выемку прослойки пустой породы, при сохранении управляемого горизонтального перемещения вертикального взрыва. Контролируемое перемещение и расположение материала из второго массива позволяет производить взрывание представляющего экономический интерес минерала, осуществляя строгий контроль за его перемещением, что приведет к уменьшению потерь и разбавлению.

Когда необходимо свести к минимуму разрушение пропластка извлекаемого минерала, а пропласток расположен рядом с одним или более другими пластами (например, пустой породы), которые необходимо в значительной степени разрушить и сдвинуть с помощью взрыва, заряжение ВВ, над и/или под пропластком извлекаемого минерала, должно быть значительно уменьшено или вообще устранено путем применения инертного забойного материала или воздушных прослоек. Таким образом, в некоторых шпурах ВВ могут быть заложены в конкретные горизонты, в то время как в других горизонтах ВВ будут заложены лишь в небольшом количестве, либо вообще не заложены. Может также оказаться целесообразным бурить шпуры в разных горизонтах с различным расположением, благодаря чему в особых горизонтах могут быть достигнуты более высокие удельные расходы ВВ путем прорытия в них большего числа шпуров и наоборот, как это обсуждалось выше. В том случае, когда имеются два или более пластов извлекаемого минерала, шпуры, или некоторые из них, могут не пробуриваться до самого нижнего пласта извлекаемого минерала. С помощью изобретения могут быть использованы и другие способы уменьшения повреждения пропластков минерала. В их число входит применение в минерале или около него низкоплотных ВВ и/или продуктов с более низкой энергией. Могут быть также использованы и другие способы, такие как «слабая раскладка», в которой ВВ в каждом, по крайней мере, из нескольких шпуров во втором массиве материала размещены в виде основной колонны зарядов ВВ и относительно небольшого заряда ВВ, находящегося на расстоянии и ниже основной колонны. Предпочтительно, чтобы небольшой заряд ВВ располагался непосредственно над минералом и подрывался с задержкой, отличающейся от задержки для основной колонны ВВ во вскрыше.

В конкретных воплощениях осуществления способа изобретения, описанного выше, может быть использован любой один или несколько признаков из следующих:

заряды ВВ во втором массиве материала отделены расстоянием от дна второго массива материала;

когда первый массив материала содержит два пласта извлекаемого минерала и между ними по меньшей мере один прослоечный пласт пустой породы, ВВ в первом массиве материала размещают только по меньшей мере в одном прослоечном пласте пустой породы;

ВВ в прослойке пустой породы могут быть отделены расстоянием от пластов извлекаемого минерала в первом массиве материала;

шпуры можно не бурить в самых нижних пластах извлекаемого минерала в первом массиве материала;

ВВ в каждом, по крайней мере, из нескольких шпуров в прослойке пустой породы могут быть размещены в виде основной колонны заряда ВВ и относительно небольшого заряда ВВ, находящегося на расстоянии и ниже основной колонны;

относительно небольшой заряд ВВ подрывают с задержкой, отличной от задержки основной колонны.

Предпочтительно, чтобы закладыванию ВВ и взрыванию в едином цикле согласно любому аспекту изобретения предшествовал каротаж шпуров для установления местоположения любого пласта извлекаемого минерала в каждом шпуре. Точная локализация пластов минерала и, следовательно, соответствующих ВВ и/или колонн с инертной загрузкой может быть облегчена при использовании геофизических методов, включая такие методы как гамма-каротаж. Предпочтительно, чтобы с помощью каротажа были

- 8 008615 получены трехмерные геометрические модели пород и пластов минерала, и они могут использоваться совместно с компьютерными моделями взрыва с целью оптимизации конфигураций закладки ВВ.

Предпочтительно, чтобы в способе изобретения была использована система электронных детонаторов замедленного действия, которая бы предпочтительно обеспечивала характеристики всего фронта горения, точности задержки и маневренности. Электронные детонаторы с точно программируемыми задержками существенно облегчат установку требующихся длительностей задержки для шпуров между рядами и/или для шпуров в одном ряду согласно второму аспекту изобретения. Одним из подходящих электронных детонаторов для применения в настоящем изобретении являются детонаторы ί-кои™ (Опса). Электронные детонаторы могут иметь проводную связь или быть беспроводными. Использование беспроводных детонаторов может обеспечить очень продолжительные задержки между взрывами в первом и втором массивах и/или между пластами в массивах, как это описано выше, но всегда в рамках единого цикла: бурение, закладка ВВ и взрывание.

Однако способ изобретения мог бы быть осуществлен и с пиротехническими детонаторами замедленного действия: либо пиротехническими детонаторами замедленного действия с неэлектрически инициируемой ударной трубкой, либо пиротехническими детонаторами замедленного действия с электрически инициируемой ударной трубкой. Для достижения либо первого, либо второго аспекта изобретения могут быть использованы два варианта подключения инициирования с помощью пиротехнического детонатора, которые описаны ниже в качестве примера.

Первый вариант неэлектрической детонации включает применение пиротехнических задержек для шпуров в первом массиве материала, которые продолжительнее пиротехнических задержек для шпуров, используемых во втором массиве материала, но при использовании одного набора поверхностных инициаторов предшествующего уровня техники. Это бы обеспечило разделение во времени взрывов в двух массивах, но при этом каждый взрыв в каждом массиве в основном имел бы одну и ту же номинальную задержку между шпурами в разных рядах и между шпурами в одном ряду. Горизонтальный взрыв (взрывы) во втором массиве материала можно было бы получить с помощью соответствующих проектных параметров, включающих удельный расход (расходы) ВВ и использование по существу свободных поверхностей для обеспечения значительной доли взрываемого материала, выброшенного в пустое пространство, расположенное перед взрывом. И наоборот, вертикальный взрыв (взрывы) в первом массиве материала можно было бы получить с помощью соответствующих проектных параметров, включая удельный расход (расходы) ВВ и наличие буферирования, например из материала верхних слоев.

Второй вариант неэлектрической детонации включает применение пиротехнических задержек для шпуров в первом массиве материала, которые продолжительнее пиротехнических задержек шпуров, применяемых во втором массиве материала, и использование при этом множества рядов поверхностных инициаторов, где каждая группа поверхностных инициаторов соотнесена с задержками для шпуров в соответствующем взрываемом пласте. Это позволило бы разделять по времени взрывы в отдельных массивах и обеспечило бы различные задержки между шпурами в одном ряду и между рядами в каждом взрываемом слое, приводя, таким образом, к достижению второго аспекта изобретения. Что касается первого варианта, горизонтальный взрыв (взрывы) мог бы быть облегчен за счет свободных поверхностей, в то время как вертикальные взрывы могут быть облегчены за счет буферирующего материала, например из второго массива.

В международной патентной заявке заявителя АО 01/057707, опубликованной 25 июля 2002 г. (и соответствующей заявке США 10/469093) раскрываются предпочтительные критерии для горизонтального взрыва с использованием электронных детонаторов, полное раскрытие которой включено в настоящую заявку в качестве ссылочного материала. В этой патентной заявке описываются проектные параметры взрыва, пригодного для горизонтального взрывания, а также для взрывов, требующих ограничения на перемещение вперед отвала. Способы, раскрытые в этой патентной заявке, могут быть использованы в первом аспекте изобретения в структурах горизонтальных взрывов и/или вертикальных взрывов и во втором аспекте изобретения для разных структур взрыва (при необходимости).

Различные воплощения способа взрывания согласно настоящему изобретению описываются с помощью примера, со ссылками на чертежи.

Фиг. 1 иллюстрирует обобщенную концепцию способа изобретения;

фиг. 2 - первое конкретное воплощение способа изобретения;

фиг. 3 - второе конкретное воплощение способа изобретения;

фиг. 4 - третье конкретное воплощение способа изобретения;

фиг. 5 - четвертое конкретное воплощение способа изобретения;

фиг. 6а и 6Ь представляют вид сверху и вид в разрезе, соответственно, описанного в примере взрыва, показанного на фиг. 5;

фиг. 7 иллюстрирует взрыв согласно изобретению, последствием которого является характерное дробление; и фиг. 8 представляет вид сверху аналогично фиг. 6а, но для другого взрыва согласно изобретению.

Фиг. 1 иллюстрирует обобщенную концепцию взрывания двух или более слоев материала согласно первому изобретению. Первый массив 10 материала показан выходящим за пределы свободной поверх

- 9 008615 ности 12 второго массива 14 материала. Однако так же как и в воплощениях, показанных на фиг. 2-4, свободная поверхность 12 может достигать дна первого массива 10.

В показанном воплощении первый и второй массивы (10, 14) материала могут быть из одного и того же или из разного материала. При этом второй массив материала может содержать пустую породу или извлекаемый минерал (например, каменный уголь, руду) и первый массив материала может содержать пустую породу или извлекаемый минерал (например, каменный уголь, руду). Аналогичным образом, первый и второй массивы материала могут включать материалы, имеющие одинаковые или разные характеристики. Например, первый и второй массивы материала могут включать заранее определенные области одного и того же геологического пласта или области внутри пласта, которые имеют разные геологические характеристики, например твердость. Обычно (но не обязательно) второй массив 14 будет из одного или больше пластов вскрыши, в то время как первый массив 10 будет иметь пласт извлекаемого минерала (например угля) непосредственно под вторым массивом 14, как это, например, проиллюстрировано на фиг. 4. Однако, по крайней мере, второй пласт извлекаемого минерала может быть расположен как наиболее низкий пласт первого массива 10 с прослойкой пустой породы между двумя соседними пластами извлекаемого минерала, как показано на фиг. 2 и 3.

Возвращаясь к фиг. 1, отметим, что поле взрыва показано с шестью рядами шпуров, но для получения желаемых характерных последствий взрывов, в данном случае горизонтального взрыва второго массива 14 материала и вертикального взрыва в первом массиве 10 материала, могут быть созданы любое число и любое расположение шпуров. Шпуры показаны вертикальными, но в любом ряду шпуры могут быть наклонными, например до 30 или даже до 40°.

Как показано в этом примере, только некоторые из рядов шпуров (18, 20, 22 и 24) по полю взрыва 16 проходят вниз через оба массива 10 и 14 материала. Ряды шпуров 18, 20, 22 и 24 разделены приблизительно одинаково, причем ряд 18 является передним рядом, ближайшим к свободной поверхности 12. Между рядами шпуров 18, 20, 22 и 24, в данном случае рядами 18, 20, 22 и 24, могут быть расположены дополнительные ряды шпуров 26 и 28, соответственно, которые проходят вниз только через второй массив 14 материала. Такие конфигурации позволяют располагать в одном массиве материала, в данном случае во втором массиве 14 материала, большее число шпуров. Этим путем в слоях могут быть специальным образом достигнуты более высокие удельные расходы ВВ, например с целью продвижения вперед второго массива 14 материала.

По два заряда 46 взрывчатого материала, по одному в каждом из двух массивов 10 и 14 материала, показаны для каждого из шпуров 18, 22 и 24. Однако при таком обобщении в первом массиве 10 для шпура 20 показан только один заряд ВВ. Каждый из более мелких шпуров 26 и 28 также содержит взрывчатый материал 46, причем между двумя зарядами ВВ в шпурах 18, 22 и 24 расположены заряды 45 забоечного материала или воздуха. Каждый или любой из таких факторов как схема расположения шпуров, тип ВВ, плотность и заряжение, удельный расход ВВ и временное согласование инициирования взрыва в двух массивах материала могут варьироваться с целью создания горизонтального взрыва второго массива 14 материала и вертикального взрыва в первом массиве 10 материала. Кроме того, при проектировании вертикального взрыва в первом массиве 10 следует также принимать в расчет буферирование, создаваемое непрерывностью первого массива 10 материала, ограниченного спереди свободной поверхностью 12.

Горизонтальный взрыв должен проектироваться так, чтобы горизонтальным взрывом отбрасывалось вперед на дно 30 пустого пространства 32 перед свободной поверхностью 12 не менее 10% материала второго массива 14. Более предпочтительно, чтобы горизонтальным взрывом отбрасывалось вперед на дно 30 от не менее чем 15 до 30% или даже больше второго массива 14 материала. Чем больше материала отбрасывается вперед на дно 30, в особенности за пределы положения конечного отвала пустой породы, тем меньше будет необходимости в механической выемке и уборке материала во втором массиве 14 для вскрытия первого массива 10.

Вертикальный взрыв в первом массиве 10 предназначен для разбивания первого массива, обычно в пределах нескольких секунд после горизонтального взрыва во втором массиве, но без отброса вперед материала первого массива. Таким образом, любые пласты извлекаемого минерала в первом массиве материала будут разбиты, но существенно не сдвинуты. При этом, как только взорванный второй массив материала убирается из поля взрыва, вскрытый первый массив 10 может быть немедленно выбран в том же самом цикле выработки.

Фиг. 2 иллюстрирует одно из конкретных воплощений обобщенной концепции фиг. 1 с тем же расположением рядов шпуров, причем из соображений удобства будут использованы, где это уместно, те же цифровые позиции. В этом случае имеются четыре слоя материала: донный пропласток 44 угля, который взрывается взрывом с вертикальной структурой; прослойка 42 пустой породы, которая также взрывается взрывом с вертикальной структурой (отличной от первой); тонкий верхний пропласток 38 угля, который достаточно тонок для того, чтобы его взрывать; и самый верхний слой вскрыши 40, который взрывается взрывом с горизонтальной структурой. Другим принципиальным отличием на фиг. 2 является то, что материал всех слоев материала перед поверхностью 12 был предварительно взорван и выбран, в результате чего дно 34 пустого пространства 32 перед поверхностью находится на уровне дна первого массива

- 10 008615 материала. Некоторое количество ранее взорванного материала на дне 34 было вытолкнуто в отвал 36, примыкающий к поверхности 12 до уровня верхнего пропластка 38 угля, для того, чтобы он действовал как буфер для угольных пропластков 38 и 44 и прослойки 42 пустой породы и усиливал вертикальные взрывы в этих пропластках. Верхний уровень отвала 36 может также быть поднятым несколько выше верхнего уровня угольного пропластка 38.

Заряды 46 взрывчатого материала закладываются в каждый из пластов 40, 42 и 44, но не в тонкий пласт 38 угля. Эти заряды обычно включают разные количества и, возможно, типы ВВ с целью получения в каждом пласте различных удельных расходов ВВ. Показанный схематически электронный детонатор 48 замедленного действия вводится в каждый из зарядов 46 ВВ, а между и над зарядами ВВ в каждом шпуре создаются воздушные заряды или вводится инертная забойка (45).

В данном примере детонаторы 48 в зарядах 46 в пласте 40 вскрыши второго массива 14 инициируются первыми, по порядку от переднего ряда шпуров 18 в направлении назад. Расположение шпуров, тип ВВ, плотность и/или заряжение, удельный расход ВВ и/или временное согласование инициирования взрыва в пласте 40 проектируют так, чтобы отбросить по возможности больше пустой породы от пласта 40 перед свободной поверхностью 12 на дно 34 пустого пространства, в особенности за пределы конечного положения отвала пустой породы, благодаря чему отпадает необходимость в механической выемке и уборке отброшенного таким образом материала.

В том же цикле взрывания и в пределах секунд после горизонтального взрыва вскрыши инициируется взрывчатый материал в пластах 42 и 44, где расположение шпуров, тип ВВ, плотность и/или заряжение, удельный расход ВВ и/или временное согласование инициирования взрыва проектируют так, чтобы создать вертикальный взрыв, при котором материал трех пластов 38, 42 и 44 разбивается, но при этом минимально смещается или отбрасывается горизонтально вперед. Вертикальный взрыв в пласте 42 может произойти до, после или одновременно с вертикальным взрывом в пласте 44 и в каждом из этих пластов инициирование может происходить от переднего ряда шпуров 18 в направлении назад, в обратном направлении, в обоих направлениях одновременно или как-либо иначе.

Как только завершится взрыв в первом и втором слоях 10 и 14, может быть выбрана оставшаяся вскрыша из второго массива 14, а вслед за этим уголь в пласте 38, прослойка пустой породы из пласта 42 и, наконец, уголь из пласта 44 - все в одном и том же цикле выработки.

Обращаясь теперь к фиг. 3, отметим, что конфигурация очень похожа на конфигурацию на фиг. 2 и в этом случае также из соображений удобства будут использованы те же самые цифровые позиции, которые будут также использованы и на фиг. 4. Здесь также слои поля взрыва состоят из пласта 40 вскрыши, двух пластов 38 и 44 угля и пласта 42 прослойки пустой породы. Буфер 36 ранее взорванного материала лежит перед свободной поверхностью 12 приблизительно до уровня верха верхнего угольного пропластка 38.

В этом случае имеются только четыре ряда сквозных шпуров 18, 20, 22 и 24, которые являются наклонными с основаниями, направленными к дну 34, и не проходят в слой 44 угля. Таким образом, в пластах 38 и 44 взрывчатый материал не заложен. В остальном расположение зарядов 46 ВВ и детонаторов замедленного действия (не показаны) такое же, как на фиг. 2.

В этом случае также тип ВВ, плотность и/или заряжение, удельный расход ВВ и/или временное согласование инициирования взрыва в двух пластах пустой породы спроектированы так, чтобы создать вертикальный взрыв в нижнем пласте прослойки пустой породы с минимальным перемещением или латеральным движением угольных пропластков и горизонтальный взрыв вскрыши 40 как можно большим при данных условиях. Проектом предусматривается также, чтобы уголь в пласте 44 был разбит, но при этом существенно не сдвинут взрывом у оснований шпуров в прослойке 42 пустой породы.

На фиг. 4 имеется только один пласт 38 угля под вскрышей 40 и в этом случае заряды 46 взрывчатого материала заложены в рядах шпуров 18, 20, 22 и 24 в пласте 38 в расчете на разбивание угля, но без его перемещения или разбавления материалом вскрыши при вертикальном взрыве. В этом случае также взрыв заряда 46 ВВ в пласте 40 вскрыши рассчитан на то, чтобы отбросить как можно больше вскрыши в отвал 36, который выступает в роли буфера для первого массива 10.

Фиг. 5 иллюстрирует один из вариантов технологии взрывания, проиллюстрированной на фиг. 2. В целях удобства, там где это уместно, будут использованы те же цифровые позиции, что и на фиг. 2. В показанной на фиг. 5 ситуации вначале инициируется взрыв переднего ряда шпуров вскрыши - на некоторое, значительное время (порядка секунд) ранее последующего горизонтального взрыва в остальной части материала вскрыши 40. Эта задержка и временное согласование инициирования всего взрыва в этом случае также обеспечиваются электронной детонаторной системой. Шпуры в переднем ряду не должны обязательно пробуриваться на всю толщу слоя 40 вскрыши, а могут буриться лишь на часть этой толщи.

Альтернативным образом, хотя фиг. 5 показывает этот передний ряд шпуров проходящим в нижние пласты 42, это не является обязательным. Такие шпуры могут быть ограничены слоем 40 вскрыши и не должны обязательно проходить всю ее толщу. Эта часть взрыва спроектирована с низким удельным расходом ВВ и соответствующим временным согласованием инициирования взрыва так, чтобы разбитый материал падал непосредственно по крайней мере перед некоторыми из нижележащих пластов первого

- 11 008615 массива 42 материала, подвергаемого вертикальным взрывам. Таким путем этот материал автоматически обеспечивает буферный материал 36 без необходимости механически помещать такой материал перед взрываемым массивом перед единым циклом бурения, закладки ВВ и взрывания всех шпуров. Последующий горизонтальный взрыв и следующие за ним вертикальные взрывы происходят, как описано ранее. Этот способ может быть также использован для взрывов, когда шпуры не доходят до самого нижнего пласта (как при традиционных горизонтальных взрывах, когда нижележащий угольный пропласток не взрывается в том же самом взрывном цикле, но для ограничения любого перемещения, которое может произойти при горизонтальном взрыве материала вскрыши, но необходимо также помещать перед углем буферный материал).

В настоящей заявке приводится типичный пример показанного на фиг. 5 характерного многослойного взрыва, который иллюстрируется на фиг. 6а и 6Ь. С целью удобства будут использованы (там где уместно) те же цифровые позиции, что и на фиг. 2. Фиг. 6а демонстрирует серию индивидуальных шпуров (а, Ь, с, ά, е, ί), расположенных в рядах А-Р. Обозначены не все шпуры, но легко себе представить, что все шпуры в одном и том же ряду обозначены на этой фигуре одной и той же буквой. Таким образом, ряд А включает 6 шпуров с обозначением а. На фиг. 6а числа, проставленные около каждого шпура, означают число детонаторов в каждом шпуре и задержки детонаторов (в мс) в порядке сверху к низу. Например, каждый шпур а в ряду А имеет внутри 3 детонатора, в то время как каждый шпур Ь в ряду В имеет внутри только 1 детонатор (более ясно это показано на фиг. 6Ь). Взрыв, иллюстрируемый на фиг. 6а и 6Ь, включает в себя, все в рамках единого цикла бурения шпуров, закладки ВВ и взрывания, начальный небольшой буферирующий взрыв (в ряду А) и последующий горизонтальный взрыв внутри верхнего слоя 40 вскрыши, нижележащий угольный пропласток специально не взрывается, нижележащий слой 42 прослойки пустой породы взрывается взрывом с вертикальной структурой, и нижележащий угольный пропласток взрывается позже в том же самом цикле с помощью взрыва с иной вертикальной структурой (в рядах В-Р). Кроме того, единый цикл включает расположенный позади заднего ряда основных шпуров традиционный ряд «предварительного раскола» или «промежуточного раскола» (не показан на фиг. 5). Этот ряд О предварительного раскола заряжается очень слабо и в нем применяются очень короткие или нулевые задержки между шпурами и между зарядами с целью образования сети расколов между шпурами, которая определяет новый уступ для последующих взрывов. Этот ряд может быть запрограммирован на подрыв либо до, либо во время горизонтальной части многослойного взрыва. Все упомянутые выше взрывы в слоях происходят в пределах общего временного периода в нескольких секунд. Хотя данный пример показывает, что все эти возможные типы взрыва осуществляются в едином цикле, этот пример преследует демонстрационные цели и любой или несколько из входящих в него взрывов не является обязательным (например, буферирующий взрыв или предварительный раскол могут быть исключены с соответствующими поправками в отношении времени инициирования шпуров согласно принципам, используемым в разных разделах, относящихся к взрывам данного примера).

В данном примере толщина пластов является следующей:

Пласт 1 (верхний слой вскрыши): 20 м

Пласт 2 (нижележащий угольный пропласток): 4 м

Пласт 3 (нижележащий слой прослойки пустой породы): 15 м

Пласт 1 (нижележащий угольный пропласток): 10 м

В этом примере имеются дополнительные ряды, а именно ряды В и Е в самом верхнем (горизонтальном) слое взрыва по сравнению с нижними (вертикальными) слоями. Это повышает общий удельный расход ВВ и более протяженное распределение ВВ внутри слоя, что усиливает перемещение вперед этого слоя при взрыве.

Применяемая здесь конфигурация взрыва представляет собой номинальную нагрузку (расстояние между рядами и между передним рядом и свободной поверхностью), равную 7 м, и номинальный интервал (расстояние между шпурами в рядах, параллельных свободной поверхности), равный 9 м. Шпуры (ад) имеют номинальный диаметр 270 мм. Расстояние между рядами и интервалы между шпурами могут меняться в направлении от фронта к задней стороне взрыва. В данном примере нагрузка между рядами С и В отличается от других, составляя 8 м. «Зазор» или разделительное расстояние между задним рядом шпуров (рядом Р) и рядом предварительного раскола равен 3 м в устье скважины. В данном примере шпуры предварительного раскола в ряду О слегка наклонены, в то время как другие шпуры являются вертикальными. Наклон шпуров в соответствии с необходимостью меняется вдоль линии взрыва. Интервал между шпурами в ряду предварительного раскола (в ряду О) равен 4 м. Хотя электронные детонаторы 48 включены в каждый заряд 46 ВВ, это не является обязательным для ряда предварительного раскола, в котором заряды ВВ могут инициироваться детонационным шнуром внутри групп из десяти скважин, причем каждая группа инициируется электронным детонатором.

В данном примере число скважин на один ряд не установлено и зависит от общего размера взрыва, производимого вдоль полосы разработки. Первый инициируемый шпур показан как первый шпур ряда А, но направление инициирования вдоль взрыва может выбираться в соответствии с условиями, в частности таким, чтобы взрыв инициировался в направлении в сторону от какого-либо участка, который создает наибольшие проблемы с точки зрения вибрации и/или воздушных потоков. Альтернативным обра

- 12 008615 зом, взрыв может инициироваться от центрального положения в обоих направлениях в соответствии с описанными здесь проектными принципами.

В данном примере пласты и ряды заряжены следующим образом:

Пласт 1: Ряд А: ВВ ΆΝΡΘ (взрывчатая смесь нитрата аммония и дизельного топлива) 250 кг (удельный расход 0,2 кг/м )

Пласт 1: Ряд В и ряд С: ВВ тяжелая ΑΝΕΟ 950 кг (удельный расход 0,75 кг/м³)

Пласт 1: Ряд Ό: ВВ тяжелая ΑΝΕΟ 990 кг (удельный расход 0,62 кг/м³)

Пласт 1: Ряд Е и ряд Ε: ВВ тяжелая ΆΝΕΘ 700 кг (удельный расход 0,55 кг/м³)

Пласт 1: Ряд С (предварительного раскола): водостойкое эмульсионное ВВ в нижнем заряде 60 кг, ВВ ΑΝΕΟ в срединном и верхнем зарядах 50 кг с воздушными «зарядами» между зарядами ВВ (удельный расход 0,8 кг/м² поверхности уступа)

Заряды ВВ в пласте 1 расположены на 3 м выше верха верхнего угольного пропластка 38 и уложены на материал инертной забойки, в результате чего создается инертное «промежуточное» расстояние между угольным пропластком и основанием зарядов ВВ, сводя к минимуму перемещение угольного пропластка при горизонтальном взрыве сверху.

Пласт 2: Все ряды: отсутствие заряда ВВ, инертный забоечный материал забит в шпуры методом обратной засыпки через пласт 2 с угольным пропластом. Этот слой инертного материала отступает от угольного пропластка на 3 м как вниз, так и вверх, причем больший слой инертного материала под пластом 1 находится в ряду 1.

Пласт 3: Ряд А: ВВ тяжелая ΑΝΕΟ 280 кг (удельный расход 0,30 кг/м³)

Пласт 3: Ряд С: ВВ тяжелая ΑΝΕΟ 620 кг (удельный расход 0,33 кг/м³)

Пласт 3: Ряд Ό: ВВ тяжелая ΑΝΕΟ 350 кг (удельный расход 0,33 кг/м³)

Пласт 3: Ряд Ε: ВВ тяжелая ΑΝΕΟ 570 кг (удельный расход 0,30 кг/м³)

Пласт 3: Ряд С (предварительного раскола): загружен, как описано выше.

Заряды ВВ в пласте 3 расположены над верхом донного угольного пропластка 44, будучи уложенными на инертный набоечный материал, вследствие чего создается «зазорное» расстояние между угольным пропластком и нижней частью зарядов ВВ.

Пласт 4: Ряд А: водостойкое эмульсионное ВВ 160 кг (удельный расход 0,25 кг/м³)

Пласт 4: Ряд С: водостойкое эмульсионное ВВ 320 кг (удельный расход 0,25 кг/м³)

Пласт 4: Ряд Ό: водостойкое эмульсионное ВВ 180 кг (удельный расход 0,25 кг/м³)

Пласт 4: Ряд Ε: водостойкое эмульсионное ВВ 250 кг (удельный расход 0,20 кг/м³)

Пласт 4: Ряд С (предварительного раскола): загружен, как описано выше.

В данном примере заряды ВВ в пластах и рядах инициируются следующим образом:

Пласт 1: Ряд А: 0 мс между шпурами в группах из 5 шпуров, 25 мс между группами.

Пласт 1: Ряд В и ряд С: ряд В инициируется через 1500 мс после ряда А. Ряд С инициируется через 300 мс после ряда В. В рядах В и С использованы задержки между шпурами 10 мс.

Пласт 1: Ряд Ό: ряд Ό инициируется через 300 мс после ряда С. Использованы задержки между шпурами 10 мс.

Пласт 1: Ряд Е и ряд Ε: ряд Е инициируется через 300 мс после ряда И, а ряд Ε инициируется через 350 мс после ряда Е. Использованы задержки между шпурами 15 мс в ряду 5 и задержки между шпурами в ряду Ε 25 мс.

Пласты 1-4: Ряд С (предварительного раскола): все заряды в шпурах предварительного раскола инициируются с одной и той же задержкой.

Ряд предварительного раскола инициируется в группах из десяти шпуров с одной и той же задержкой 25 мс между группами из десяти шпуров. Первая группа шпуров инициируется через 150 мс после первого шпура в ряду В.

Пласт 3: Ряд С: инициируется через 500 мс после первого заряда в пласте 1, ряду Ε. В этом слое в ряду С использованы задержки между шпурами 15 мс. Этот ряд является первым подрываемым рядом в этом слое в целях начального разлома в центральной зоне и обеспечения минимального перемещения участков с вертикальным взрывом в направлении свободной поверхности.

Пласт 3: Ряд И: инициируется через 100 мс после первого заряда в пласте 3, ряду С. В этом слое в ряду И использованы задержки между шпурами 50 мс.

Пласт 3: Ряд А: инициируется через 150 мс после первого заряда в пласте 3, ряду С. В этом слое в ряду А использованы задержки между шпурами 50 мс.

Пласт 3: Ряд Ε: инициируется через 150 мс после первого заряда в пласте 3, ряду И. В этом слое в ряду Ε использованы задержки между шпурами 50 мс.

Пласт 3: Ряд С (предварительного раскола): инициируется, как описано выше.

Этот взрыв дает следующие результаты:

1. Слой буферирующего материала из пласта 1, ряда А перед главным (донным) угольным пропластком.

2. Значительная часть материала из пласта 1 рядов В, С, И и Е, отброшенная в конечное положение отвала благодаря сочетанию высоких удельных расходов ВВ, более коротких задержек между шпурами и

- 13 008615 более долгих задержек между рядами при инициировании от свободной поверхности в направлении назад во взрываемый массив.

3. Предварительный раскол, образующий чистый уступ позади всего взрываемого массива.

4. Вертикальные взрывы в пластах 3 и 4 спроектированы с более низкими удельными расходами, центральным инициированием, более длительными задержками между шпурами и более короткими задержками между рядами по сравнению с пластом 1, благодаря чему обеспечивается необходимое разбивание материала в пластах 2, 3 и 4, позволяющее осуществлять выемку материала и добычу каменного угля без значительного разрыва или раздробления угольных пропластков, или разбавления угольных пропластков материалом прослойки пустой породы или вскрыши.

Фиг. 7 демонстрирует пример взрыва в соответствии с изобретением с особой структурой для получения различающихся результатов дробления в каждом из отдельных слоев. Из соображений удобства будут использованы (там где это уместно) те же цифровые позиции как и на фиг. 2. Для идентификации рядов шпуров и отдельных шпуров в таких рядах будет использован тот же метод, который был использован на фиг. 6а и 6Ь. На фиг. 7 показан слой 50 вскрыши на верху извлекаемого слоя 52 минерала. Хотя в этом примере показано только два слоя, может существовать и несколько слоев с аналогичной характерной структурой для каждого слоя, что позволило бы получить различающиеся результаты дробления.

В слое 50 вскрыши осуществляется взрыв, спроектированный так, чтобы результатом стало более мелкое дробление для повышенной производительности выемки. Напротив, в слое 52 извлекаемого минерала осуществляется взрыв, спроектированный в расчете на более грубое дробление с образованием большего количества «кускового» материала, который имеет большую ценность для некоторых минералов, таких как каменный уголь и железная руда. Применение различного временного согласования инициирования взрыва между шпурами и между рядами (между соседними рядами), а также множественное инициирование в пределах шпура в сочетании с повышенным удельным расходом ВВ в слое 50 вскрыши в сравнении со слоем 52 минерала, создают возможность для получения различающихся результатов дробления.

На фиг. 7 имеется шесть рядов Α-Ρ шпуров а-£. В этом примере только четыре ряда, а именно А, С, И и Р проходят в слой 52 минерала. Номинальный диаметр шпура равен 270 мм, а номинальные длины нагрузки между рядами и интервалы между шпурами в рядах равны 7 и 9 м, соответственно. Толщина слоя вскрыши равна 40 м, а толщина слоя минерала 10 м.

В данном примере число шпуров в ряду не установлено, так как зависит от общего размера взрыва, производимого вдоль полосы разработки. Первый инициируемый шпур принимается как первый шпур ряда А, однако направление инициирования вдоль взрыва может выбираться в соответствии с условиями, в частности таким, чтобы взрыв инициировался в направлении в сторону от какого-либо участка, который создает наибольшие проблемы с точки зрения вибрации и/или воздушных потоков. Альтернативным образом, взрыв может быть инициирован от центрального положения в обоих направлениях в соответствии с описанными здесь проектными принципами. В данном примере пласты и ряды заряжены следующим образом:

Пласт 1: Ряд А: ВВ тяжелая ΑΝΡΟ 2000 кг (удельный расход 0,79 кг/м³)

Пласт 1: Ряды В, С, И и Е: ВВ тяжелая ΑΝΡΟ 1800 кг (удельный расход 0,71 кг/м³)

Пласт 1: Ряд Р: ВВ ΑΝΡΟ 1400 кг (удельный расход 0,56 кг/м³)

Колонны зарядов ВВ в пласте 1 расположены на 3 м выше верха верхнего угольного пропластка 52 и уложены на материал инертной забойки 45, в результате чего создается инертное «промежуточное» расстояние между угольным пропластком и основанием зарядов ВВ.

Пласт 2: Ряд А: ВВ тяжелая ΑΝΡΟ 200 кг (удельный расход 0,32 кг/м³)

Пласт 2: Ряд С: ВВ тяжелая ΑΝΡΟ 400 кг (удельный расход 0,32 кг/м³)

Пласт 2: Ряд И: ВВ ΑΝΡΟ 150 кг (удельный расход 0,24 кг/м³)

Пласт 2: Ряд Ρ: ВВ тяжелая ΑΝΡΟ 400 кг (удельный расход 0,32 кг/м³)

Во всех шпурах в пласте 1 используется двойное внутрискважинное инициирование. В данном примере «инициаторы» включают электронный детонатор внутри подходящего запального устройства. В каждом шпуре пласта 1 первым инициируется донный инициатор, причем задержка инициирования верхнего инициатора по сравнению с донным составляет 2 мс. Это создает возможность для детонации в каждой колонне ВВ в пласте 1 как в направлении вниз, так и в направлении вверх.

Пласт 1: Ряд А: задержка между шпурами 12 мс.

Пласт 1: Ряды В, С, И и Е: ряд В инициируется через 100 мс после ряда А. С, И и Е инициируются через 150 мс после предшествующего ряда. В рядах В, С, И и Е используются задержки между шпурами, равные 12 мс.

Пласт 1: Ряд Ρ: Ряд Ρ инициируется через 150 мс после ряда Е. В ряду Ρ используются задержки между шпурами, равные 26 мс.

Пласт 2: Ряд С: инициируется через 1500 мс после последнего заряда в ряду Ρ пласта 1. В ряду С этого слоя используются задержки между шпурами, равные 60 мс.

Пласт 2: Ряд И: инициируется через 150 мс после первого заряда в ряду С пласта 2. В ряду И этого

- 14 008615 слоя используются задержки между шпурами, равные 60 мс.

Пласт 2: Ряд А: инициируется через 150 мс после первого заряда в ряду Ό пласта 2. В ряду А этого слоя используются задержки между шпурами, равные 60 мс.

Пласт 2: Ряд Р: инициируется через 200 мс после первого заряда в ряду Ό пласта 2. В ряду Р этого слоя используются задержки между шпурами, равные 70 мс.

Этот многослойный взрыв должен привести к более тонкому дроблению в слое вскрыши в пласте 1 и более грубому дроблению с большим количеством «кускового» материала в слое минерала в пласте 2.

В другом примере изобретение было осуществлено на угольной шахте большого размера следующим образом. Рабочую площадку уступа, включающую первый массив материала толщиной 18 м, который состоял из донного пропластка угля толщиной 2,8 м с расположенным над ним слоем прослойки пустой породы толщиной 12 м и лежащим еще выше верхним пропластком угля толщиной 3,2 м, и второй массив материала, включающий вскрышу толщиной 38 м, пробурили, заложили ВВ и инициаторы и взорвали в одном цикле.

Первый массив материала был подвергнут вертикальному взрыву, который был инициирован приблизительно через 7 мс после второго массива материала, подвергнутого горизонтальному взрыву. В первом массиве материала и во втором массиве материала было использовано разное временное согласование между шпурами и между рядами. Диаметр шпура составлял 270 мм, нагрузки были в пределах от 6 до 7,5 м, и интервал был равен 9 м. Точное позиционирование зарядов ВВ и инертных зарядов было осуществлено с помощью «гамма-каротажа» шпуров с целью точной локализации положений пропластков угля. Эти положения были заведены в трехмерную модель в комплекте проектирования взрыва.

В этом примере ВВ закладывали в донный пропласток угля и прослойку пустой породы, расположенную над ним в первом массиве материала, и в самый верхний слой вскрыши во втором массиве материала над верхним пропластком угля. В верхний пропласток угля в первом массиве материала ВВ заложены не были. Таким образом, ВВ и инициаторы были заложены в три отдельных пласта - два в первом массиве материала. Во всех трех взорванных слоях для инициирования взрыва использовали электронные детонаторы. На фиг. 8 показана схема временного согласования взрыва с использованием для обозначения рядов шпуров и отдельных шпуров в рядах того же способа, как на фиг. 6а. Времена подрыва для электронных детонаторов показаны рядом с каждым шпуром. Времена подрыва относятся (при чтении сверху вниз) к наиболее высокому заряду ВВ при горизонтальном взрыве в прослойке пустой породы, заряду ВВ при вертикальном взрыве прослойки пустой породы и заряду ВВ при вертикальном взрыве донного пропластка угля. Хотя на фиг. 8 показана схема инициирования, здесь показываются только первые несколько шпуров из всего взрывного поля. Общая продолжительность «множественного взрыва» по всему взрывному полю составила 11180 мс. Взрыв был произведен успешно и были получены следующие результаты:

1. Достигнут более высокий процент отброшенного материала из взрывного поля: 45,5% в сравнении с традиционно достигаемыми 25%.

2. Получаемый при горизонтальном взрыве материал был эффективно выбран с помощью драглайна при достижении подходящего дробления и утолщения пласта.

3. При выемке потери и повреждение угля были минимальными, а добыча угля была выше, чем достигаемая традиционно.

4. Циклы бурения, закладки ВВ и взрывания были уменьшены от четырех отдельных циклов до одного, что представляет основной выигрыш в производительности шахты.

5. Уменьшение числа взрывов от четырех до одного, что означает снижение воздействия на окружающую среду шума, вибрации и пыли.

Для специалистов является очевидным, что описанное в заявке изобретение может иметь варианты и модификации, отличные от тех, которые описаны в качестве конкретных примеров. Следует иметь в виду, что изобретение включает все подобные варианты и модификации, которые не выходят за рамки сути и объема. Изобретение также включает все стадии, признаки, композиции и соединения, которые упомянуты или указаны в описании, отдельно или в комплексе, и любые или все комбинации двух или большего числа этих стадий и признаков.

Во всем тексте описания и в следующей ниже формуле изобретения, если только из контекста не вытекает другое, слово «включать» и его варианты, такие как «включает» и «включающий», следует понимать как подразумевающее включение указанного целого числа или стадии, или группы целых чисел или стадий, но не исключение какого либо другого целого числа или стадии, или группы целых чисел или стадий.

Ссылка на предшествующий уровень техники не рассматривается и не должна рассматриваться, как признание или какая-либо форма предположения, что предшествующих уровень техники составляет часть обычных общих знаний в Австралии.

Claims

1. Способ взрывания множества слоев материала в поле взрыва при открытой добыче извлекаемого

- 15 008615 минерала, причем поле взрыва включает в себя первый массив материала, содержащий, по меньшей мере, первый слой материала, и второй массив материала, содержащий, по меньшей мере, второй слой материала над первым массивом материала, при этом поле взрыва имеет по меньшей мере одну свободную поверхность на уровне второго массива материала, способ включает пробуривание шпуров во взрывном поле через второй массив материала и по крайней мере для некоторых шпуров по крайней мере в первом массиве материала, закладывание ВВ в шпуры с последующим подрывом ВВ в шпурах в едином цикле бурения, закладки ВВ и взрывания по крайней мере первого и второго массивов материала, при этом первый массив материала подвергается вертикальному взрыву в упомянутом едином цикле, а второй массив материала подвергается горизонтальному взрыву в указанном едином цикле, посредством чего, по крайней мере, значительная часть материала второго массива отбрасывается из поля взрыва за пределы положения по меньшей мере одной свободной поверхности.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что взрывание является взрыванием множества пластов материала, включая первый массив материала, содержащий, по меньшей мере, первый пласт материала, и второй массив материала, содержащий, по меньшей мере, пласт вскрыши над первым массивом материала.

3. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что по меньшей мере 15% второго массива материала отбрасывается из поля взрыва в указанном едином цикле.

4. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что по меньшей мере 20% второго массива материала отбрасывается из поля взрыва в указанном едином цикле.

5. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что по меньшей мере 25% второго массива материала отбрасывается из поля взрыва в указанном едином цикле.

6. Способ взрывания по п.2, характеризующийся тем, что второй массив материала состоит по существу из пласта вскрыши.

7. Способ взрывания по п.6, характеризующийся тем, что ВВ во втором массиве материала находятся на расстоянии от дна второго массива материала.

8. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что ВВ в каждом из по крайней мере нескольких шпуров во втором массиве материала закладывают в виде основной колонны заряда ВВ и в виде относительно небольшого заряда ВВ, расположенного на расстоянии и ниже основной колонны.

9. Способ взрывания по п.8, характеризующийся тем, что относительно небольшой заряд ВВ подрывают с задержкой, отличной от задержки основной колонны.

10. Способ взрывания по п.2, характеризующийся тем, что первый массив материала содержит по меньшей мере два пласта извлекаемого минерала и по меньшей мере один расположенный между ними пласт прослойки пустой породы.

11. Способ взрывания по п.10, характеризующийся тем, что ВВ в первом массиве материала расположены только по меньшей мере в одном пласте прослойки пустой породы.

12. Способ взрывания по п.11, характеризующийся тем, что ВВ в прослойке пустой породы отделены расстоянием от пластов извлекаемого минерала.

13. Способ взрывания по п.12, характеризующийся тем, что шпуры не пробуривают в самые нижние пласты извлекаемого минерала в первом массиве материала.

14. Способ взрывания по п.11, характеризующийся тем, что ВВ в каждом из по крайней мере нескольких шпуров в прослойке пустой породы закладывают в виде основной колонны заряда ВВ и в виде относительно небольшого заряда ВВ, расположенного на расстоянии и ниже основной колонны.

15. Способ взрывания по п.14, характеризующийся тем, что относительно небольшой заряд ВВ подрывают с задержкой, отличной от задержки основной колонны.

16. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что не все шпуры во втором массиве материала проходят в первый массив материала.

17. Способ взрывания по п.16, характеризующийся тем, что, по крайней мере, некоторые из шпуров во втором массиве материала не доходят до дна второго массива материала.

18. Способ взрывания по п.2, характеризующийся тем, что между первым и вторым массивами расположен третий массив материала, содержащий по меньшей мере один пласт пустой породы и/или извлекаемого минерала, при этом третий массив материала подвергается горизонтальному взрыву в указанном едином цикле со структурой, отличной от структуры горизонтального взрыва, которому в указанном едином цикле подвергается второй массив материала.

19. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что первый массив материала буферируется в направлении отброса, определяемого горизонтальным взрывом второго массива материала.

20. Способ взрывания по п.19, характеризующийся тем, что буферирование, по крайней мере, частично обеспечивается материалом из второго массива материала, отброшенного указанным горизонтальным взрывом в указанном едином цикле.

21. Способ взрывания по п.20, характеризующийся тем, что часть второго массива материала, предназначенная для обеспечения буферирующего материала для первого массива материала, примыкает по меньшей мере к одной свободной поверхности и разделена на два слоя соответствующими зарядами ВВ в шпурах в указанной части второго массива материала, при этом все заряды ВВ в любом слое указанной

- 16 008615 части подрываются перед подрывом любого из зарядов в слое указанной части ниже указанного одного слоя.

22. Способ взрывания по п.20, характеризующийся тем, что ВВ в шпурах в первом массиве материала инициируются от задней стороны взрыва (удаленной от положения свободной поверхности) в направлении фронта взрыва (примыкающего к положению свободной поверхности).

23. Способ взрывания по п.22, характеризующийся тем, что ВВ в шпурах в первом массиве материала, расположенных рядом с задней стороной взрыва, инициируются в то время, когда материал второго массива материала, отброшенного горизонтальным взрывом в указанном едином цикле, находится в воздухе.

24. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что ВВ в шпурах в первом массиве материала инициируются от задней стороны взрыва (удаленной от положения свободной поверхности) в направлении фронта взрыва (примыкающего к свободной поверхности).

25. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что точка инициирования ВВ в шпурах в одном или обоих первом и втором массивах материала удалена от краев поля взрыва.

26. Способ взрывания по п.25, характеризующийся тем, что взрыв в указанном одном или обоих первом и втором массивах материала распространяется по множеству направлений от точки инициирования.

27. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что ВВ в шпурах во втором массиве материала, расположенные рядом с задней стороной взрыва (удаленной от положения свободной поверхности) инициируются раньше ВВ в шпурах во втором массиве материала, расположенных перед ними (ближе к положению свободной поверхности).

28. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что в указанном едином цикле вертикальный взрыв в первом массиве материала инициируется после инициирования горизонтального взрыва во втором массиве материала.

29. Способ взрывания по п.28, характеризующийся тем, что задержка между инициированием горизонтального взрыва во втором массиве материала и инициированием вертикального взрыва в первом массиве материала составляет приблизительно 40 с или меньше.

30. Способ взрывания по п.29, характеризующийся тем, что задержка лежит в пределах от 500 до 25000 мс.

31. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что в указанном едином цикле вертикальный взрыв в первом массиве материала инициируется раньше инициирования горизонтального взрыва во втором массиве материала.

32. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что ВВ в поле взрыва инициируются с помощью системы электронных детонаторов замедленного действия.

33. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что перед закладыванием ВВ и взрыванием в указанном едином цикле производится каротаж шпуров для установления положения любого извлекаемого минерала в каждом шпуре.

34. Способ взрывания по п.33, характеризующийся тем, что каротаж шпуров включает каротаж с применением гамма-лучей.

35. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что признаки характерной структуры взрыва для получения горизонтального взрыва во втором массиве материала и вертикального взрыва в первом массиве материала выбирают из одного или более следующих признаков: схема шпура, тип ВВ, плотность ВВ, конфигурация закладки ВВ в шпурах, масса ВВ, удельный расход ВВ, забойка шпуров, буферирование и временное согласование инициирования взрыва.

36. Способ взрывания по п.1, характеризующийся тем, что шпуры в поле взрыва располагают в несколько рядов, проходящих по существу параллельно по крайней мере одной свободной поверхности, при этом для указанных, по крайней мере, некоторых шпуров с ВВ в обоих первом и втором массивах материала, взрыв в первом массиве материала характеризуется отличающимися задержками в каждом ряду и/или отличающимися задержками между соседними рядами по сравнению с взрывом во втором массиве материала.

37. Способ взрывания множества слоев материала в поле взрыва при открытой добыче извлекаемых минералов, причем поле взрыва включает в себя первый массив материала, содержащий по меньшей мере первый слой материала, и второй массив материала, содержащий по меньшей мере второй слой материала над первым массивом материала, способ включает бурение рядов шпуров через второй массив материала и, по крайней мере, для некоторых шпуров по крайней мере в первом массиве материала, закладывание ВВ в шпуры с последующим подрывом ВВ в шпурах в едином цикле бурения, закладки ВВ и взрывания по крайней мере первого и второго массивов материала, при этом второй массив материала подвергают взрыву с отличающейся структурой, включающей для указанных, по крайней мере, некоторых шпуров с ВВ в обоих первом и втором массивах материала, по меньшей мере, отличающиеся времена задержки между соседними рядами и/или отличающиеся времена задержки между шпурами в любом ряду по сравнению с первым массивом материала, вследствие чего имеет место отличающийся результат взрыва во втором массиве материала по сравнению с первым массивом материала.

- 17 008615

38. Способ по п.37, характеризующийся тем, что взрывание является взрыванием множества пластов материала, включая первый массив материала, содержащий по меньшей мере первый пласт материала, и второй массив материала, содержащий, по меньшей мере, пласт вскрыши над первым массивом материала.

39. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что взрывы разной структуры в первом и втором массивах материала приводят к различному дроблению в двух массивах материала.

40. Способ взрывания по п.38, характеризующийся тем, что второй массив материала состоит по существу из пласта вскрыши.

41. Способ взрывания по п.40, характеризующийся тем, что ВВ во втором массиве материала отделены расстоянием от дна второго массива материала.

42. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что ВВ в каждом из по крайней мере нескольких шпуров во втором массиве материала закладывают в виде основной колонны заряда ВВ и в виде относительно небольшого заряда ВВ, расположенного на расстоянии и ниже основной колонны.

43. Способ взрывания по п.42, характеризующийся тем, что относительно небольшой заряд ВВ подрывают с задержкой, отличной от задержки для основной колонны.

44. Способ взрывания по п.38, характеризующийся тем, что первый массив материала содержит по меньшей мере два пласта извлекаемого минерала и по меньшей мере один расположенный между ними пласт прослойки пустой породы.

45. Способ взрывания по п.44, характеризующийся тем, что ВВ в первом массиве материала располагают по меньшей мере только в одном пласте прослойки пустой породы.

46. Способ взрывания по п.45, характеризующийся тем, что ВВ в прослойке пустой породы находятся на расстоянии от пластов извлекаемого материала.

47. Способ взрывания по п.46, характеризующийся тем, что шпуры не пробуривают в наинизшие пласты извлекаемого минерала в первом массиве материала.

48. Способ взрывания по п.45, характеризующийся тем, что ВВ в каждом по крайней мере из нескольких шпуров в прослойке пустой породы закладывают в виде основной колонны зарядов ВВ и относительно небольшого заряда ВВ, находящегося на расстоянии и ниже основной колонны.

49. Способ взрывания по п.48, характеризующийся тем, что относительно небольшой заряд ВВ взрывают с задержкой, отличающейся от задержки для основной колонны.

50. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что не все шпуры во втором массиве материала проходят в первый массив материала.

51. Способ взрывания по п.50, характеризующийся тем, что по крайней мере несколько из шпуров во втором массиве материала не доходят до дна второго массива материала.

52. Способ взрывания по п.38, характеризующийся тем, что между первым и вторым массивами материала расположен третий массив материала, содержащий по меньшей мере один пласт пустой породы и/или извлекаемого минерала, при этом третий массив материала подвергают взрыву в указанном едином цикле со структурой, отличающейся от структуры взрыва, которому подвергают в указанном едином цикле первый и/или второй массивы материала.

53. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что ВВ в шпурах в первом массиве материала инициируют от задней стороны взрыва (удаленной от положения свободной поверхности) в направлении фронта взрыва (расположенного вплотную к положению свободной поверхности).

54. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что точка инициирования ВВ в шпурах в одном или обоих первом и втором массивах материала удалена от краев поля взрыва.

55. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что взрыв в одном или обоих первом и втором массивах материала распространяется по множеству направлений от точки инициирования.

56. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что поле взрыва имеет свободную поверхность на уровне второго массива материала, при этом ВВ в шпурах во втором массиве материала, примыкающие к задней стороне взрыва (удаленной от свободной поверхности), инициируют перед инициированием ВВ в шпурах второго массива материала, расположенных перед ними (ближе к свободной поверхности).

57. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что в указанном едином цикле взрыв в первом массиве материала инициируют после инициирования взрыва во втором массиве материала.

58. Способ взрывания по п.57, характеризующийся тем, что задержка между инициированием горизонтального взрыва во втором массиве материала и инициированием вертикального взрыва в первом массиве материала составляет приблизительно 40 с или меньше.

59. Способ взрывания по п.58, характеризующийся тем, что задержка лежит в пределах от 500 до 25000 мс.

60. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что в указанном едином цикле взрыв в первом массиве материала инициируют раньше инициирования взрыва во втором массиве материала.

61. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что ВВ в поле взрыва инициируют с помощью системы электронных детонаторов замедленного действия.

62. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что перед закладыванием ВВ и взрыванием

- 18 008615 в указанном едином цикле производят каротаж шпуров для установления положения любых пластов извлекаемого минерала в каждом шпуре.

63. Способ взрывания по п.62, характеризующийся тем, что каротаж шпуров содержит каротаж с использованием гамма-лучей.

64. Способ взрывания по п.37, характеризующийся тем, что признаки, отличающие структуры взрыва для взрыва во втором массиве материала и взрыва в первом массиве материала, дополнительно выбирают из одного или более следующих признаков: схема шпуров, тип ВВ, плотность ВВ, конфигурация закладки ВВ в шпурах, масса ВВ, удельный расход ВВ, забойка шпуров и буферирование.

Фиг. 2

Фиг. 3

- 19 008615

Фиг. 4

Фиг. 5

Фиг. 6 а

- 20 008615