RU2291391C1 - Method of the blasthole charge dispersion and stemming - Google Patents

Abstract

FIELD: mining; other industries; methods of the blasthole charges dispersion and stemming used in the drilling-and-blasting operations.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of mining and may be used in the blasthole drilling-and-blasting operations for dispersion of the charge of explosives and for the shotholes and blastholes stemming. The method of the borehole charge dispersion and stemming provides for filling of the borehole with blasting the explosive, installation of the striker, dispersion of the charge and the stemming. Dispersion of the explosive charge is exercised by the quick-hardening foam-gel, and the borehole stemming is exercised with the help of the non-solidifying foam-gel. The invention allows to improve the quality of crushing of the rock massif and to reduce the net cost of the blasting operations due to dispersion of the charge by the cheap low-density material, to improve the closing properties of the stemming, to reduce the concentration of the harmful substances in the dust-gaseous cloud and to diminish the area of its dispersing.

EFFECT: the invention ensures the improved quality of the crushing of the rock massif, reduction of the net cost of the blasting operations, improvement of the stemming closing properties, reduction of the harmful substances concentration in the dust-gaseous cloud, diminishing of the area of its dispersion.

2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при взрывных работах для рассредоточения заряда ВВ и для забойки взрывных скважин и шпуров.The invention relates to mining and can be used in blasting to disperse the explosive charge and for jamming blast holes and holes.

Известен способ забойки взрывной скважины, в котором путем размещения над зарядом ВВ в устьевой части скважины инертного материала и вещества, расширяющегося при изменении агрегатного состояния, инертный заполнитель и расширяющееся вещество размещают слоями, при этом инертный заполнитель размещают непосредственно за зарядом и его поверхность, контактирующая с расширяющимся веществом, выполняется вогнутой (А.с. СССР №1417572, 4 F 42 D 1/08, 1986).There is a method of jamming a blast hole, in which by placing an inert material and a substance expanding when the aggregate state changes over the explosive charge in the wellhead, the inert filler and expanding substance are placed in layers, while the inert filler is placed directly behind the charge and its surface in contact with expanding substance, is concave (AS USSR No. 1417572, 4 F 42 D 1/08, 1986).

Недостатком известного способа, является то, что в нем используются твердые вещества (например, щебень и смесь обожженных карбонатных пород), акустическая жесткость которых соизмерима с акустической жесткостью взрываемых пород, а следовательно, ударные волны от взрыва, проходящие по массиву и забойке, при взаимодействии вызывают отделение забойки от стенки скважины, и под действием давления газообразных продуктов детонации забойка вылетает из скважины, создавая дополнительную запыленность атмосферного воздуха.The disadvantage of this method is that it uses solids (for example, gravel and a mixture of calcined carbonate rocks), the acoustic rigidity of which is commensurate with the acoustic rigidity of the rocks exploded, and therefore, the shock waves from the explosion passing through the massif and jamming during interaction cause the stemming to separate from the borehole wall, and under the influence of the pressure of the gaseous detonation products, the stemming takes off from the borehole, creating additional dustiness in the atmospheric air.

Известен также способ забойки скважин, в котором струю жидкости подают под углом к устью скважины, создавая вращательное движение пульпы, осуществляя разрыхление забоечного материала у устья скважины и транспортировку его в скважину (А.с. СССР №1385751, F 42 D 1/08, 1986).There is also known a method of stemming wells in which a stream of liquid is supplied at an angle to the wellhead, creating a rotational movement of the pulp, carrying out loosening of the bottom hole material at the wellhead and transporting it to the well (AS USSR No. 1385751, F 42 D 1/08, 1986).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе используют двухфазную смесь из твердого и жидкого вещества, формирующую пульпу, акустическая жесткость которой также соизмерима с акустической жесткостью массива, поэтому такая забойка будет вылетать из скважины под действием продуктов взрыва, не обеспечивая необходимого запирающего эффекта.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that the known method uses a two-phase mixture of solid and liquid substances forming a pulp, the acoustic rigidity of which is also commensurate with the acoustic rigidity of the array, therefore, such a stall will fly out of the well under the influence of explosion products, without providing the necessary locking effect.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу по совокупности признаков является способ забойки скважинного заряда, при котором скважину заполняют взрывчатым веществом, устанавливают боевик, засыпают забойку, размещая между твердым забоечным материалом и колонкой заряда ВВ демпфирующую прослойку из гранул полистирола (Баранов Е.Г. и др. Влияние параметров промежутков из пористых низкоплотных материалов на эффективность взрыва скважинного заряда. Г.Ж. Изв. вузов №5, 1990, - С.72-76).The closest technical solution to the claimed method according to the totality of signs is a method for jamming a borehole charge, in which a well is filled with explosive, an action gun is installed, the blockage is filled up, placing a damping layer of polystyrene granules between solid blocking material and the explosive charge column (Baranov E.G. and et al. Influence of the parameters of gaps from porous low-density materials on the efficiency of a borehole explosion. G.Zh. Izv.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного технического решения, относится то, что в известном техническом решении используют твердый забоечный материал, который располагают над низкоплотным пористым наполнителем. После вылета из скважины твердая забойка является источником дополнительной запыленности атмосферы. Кроме того, полистирол является относительно дорогим материалом, что резко повышает себестоимость взрывных работ.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known technical solution include the fact that the known technical solution uses solid blocking material, which is placed above the low-density porous filler. After a well has drifted out of the well, hard stemming is a source of additional dustiness in the atmosphere. In addition, polystyrene is a relatively expensive material, which dramatically increases the cost of blasting.

Задачами изобретения являются повышение качества дробления горного массива и снижение себестоимости взрывных работ за счет рассредоточения заряда дешевым низкоплотным материалом, повышение запирающих свойств забойки, снижение концентрации вредных веществ в пылегазовом облаке и уменьшение зоны его рассеивания.The objectives of the invention are to increase the quality of crushing of the rock mass and reduce the cost of blasting due to the dispersal of the charge with cheap low-density material, increase the locking properties of the bottomhole, reduce the concentration of harmful substances in the dust and gas cloud and reduce its dispersion zone.

Указанные задачи достигаются тем, что в способе рассредоточения и забойки скважинного заряда, включающем заполнение скважины взрывчатым веществом, установку боевика, рассредоточение заряда и забойку, согласно изобретению рассредоточение заряда ВВ осуществляют быстротвердеющим пеногелем, а забойку скважины осуществляют нетвердеющим пеногелем.These tasks are achieved by the fact that in the method of dispersing and stemming a borehole charge, including filling a well with explosive, installing an action movie, dispersing a charge and jamming, according to the invention, the explosive charge is dispersed using quick-hardening foam, and the borehole is plugged with a non-hardening foam gel.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически показан технологический процесс, а на фиг.2 показана схема формирования конструкции заряда ВВ.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically shows the process, and figure 2 shows a diagram of the formation of the structure of the explosive charge.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

На блоке, обуренном скважинами 1, размещают установку 2, в баки которой заливают водные растворы пеногелеобразующих веществ, в т.ч. отвердителя 3, твердеющего гелеобразователя 4, пенообразователя 5, коагулятора 6, нетвердеющего гелеобразователя 7.On the block drilled with boreholes 1, place the installation 2, in the tanks of which pour aqueous solutions of foam-forming substances, including hardener 3, hardening gel former 4, foaming agent 5, coagulator 6, non-hardening gel former 7.

Установка 2 имеет два режима приготовления пеногеля. "Режим 1" предусматривает приготовление быстротвердеющего пеногеля и включает одновременную подачу в рукав 8 водных растворов отвердителя 3, твердеющего гелеобразователя 4 и пенообразователя 5. "Режим 2" предусматривает приготовление нетвердеющего пеногеля и включает одновременную подачу в рукав 8 нетвердеющего гелеобразователя 7, коагулятора 6 и пенообразователя 5.Installation 2 has two modes of foam preparation. "Mode 1" provides for the preparation of quick-hardening foam gel and includes the simultaneous supply of aqueous solutions of hardener 3, hardening gel 4 and foaming agent 5 to the sleeve 8. "Mode 2" provides for the preparation of non-hardening foam gel and includes the simultaneous supply of non-hardening gel 7, coagulator 6, and foaming agent to sleeve 8 5.

Зарядная машина 9 движется вдоль ряда скважин 1. В каждую скважину 1 из зарядной машины 9 засыпают первую часть заряда ВВ 10, устанавливают нижний боевик 11. На нижнюю часть заряда ВВ 10 каждой скважины нагнетают порцию 12 пеногеля, твердеющего быстро. С этой целью вслед за зарядной машиной 9 движется установка 2, на которой задан "Режим 1" приготовления быстротвердеющего пеногеля. Смесь вспенивают и одновременно транспортируют образовавшийся пеногель сжатым воздухом, поступающим от компрессора 13 по рукаву 8 в скважину 1. Технологический режим предусматривает, что за время, необходимое для заполнения нижней части всех скважин 1 зарядом ВВ 10, пеногель, формирующий промежуток 12 между нижней и верхней частями заряда ВВ 10, затвердеет и не деформируется. Зарядной машиной 9 проводят дозарядку верхней части скважин 1. После чего на установке 2 задают "Режим 2 " приготовления нетвердеющего пеногеля. Смесь также вспенивают сжатым воздухом, поступающим в рукав 8 от компрессора 13, и одновременно транспортируют образовавшийся пеногель по рукаву 8 в скважину 1, осуществляя ее забойку нетвердеющим пеногелем 14. После заполнения забойкой всех скважин осуществляют монтаж взрывной сети и взрыв.The charging machine 9 moves along a series of wells 1. In each well 1 from the charging machine 9, the first part of the explosive charge 10 is poured, the lower gun 11 is installed. A portion of the foam gel 12 hardening is rapidly pumped onto the lower part of the explosive charge 10 of each well. To this end, after the charging machine 9, the installation 2 moves, on which the “Mode 1” for the preparation of quick-hardening foam gel is set. The mixture is foamed and at the same time the resulting foam gel is transported by compressed air coming from the compressor 13 along the sleeve 8 into the well 1. The technological mode provides that for the time required to fill the bottom of all wells 1 with a charge of BB 10, the foam gel forming the gap 12 between the lower and upper parts of the explosive charge 10, hardens and does not deform. Charging machine 9 carry out the recharging of the upper part of the wells 1. Then at the installation 2 set "Mode 2" preparation of non-hardening foam. The mixture is also foamed with compressed air entering the sleeve 8 from the compressor 13, and at the same time the formed foam gel is transported along the sleeve 8 into the well 1, clogging it with a non-hardening foam gel 14. After filling all the wells with the clogging, an explosive network is installed and an explosion is carried out.

Способ был осуществлен на участке №2 разреза Сибиргинский ОАО "Южный Кузбасс" и участке №1 разреза Кедровский УК ОАО "Кузбассразрезуголь". Блоки были обурены скважинами диаметром 250 и 320 мм, глубиной от 15 до 19 м по песчаникам средней крепости.The method was carried out at section No. 2 of the Sibirginsky open pit mine of Southern Kuzbass OJSC and section No. 1 of the Kedrovsky open pit mine of the OJSC Kuzbassrazrezugol. The blocks were drilled with wells with a diameter of 250 and 320 mm, a depth of 15 to 19 m along sandstones of medium strength.

При проведении взрывов блоки были условно разделены по длине на две части. На одной осуществлялась зарядка скважин по традиционной технологии с твердой забойкой из буровой мелочи, а на другой части блока по предлагаемому способу.During the explosions, the blocks were conditionally divided in length into two parts. On one, the wells were charged according to the traditional technology with solid stemming from drill trifles, and on the other part of the block according to the proposed method.

Для приготовления быстротвердеющего пеногеля использовались водные растворы смолы КФМТ-15, пенообразователя ОП-6 по ТУ 3810740-82, ортофосфорной кислоты по ГОСТ-10678-76. Для приготовления нетвердеющего пеногеля использовались водные растворы жидкого стекла по ТУ 6-18-68-75, хлорида кальция по ТУ 6-00-5077-83 и пенообразователя ОП-6 по ТУ 3810740-82. По предварительным лабораторным исследованиям установлено, что время отвердевания быстротвердеющего пеногеля, используемого для рассредоточения заряда ВВ, составляет 25-30 минут, а время стойкости нетвердеющего пеногеля составляет более 8 часов. Время, необходимое на технологический процесс приготовления пеногеля, формирование промежутка и перестановку рукава на следующую скважину, составляло менее 1 минуты. За 30 минут работы установки были сформированы промежутки в 32 скважинах, поэтому зарядная машина МЗ-3Б, прибывшая на блок с пункта загрузки ее бункера взрывчатым веществом УП-1, без задержки приступила к дозарядке скважин. Вслед за зарядной машиной осуществлялась забойка скважин нетвердеющим пеногелем. Время на забойку одной скважины составляло в среднем 48 секунд. За 2,3 часа было заряжено по заявляемому способу 68 скважин. При отлаженном процессе и достаточной емкости баков под растворы компонентов можно осуществлять зарядку по заявляемому способу до 200 скважин, что вполне согласуется с потребностями производства. Преимущества способа в том, что технический результат, полученный в результате осуществления изобретения, состоит в повышении запирающих свойств забойки, снижении концентрации вредных веществ в пылегазовом облаке, уменьшении зоны рассеивания пылегазового облака и снижении опасного расстояния по действию ударной воздушной волны.To prepare quick-hardening foam gel, aqueous solutions of KFMT-15 resin, OP-6 foaming agent in accordance with TU 3810740-82, and phosphoric acid in accordance with GOST-10678-76 were used. To prepare a non-hardening foam gel, aqueous solutions of liquid glass were used according to TU 6-18-68-75, calcium chloride according to TU 6-00-5077-83 and foaming agent OP-6 according to TU 3810740-82. According to preliminary laboratory studies, the curing time of the quick-hardening foam gel used to disperse the explosive charge is 25-30 minutes, and the resistance time of a non-hardening foam gel is more than 8 hours. The time required for the technological process of preparing the foam gel, the formation of the gap and the shift of the sleeve to the next well, was less than 1 minute. Over 30 minutes of installation operation, gaps were formed in 32 wells, so the MZ-3B charging machine, which arrived at the block from the loading point of its bunker with UP-1 explosive, without delay began to recharge the wells. Following the charging machine, the wells were clogged with non-hardening foam gel. Closing time for one well averaged 48 seconds. For 2.3 hours, 68 wells were charged by the present method. With a streamlined process and a sufficient capacity of tanks for solutions of components, it is possible to charge up to 200 wells by the present method, which is consistent with the needs of production. The advantages of the method are that the technical result obtained as a result of carrying out the invention consists in increasing the blocking properties of the stemming, reducing the concentration of harmful substances in the dust and gas cloud, reducing the dispersion zone of the dust and gas cloud and reducing the dangerous distance by the action of the shock air wave.

При подрыве заряда ВВ по массиву, вдоль стенки скважины распространяется фронт упругой волны напряжений, скорость которого примерно на два порядка выше скорости фронта плоской волны, распространяющейся по низкоплотному промежутку, рассредоточивающему заряд, и забоечному материалу, имеющему пузырьковую структуру, которая, действуя по принципу многократных слоев открытой поверхности, перераспределяет энергию ударной волны. Благодаря опережению фронта упругой волны напряжений, распространяющейся по массиву, канал скважины на некотором расстоянии от зарядной камеры сжимается под воздействием смещения от тангенциальной составляющей волны напряжений, развивающейся в массиве. Создается запирающий эффект на некоторый промежуток времени, необходимый для более полной передачи массиву импульса взрыва.When the explosive charge is blown through the array, the front of the elastic stress wave propagates along the well wall, the speed of which is about two orders of magnitude higher than the speed of the front of the plane wave propagating over the low-density gap dispersing the charge and the bottom hole material having a bubble structure, which, acting on the principle of multiple layers of an open surface, redistributes the energy of the shock wave. Due to the advance of the front of the elastic stress wave propagating through the array, the borehole channel at some distance from the charging chamber is compressed under the influence of an offset from the tangential component of the stress wave developing in the array. A locking effect is created for a certain period of time, necessary for a more complete transmission of the explosion pulse to the array.

Опережающий вылет забойки исключается. Верхняя часть разрушаемого массива перемещается вместе с забойкой, которая под действием продуктов взрыва распыляется в мелкие капли и пузырьки, образуя центры коагуляции пыли и нейтрализации газов. Мелкодисперсная пыль, коагулируя, образует конгломераты, которые за счет сил гравитации оседают быстрее, что обеспечивает снижение до 10 раз размеров зоны рассеивания пыли.Anticipated departure of the stemming is excluded. The upper part of the massif to be destroyed moves along with the stemming, which is sprayed into small droplets and bubbles under the action of explosion products, forming centers of dust coagulation and gas neutralization. Fine dust, coagulating, forms conglomerates, which due to the forces of gravity settle faster, which reduces the size of the dust dispersion zone up to 10 times.

Claims (1)

Способ рассредоточения и забойки скважинного заряда, включающий заполнение скважины взрывчатым веществом, установку боевика, рассредоточение заряда и забойку, отличающийся тем, что рассредоточение заряда ВВ осуществляют быстротвердеющим пеногелем, а забойку осуществляют нетвердеющим пеногелем.A method for dispersing and jamming a borehole charge, including filling a well with explosive, installing an action movie, dispersing a charge and jamming, characterized in that the explosive charge is dispersed using quick-hardening foam gel, and the plugging is carried out with non-hardening foam gel.

Images