RU2526950C1 - Fill stemming of blast holes with elements of stone material - Google Patents

Abstract

FIELD: blasting operations.

SUBSTANCE: fill stemming of blast holes with elements of stone material comprises the lower fill part of inert bulk materials over the air gap and the upper combined part. The upper combined part of the stemming is divided into two sections: the lower section with length of up to three diameters of the well, filled with elements of stone material with size of 0.2-0.6 diameter of the well, interstratified with the inert bulk material with the size less than 5 mm, and the upper, filled to the top of the well with the same inert bulk material.

EFFECT: invention enables to improve the efficiency of locking the detonation products in the charging cavity by the combined shortened stemming and to reduce costs for its formation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород.The invention relates to the field of drilling and blasting in strong rocks and can be used in various industries using explosive cultivation of rock massifs of rocks.

Известно, что наилучшее дробление горных пород взрывом обеспечивается применением укороченной забойки с воздушным промежутком над зарядом /1/. При этом конструкция забойки, расположенной над воздушным промежутком вблизи устья скважины, должна обеспечивать продолжительное противодействие ее выбросу действием взрыва - вплоть до момента разрушения массива /2/.It is known that the best crushing of rocks by explosion is ensured by the use of shortened stemming with an air gap above the charge / 1 /. At the same time, the construction of the stemming device located above the air gap near the wellhead should provide a long-term counteraction to its ejection by the action of the explosion - up to the moment the massif is destroyed / 2 /.

Наиболее близким по существу решаемой задачи устройством для запирания продуктов взрыва в зарядной полости скважины является комбинированная засыпная забойка скважин, включающая верхнюю и нижнюю части, разделенные буферным промежутком из пенополистирола, причем нижняя часть представляет собой засыпку из инертных сыпучих материалов над воздушным промежутком, в которой верхняя часть забойки выполнена в виде конуса длиной 2-3 диаметра скважины, например, из твердеющих материалов, установленного острым концом вверх на буферный промежуток, между конусом и стенками скважины размещен крупный щебень и далее до верха скважины помещен засыпной инертный материал /3/.The closest to the essentially solvable task device for locking the explosion products in the charging cavity of the well is a combined filling jamming of wells, including the upper and lower parts separated by a polystyrene foam buffer gap, the lower part being a filling of inert bulk materials above the air gap, in which the upper part of the stemming is made in the form of a cone with a length of 2-3 diameter of the well, for example, of hardening materials, installed with the sharp end up on the buffer spacing to, between the cone and the walls of the borehole there is a large crushed stone and then up to the top of the borehole a loose inert material / 3 / is placed.

Такая конструкция забойки обеспечивает задержку продуктов детонации в зарядной полости до начала сдвижения пород при разрушении массива в районе устья скважины, однако требует предварительного изготовления и доставки к месту зарядки конусов из твердеющих материалов. Кроме того, опытные взрывы с такими забойками показали, что диаметр верхней части скважин сильно колеблется из-за нарушения массива предшествующими взрывами, что усложняет установку конусов. В случае же большого зазора между стенками скважины и конусом по нему происходит прорыв продуктов взрыва, и запирающая способность забойки падает.Such a stemming design provides a delay of the detonation products in the charging cavity until the rock begins to move when the massif is destroyed in the area of the wellhead, however, it requires preliminary manufacture and delivery of cones from hardening materials to the charging point. In addition, experimental explosions with such stemming showed that the diameter of the upper part of the wells varies greatly due to disruption of the array by previous explosions, which complicates the installation of cones. In the case of a large gap between the walls of the borehole and the cone, explosion products break through and the blocking ability of the stemmer decreases.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности запирания продуктов детонации в зарядной полости комбинированной укороченной забойкой и снижение затрат на ее формирование.The technical problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of locking detonation products in the charging cavity with a combined shortened stemming and reducing the cost of its formation.

Поставленная задача достигается тем, что в засыпной забойке взрывных скважин с элементами каменного материала, включающей нижнюю засыпную часть из инертных сыпучих материалов над воздушным промежутком и верхнюю комбинированную часть, согласно изобретению верхняя комбинированная часть забойки разделена на два отрезка: нижний отрезок длиной до трех диаметров скважины, заполненный элементами каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины, перемежающимися инертным сыпучим материалом крупностью менее 5 мм, и верхний, заполненный до верха скважины этим же инертным сыпучим материалом.The problem is achieved in that in the filling stall of blast holes with elements of stone material, including the lower filling part of inert bulk materials above the air gap and the upper combined part, according to the invention, the upper combined part of the stemming unit is divided into two sections: the lower segment with a length of up to three well diameters filled with elements of stone material with a size of 0.2-0.6 diameter of the well, alternating with inert bulk material with a particle size of less than 5 mm, and the upper one, filled with top of the well with the same inert bulk material.

На фигуре 1 схематично изображена засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала.The figure 1 schematically shows the filling stump blast holes with elements of stone material.

Засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала размещается в скважине 1 над воздушным промежутком 2, установленным над зарядом ВВ 3. Нижняя засыпная часть 4 забойки выполнена из инертного сыпучего материала 5 крупностью менее 5 мм, над нею размещен первый отрезок 6 верхней комбинированной части забойки, выполненный из элементов каменного материала в виде крупных камней 7 размером 0,5-0,6 диаметра скважины вперемешку с камнями 8 средних размеров 0,2-0,3 диаметра скважины. Пустоты между камнями 7 и 8 заполнены инертным сыпучим материалом 5. Второй отрезок 9 верхней комбинированной части забойки до верха скважины заполнен тем же инертным сыпучим материалом 5.The backfill of blasting holes with elements of stone material is placed in the borehole 1 above the air gap 2 installed above the explosive charge 3. The bottom fill part 4 of the stemming unit is made of inert bulk material 5 with a particle size of less than 5 mm, the first section 6 of the upper combined part of the stemming unit is placed above it, made of elements of stone material in the form of large stones 7 with a size of 0.5-0.6 diameter of the well mixed with stones 8 of average size 0.2-0.3 of the diameter of the well. The voids between the stones 7 and 8 are filled with inert bulk material 5. The second segment 9 of the upper combined part of the stemming to the top of the well is filled with the same inert bulk material 5.

Засыпную забойку взрывных скважин с элементами каменного материала, укороченную до 14 диаметров скважины, формируют следующим образом. В скважине 1 над зарядом ВВ 3 известным способом формируют воздушный промежуток 2, высота которого равна разности между глубиной скважины 1 и суммарной длиной заряда BB 3 и забойки. Над воздушным промежутком 2 на заданную высоту формируют нижнюю засыпную часть 4 сыпучим инертным материалом 5, например буровым шламом. После этого формируют первый отрезок 6 верхней комбинированной части забойки, послойно размещая крупные камни 7 размером 0,5-0,6 диаметра скважины вперемешку с камнями 8 среднего размера 0,2-0,3 диаметра скважины, которые берут, как правило, прямо с поверхности заряжаемого блока. Для повышения газонепроницаемости забойки промежутки между камнями крупного и среднего размеров каждого слоя засыпают инертным сыпучим материалом 5, например буровым шламом. Размеры нижней засыпной части 4 и первого отрезка 6 верхней комбинированной части забойки подбирают опытным путем. Наши опытные взрывы показали, что общая высота первого отрезка 6 должна быть не менее 3-х диаметров скважины, а нижняя часть 4 забойки - 7-8 диаметров. Второй отрезок 9 верхней комбинированной части забойки длиной не менее 2 диаметров скважины до устья заполняют инертным сыпучим материалом 5.The backfill of blast holes with elements of stone material, shortened to 14 well diameters, is formed as follows. In the well 1 above the charge BB 3 in a known manner, an air gap 2 is formed, the height of which is equal to the difference between the depth of the well 1 and the total length of the charge BB 3 and stemming. Above the air gap 2, a lower filling part 4 is formed to a predetermined height by a loose inert material 5, for example, drill cuttings. After that, the first segment 6 of the upper combined part of the stemming is formed, layer-by-layer placing large stones 7 with a size of 0.5-0.6 well diameters mixed with stones 8 of an average size of 0.2-0.3 well diameters, which are usually taken directly from the surface of the charged unit. To increase the gas tightness of the stemming, the gaps between the stones of large and medium sizes of each layer are covered with inert bulk material 5, for example, drill cuttings. The sizes of the lower filling part 4 and the first segment 6 of the upper combined part of the stemming are selected empirically. Our experimental explosions showed that the total height of the first section 6 should be at least 3 diameters of the well, and the lower part 4 of the stemming - 7-8 diameters. The second segment 9 of the upper combined part of the stemming length of at least 2 diameters of the well to the mouth is filled with an inert bulk material 5.

После детонации заряда BB 3 в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин в несколько десятков тысяч атмосфер и происходит удар газов по нижней части 4 забойки, существенно смягченный воздушным промежутком. Экспериментально установлено /4/, что в засыпной забойке из зернистых материалов в первый момент времени после детонации заряда забоечный материал уплотняется в виде пробки и плотно расклинивается в скважине. После уплотнения, независимо от используемого материала, забойка выбрасывается с возрастающей скоростью, зарядная полость разгерметизируется и часть продуктов детонации из нее выбрасывается, не совершив полезной работы. Для исключения этого явления предусмотрен первый отрезок 6 верхней комбинированной части засыпной забойки взрывных скважин с элементами каменного материала.After detonation of the BB 3 charge in the charging cavity, the pressure of the detonation products rises sharply to several tens of thousands of atmospheres and there is a blow of gases on the lower part 4 of the bottomhole, substantially mitigated by the air gap. It was experimentally established / 4 / that in the backfill of granular materials at the first time after the detonation of the charge, the bottom-hole material is compacted in the form of a plug and tightly wedged in the well. After compaction, regardless of the material used, the stem is ejected with increasing speed, the charging cavity is depressurized and some of the detonation products are ejected from it without having done useful work. To eliminate this phenomenon, a first section 6 of the upper combined part of the backfill of blasting holes with elements of stone material is provided.

Начавшая движение нижняя засыпная часть 4 забойки воздействует на камни 7 и 8, расклинивая их между собой и стенками скважины 1. При этом крупные камни 7 разрушаются до камней среднего размера 8, те, в свою очередь, переходят в более мелкий щебень. Процесс носит скачкообразный характер, но в целом затраты времени на выброс забойки возрастают. Как показали опытные взрывы, забойки с отрезком, заполненным каменным материалом, либо не вылетают вовсе, либо их выброс происходит через 120-160 мс после вылета обычных засыпных забоек такой же длины. Тем самым обеспечивается большая длительность запирания продуктов детонации в зарядной полости.The movement of the lower filling part 4 of the stemming unit affects the stones 7 and 8, wedging them between themselves and the walls of the well 1. In this case, large stones 7 are destroyed to stones of medium size 8, which, in turn, turn into smaller crushed stone. The process is spasmodic in nature, but in general, the time required to discharge the stemming increases. As experimental explosions have shown, bumpers with a segment filled with stone material either do not fly out at all, or they are ejected 120-160 ms after the departure of ordinary fillings of the same length. This ensures a long duration of locking the detonation products in the charging cavity.

Относительно большая длина нижней части 4 забойки необходима для обеспечения ее газонепроницаемости. Опытные взрывы показали, что при малой длине нижней засыпной части 4 взрывные газы проходят между кусками каменного материала верхней комбинированной части забойки, и эффект использования энергии взрыва снижается.The relatively large length of the bottom part 4 of the stemming is necessary to ensure its gas tightness. Experimental explosions showed that with a small length of the lower filling part 4, explosive gases pass between pieces of stone material of the upper combined part of the stemming, and the effect of using the explosion energy is reduced.

Замена бетонного конуса в прототипе на комбинацию элементов каменного и засыпного материалов позволяет не только снизить затраты, исключив бетон и фракционированный щебень, но и повысить надежность работы забойки, независимо от состояния стенок скважин. Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости, забойка способствует более полному протеканию вторичных реакций в продуктах детонации и соответственно повышает энергию взрыва; это особенно важно для современных крупнодисперсных BB типа гранулитов и граммонитов, у которых значительная доля энергии выделяется в процессе вторичных реакций.Replacing the concrete cone in the prototype with a combination of elements of stone and filling materials allows not only to reduce costs by eliminating concrete and fractioned gravel, but also to increase the reliability of the clogging, regardless of the condition of the walls of the wells. Providing long-term isolation of the charging cavity, the stemming contributes to a more complete course of secondary reactions in detonation products and, accordingly, increases the explosion energy; this is especially important for modern coarse-grained BBs such as granulites and grammonites, in which a significant proportion of the energy is released during secondary reactions.

Таким образом, заявляемая засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала позволяет запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива, эффективность использования энергии взрыва на дробление пород существенно повышается, а затраты на применение забойки снижаются, что позволяет решить поставленную техническую задачу.Thus, the claimed backfill blasting of blast holes with elements of stone material allows you to lock the products of the explosion in the charging cavity until the destruction of the array, the efficiency of the use of energy of the explosion for crushing rocks is significantly increased, and the cost of using the stemming is reduced, which allows to solve the technical problem.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявкиSources of information taken into account when preparing the application

1. Влияние забойки на степень дробления горных пород взрывом / Г.П. Демидюк, В.Д. Росси, Н.Ф. Андрианов, В.А. Усачев // Сб. Взрывное дело №53/10. М.: Недра, 1963. - С.96-105.1. The effect of stemming on the degree of crushing of rocks by an explosion / G.P. Demidyuk, V.D. Rossi, N.F. Andrianov, V.A. Usachev // Sat. Blasting business No. 53/10. M .: Nedra, 1963. - S.96-105.

2. Яковенко А.И. Расчет скважинных зарядов в карьерах // Сб. Взрывное дело №51/8. М.: Недра, 1963. - С.108-120.2. Yakovenko A.I. Calculation of borehole charges in quarries // Sat. Blasting business No. 51/8. M .: Nedra, 1963. - S.108-120.

3. Патент Российской Федерации №2462688, МПК F42D 1/08. 2011 (прототип).3. Patent of the Russian Federation No. 2462688, IPC F42D 1/08. 2011 (prototype).

4. Миндели Э.О., Демчук П.А., Александров В.Е. Забойка шпуров. - М.: “Недра”, 1967. - 152 с.4. Mindeli E.O., Demchuk P.A., Aleksandrov V.E. Clogging holes. - M .: "Nedra", 1967. - 152 p.

Claims (1)

Засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала, включающая нижнюю засыпную часть из инертных сыпучих материалов над воздушным промежутком и верхнюю комбинированную часть, отличающаяся тем, что верхняя комбинированная часть забойки разделена на два отрезка: нижний отрезок длиной до трех диаметров скважины, заполненный элементами каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины, перемежающимися инертным сыпучим материалом крупностью менее 5 мм, и верхний, заполненный до верха скважины этим же инертным сыпучим материалом. Fill jamming of blast holes with elements of stone material, including the lower filling part of inert bulk materials above the air gap and the upper combined part, characterized in that the upper combined part of the stemming unit is divided into two sections: the lower section of up to three borehole diameters filled with elements of stone material 0.2-0.6 in diameter of the well, interspersed with an inert bulk material with a particle size of less than 5 mm, and a top one filled to the top of the well with the same inert bulk material erialom.

Images