RU2604074C1 - Method for performing blasting operations - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to mining, to drilling and blasting operations (DBO) in rocks, and can be used in various industries using blasting operations in rock masses, in particular, in blasting preparation of a layered rock mass for excavation at open development of minerals. Method involves production of geologic information directly on exposing the ledge slope about elements of rocks laying, calculation of DBO parameters and well pattern designing, drilling of parallel rows of wells, charging them with an explosive with subsequent plugging, installation of an explosive network, short-delay blasting and development of blasted rocks. Herewith depending on spatial position of the bedding in the mass the wells are drilled perpendicular or parallel to the plane of the bedding.

EFFECT: technical result of the proposed technical solution is increased efficiency with a rational degree of crushing a rock mass before excavation due to formation of a stress wave front along the rocks bedding.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в слоистых массивах горных пород осадочного происхождения, в частности при взрывной подготовке породного массива к экскавации при открытой разработке полезных ископаемых.The invention relates to mining, to the field of drilling and blasting in rocks and can be used in various industries that use blasting in layered rock masses of sedimentary origin, in particular during explosive preparation of a rock mass for excavation during open pit mining.

Известен способ взрывной подготовки пород к выемке методом скважинных зарядов (Анистратов Ю.И., Анистратов К.Ю., Щадов М.И. Справочник по открытым горным работам: - М.: НТЦ «ГОРНОЕ ДЕЛО», 2010. 700 с., 453 ил.), который заключается в размещении взрывчатого вещества в наклонных или вертикальных скважинах, располагающихся в один или несколько рядов параллельно верхней бровке уступа и размещающихся друг от друга на расчетном расстоянии по прямоугольной или шахматной сетке. Причем проекции продольных осей скважин перпендикулярны образующим верхней и нижней бровкам уступа.There is a method of explosive preparation of rocks for excavation by the method of borehole charges (Anistratov Yu.I., Anistratov K.Yu., Shchadov M.I. Directory of open pit mining: - M .: STC "Mining", 2010. 700 p., 453 ill.), Which consists in placing explosives in deviated or vertical wells located in one or more rows parallel to the upper edge of the ledge and located at a calculated distance from each other along a rectangular or checkerboard pattern. Moreover, the projections of the longitudinal axes of the wells are perpendicular to the generators of the upper and lower edges of the ledge.

Недостаткам аналога является повышенный удельный расход взрывчатого вещества, низкая степень проработки массива и, как следствие, большой выход негабаритных кусков породы.The disadvantages of the analogue is the increased specific consumption of explosives, a low degree of development of the array and, as a result, a large yield of oversized pieces of rock.

Известен также способ взрывной отбойки горных пород со слоистой структурой, включающий бурение параллельных рядов вертикальных скважин, заряжание их взрывчатым веществом с последующей забойкой, монтаж взрывной цепи и короткозамедленное взрывание (Репин Н.Я. Подготовка горных пород к выемке. Ч. 1: Учеб. пособ. - М.: "Мир книги". Изд-во МГГУ. 2009. 188 с.: ил.).There is also known a method of explosive blasting of rocks with a layered structure, including drilling parallel rows of vertical wells, loading them with explosive followed by clogging, installing an explosive chain and short-blasting (Repin N.Ya. Preparing rocks for excavation. Part 1: Textbook. manual. - M.: “The World of the Book.” Publishing House of Moscow State University. 2009. 188 pp., ill.).

Недостатком этого способа является то, что бурение параллельных рядов скважин осуществляют по сетке, форма которой учитывает только трещиноватость массива, и на разупрочнение структуры массива необходим увеличенный удельный расход взрывчатого вещества, поскольку не учитываются взаимосвязи сдвиговых напряжений в направлении слоистости и направлении трещиноватости массива.The disadvantage of this method is that the drilling of parallel rows of wells is carried out on a grid, the form of which takes into account only the fracturing of the array, and to soften the structure of the array, an increased specific consumption of explosive is necessary, since the relationship of shear stresses in the direction of layering and the direction of fracturing of the array is not taken into account.

Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому является «Способ взрывной подготовки горной массы на угольных карьерах» Тарканов Р.А., Лагай Н.В. (RU 2319012 С1. 10.03.2008), при котором на основе геологической информации, полученной непосредственно на видимом обнажении откоса блока инструментальными замерами или фотодокументами и приложенной к паспорту, строят решетку основных систем трещин по отношению к откосу уступа, по совокупности полученной информации рассчитывают параметры БВР и проектируют сетку буровзрывных скважин.The closest technical solution of the same purpose to the claimed one is the "Method of explosive preparation of rock mass in coal mines" Tarkanov R.A., Lagay N.V. (RU 2319012 C1. 03/10/2008), in which, based on the geological information obtained directly on the visible outcrop of the slope of the block with instrumental measurements or photo documents and attached to the passport, a lattice of the main crack systems is constructed in relation to the slope of the ledge, the parameters are calculated based on the totality of the information received BWR and design a grid of blasting holes.

Этот способ по подготовке горной массы к выемке взрывом также является малоэффективным, т.к. не учитывает взаимосвязи сдвиговых напряжений в направлении линии слоистости и направлении линий простирания трещиноватости массива, которые формируются при взрыве в массиве осадочных горных пород при наличии трех систем трещин (первая система трещин разделяет слои в напластованиях пород, и две взаимно перпендикулярные напластованиям секущие системы трещин определяют структуру блочности массива, что в конечном итоге приводит к ухудшению качества дробления горной массы и снижению производительности горнотранспортной техники на последующих этапах разработки месторождения).This method of preparing the rock mass for excavation by explosion is also ineffective, because does not take into account the relationship of shear stresses in the direction of the bedding line and the direction of the lines of strike of the rock mass of the massif, which are formed during the explosion in the massif of sedimentary rocks in the presence of three systems of cracks (the first system of cracks separates the layers in the rock formations, and two secant fracture systems mutually perpendicular to the strata determine the structure blockiness of the array, which ultimately leads to a deterioration in the quality of crushing of the rock mass and a decrease in the productivity of mining transport equipment at the following stages of field development).

Изобретение решает задачу повышения эффективности буровзрывной подготовки горной массы на угольных разрезах в слоистых породах осадочного происхождения путем повышения качества их равномерного дробления с заданной крупностью, что обеспечит повышение производительности горнотранспортной техники в последующих процессах отработки месторождения.The invention solves the problem of improving the efficiency of drilling and blasting preparation of rock mass in coal mines in sedimentary stratified rocks by improving the quality of their uniform crushing with a given size, which will increase the productivity of mining transport equipment in subsequent mining processes.

Технический результат заявляемого решения достигается тем, что в способе ведения взрывных работ, включающем расчет параметров БВР и проектирование сетки скважин, бурение параллельных рядов скважин, заряжание их взрывчатым веществом с последующей забойкой, монтаж взрывной сети, короткозамедленное взрывание, согласно изобретению, учитывает наиболее благоприятные условия для дробления массива, когда распространение фронта ударной волны разрушения в слое строго перпендикулярно линиям простирания напластования при пологом и наклонном падении линии простирания напластований пород и при крутопадающих линиях простирании двух взаимно перпендикулярных систем трещин, секущих напластования на блоки, скважины бурят перпендикулярно плоскости падения напластований и параллельно линиям простирания секущих систем трещин, а при крутом падении напластований пород и одной из секущих напластования системы трещин, а другой системы трещин, имеющей пологое или наклонное падение, скважины бурят перпендикулярно плоскости пологопадающей системы трещин и параллельно линии простирания напластований пород и линии простирания крутопадающей системы трещин.The technical result of the proposed solution is achieved by the fact that in the method of blasting, which includes calculating the parameters of drilling and drilling and designing a grid of wells, drilling parallel rows of wells, loading them with explosive followed by clogging, installation of an explosive network, short-blasting, according to the invention, takes into account the most favorable conditions for crushing the array, when the propagation of the front of the shock wave of destruction in the layer is strictly perpendicular to the lines of the strike of the bed at a gentle and inclined adenia, the lines of strike of rock formations and with steeply falling lines of strike of two mutually perpendicular systems of cracks that cut off the strata on blocks, wells are drilled perpendicular to the plane of incidence of the strata and parallel to the lines of stretch of the secant systems of cracks, and with a steep drop of bedding and one of the sections of the bedding system of cracks, a of another fracture system having a gentle or inclined dip, the wells are drilled perpendicular to the plane of the dipping fracture system and parallel to the line I rock strata and the lines stretch steeply dipping fracture system.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема бурения скважин в слоистом горном массиве при пологом и наклонном падении напластований; на фиг. 2 - разрез по сечению А-А. На фиг. 3 показана схема бурения скважин в слоистом горном массиве при крутом падении напластований; на фиг. 4 - разрез по сечению Б-Б.The method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of the drilling of wells in a layered mountain massif with a gentle and inclined fall of the strata; in FIG. 2 is a sectional view taken along section AA. In FIG. 3 shows a diagram of the drilling of wells in a layered mountain massif with a steep fall in the strata; in FIG. 4 - a section along the section BB.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. На уступе, подлежащем взрывной подготовке пород к экскавации, на основании изучения геологической структуры массива на обнажении откоса уступа 1, определяют азимут линии простирания напластований 2 горного массива и угол α падения напластований, азимут линии простирания секущей системы трещин 3 и азимут линии простирания секущей системы трещин 4, а также угол падения β секущей системы трещин 3 и угол падения γ секущей системы трещин 4.The inventive method is as follows. On the ledge subject to explosive preparation of rocks for excavation, on the basis of the study of the geological structure of the massif at the outcrop of the slope of ledge 1, the azimuth of the bedding line 2 of the rock mass and the angle of incidence α, the azimuth of the bedding line of the secant system of cracks 3 and the azimuth of the bedding line of the secant system of cracks are determined 4, as well as the angle of incidence β of the secant system of cracks 3 and the angle of incidence γ of the secant system of cracks 4.

Параметры расположения скважин 6 на уступе 1, в т.ч. расстояние между скважинами в ряду и между параллельными рядами скважин (сетка скважин), линию сопротивления по подошве уступа и параметры скважинного заряда определяют по известным методикам (например, Репин Н.Я. Подготовка горных пород к выемке. 4.1: Учеб. пособ. - М.: "Мир книги". Изд-во МГГУ. 2009. - 188 с.: ил.).The location parameters of the wells 6 on the ledge 1, including the distance between the wells in the row and between the parallel rows of wells (grid of wells), the resistance line at the bottom of the ledge and the parameters of the borehole charge are determined by known methods (for example, N. Repin. Preparation of rocks for excavation. 4.1: Textbook. - M .: “The World of the Book.” Publishing House of Moscow State University for the Humanities. 2009. - 188 pp., Ill.).

При пологом залегании напластований горного массива (см. рис. 1) по параметрам сетки скважин размечают места заложения устьев скважин 6 в параллельных рядах, бурят по линии 7 в направлении перпендикулярном плоскости напластований 2 и параллельном линиям азимута падения секущих систем трещин 3 и 4 (см. рис. 2).When the bedding of the rock mass is flat (see Fig. 1), the well grid points 6 are marked according to the parameters of the grid of wells 6 in parallel rows, drilled along line 7 in the direction perpendicular to the bedding plane 2 and parallel to the azimuth lines of incidence of secant fracture systems 3 and 4 (cm Fig. 2).

При крутом падении напластований 2 (см. рис. 3) параллельные ряды скважин 6 размечают и бурят в направлении 7, параллельном азимуту линии падения напластований 2 и параллельном азимуту линии падения секущей системы трещин 4, и перпендикулярном плоскости простирания секущей системы трещин 3.With a steep fall of the strata 2 (see Fig. 3), parallel rows of boreholes 6 are marked and drilled in the direction 7 parallel to the azimuth of the line of incidence of the strata 2 and parallel to the azimuth of the line of incidence of the secant system of cracks 4 and perpendicular to the strike plane of the secant system of cracks 3.

После бурения скважин 6 их заряжают взрывчатым веществом, осуществляют забойку и проводят монтаж взрывной сети. Взрыв скважинных зарядов осуществляют короткозамедленно, например, с помощью неэлектрических средств инициирования с низкоэнергетическими волноводами по диагональной схеме. Конструкция скважинного заряда формируется в зависимости от структурно-прочностных свойств напластований 2 массива, после взрыва которого образуется зона 5 дробления.After drilling wells 6, they are charged with explosive, jamming is carried out, and an explosive network is mounted. The explosion of borehole charges is carried out shortly, for example, using non-electric initiation means with low-energy waveguides in a diagonal pattern. The design of the borehole charge is formed depending on the structural and strength properties of the strata of the 2nd array, after the explosion of which a crushing zone 5 is formed.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что вектор скорости продольной волны в массиве формируется при взрыве заряда ВВ, ориентированного перпендикулярно напластованиям, а фронт взрывной волны распространяется вдоль напластований с затуханием в зависимости от частоты трещин в секущих системах, причем зона дробления вокруг скважинного заряда каждого слоя массива определяется его структурно-прочностными свойствами.The advantage of the proposed method is that the velocity vector of the longitudinal wave in the array is formed during the explosion of the explosive charge, oriented perpendicular to the bedding, and the front of the blast wave propagates along the bed with damping depending on the frequency of cracks in secant systems, and the crushing zone around the borehole charge of each layer An array is determined by its structural and strength properties.

В случае некоторого различия этих свойств по слоям ее размеры регулируют рациональной конструкцией скважинного заряда, например использованием воздушных промежутков или формированием колонки заряда из взрывчатых веществ, соответствующих прочностным характеристикам каждого породного слоя. Это позволит более эффективно использовать энергию взрыва, снизить удельный расход взрывчатых веществ, получить более рациональную степень дробления массива и в конечном итоге повысить производительность горнотранспортного оборудования.In the case of some difference in these properties by layers, its dimensions are controlled by the rational design of the borehole charge, for example, using air gaps or the formation of a charge column from explosives corresponding to the strength characteristics of each rock layer. This will allow more efficient use of the energy of the explosion, reduce the specific consumption of explosives, obtain a more rational degree of fragmentation of the array and ultimately increase the productivity of mining equipment.

Пример конкретного выполнения способа.An example of a specific implementation of the method.

Взрывание горного массива проводили на разрезе ОАО «Междуречье», на горном участке №2 в забое экскаватора РН-2800 №28159 на горизонте +340 пр. 255-260 с высотой уступа 15 м. Характеристика буримых пород: среднезернистый песчаник, который относится к трудновзрываемым среднеблочным породам с диаметром естественной отдельности до 1,2 м. Угол падения напластований около 5 град. Угол встречи направления секущей системы трещин с максимальным значением скорости продольной волны в массиве с линией откоса уступа составлял 55 град. Сетка скважин прямоугольная размером 6×6 м. Скважины бурили под углом 75 град, к горизонтальной плоскости, при этом направление бурения скважин было перпендикулярно плоскости напластований. Заряжали скважины гранулитом ПС-2 сплошным зарядом. Схема взрывания диагональная с использованием Искра-П (25, 42 мс) и Искра-С (500 мс). Взрыв фиксировали высокоскоростной видеокамерой Casio Exilim Pro EX-F1 со скоростью видеосъемки 600 кадров в секунду. Медленный просмотр видеосъемки позволил установить направление и характер движения развала. Фотопланиметрический метод определения качества дробления массива позволил установить уменьшение среднего диаметра куска в развале на 15% по сравнению с контрольным участком с традиционным расположением наклонных скважин, направленных перпендикулярно образующим откоса уступа.The blasting of the rock mass was carried out at the open-cast mine of Mezhdurechye OJSC, on the mountain site No. 2 in the face of the RN-2800 excavator No. 28159 at the horizon +340, project 255-260 with a ledge height of 15 m. Characteristics of drill rocks: medium-grained sandstone, which is difficult to explode medium-block rocks with a diameter of natural separation of up to 1.2 m. The angle of incidence of the strata is about 5 degrees. The angle of intersection of the direction of the secant system of cracks with the maximum value of the longitudinal wave velocity in the array with a slope line of the ledge was 55 degrees. The grid of wells was rectangular 6 × 6 m in size. The wells were drilled at an angle of 75 degrees to the horizontal plane, while the direction of drilling was perpendicular to the bedding plane. The wells were charged with PS-2 granulite with a continuous charge. Diagonal blasting scheme using Iskra-P (25, 42 ms) and Iskra-S (500 ms). The explosion was recorded with a Casio Exilim Pro EX-F1 high-speed video camera with a video recording speed of 600 frames per second. Slow viewing of the video made it possible to establish the direction and nature of the camber movement. The photoplanimetric method for determining the quality of crushing an array made it possible to establish a decrease in the average diameter of a piece in the collapse by 15% compared with a control plot with a traditional arrangement of deviated wells directed perpendicular to the slope of the ledge.

Claims (1)

Способ ведения взрывных работ, включающий бурение параллельных рядов скважин, заряжание их взрывчатым веществом с последующей забойкой, монтаж взрывной сети и короткозамедленное взрывание, отличающийся тем, что в зависимости от пространственного расположения напластований в массиве относительно горизонтальной плоскости скважины бурят перпендикулярно при пологом падении напластований или параллельно при крутом падении напластований их плоскости, при этом проекцию продольной оси бурового станка на горизонтальную плоскость ориентируют перпендикулярно азимуту линии простирания напластований. A method of blasting, including drilling parallel rows of wells, loading them with explosive followed by clogging, installing an explosive network and short-blasting, characterized in that depending on the spatial location of the strata in the array relative to the horizontal plane of the well, they are drilled perpendicularly with a shallow dip of the strata or in parallel with a steep fall of the bedding of their plane, while the projection of the longitudinal axis of the drilling rig on the horizontal plane of the orient comfort perpendicular to azimuth line stretch strata.

Images