«Разработка эффективных параметров буровзрывных работ при увеличении глубины карьера Мурунтау» (стр. 10 )

, с

Выразив величины, входящие в это выражение через геометрические параметры отбиваемого уступа и углы наклона его борта и скважин, получим:

, с

Таким образом, время существования динамической обнаженной плоскости (Dt), формируемой опережающим взрыванием заряда ВВ в наклонной скважине, является временем существования локального компенсационного пространства, обуславливающего перевод разрушаемого массива из напряженного состояния сжатия в напряженное состояние растяжения, т. е. разрушение массива идет в виде отрыва на компенсационные зоны под действием менее энергоемких растягивающих напряжений. Это обстоятельство создает условия к повышению степени полезного использования энергии взрыва и увеличивает размеры области регулируемого дробления.

4.2. Разработка способа взрывания уступов на месторождении Мурунтау

Целесообразно дробление уступов производить парами расходящихся пучков параллельно-сближенных скважин, пробуренных с рабочей площадки уступа в вертикальной плоскости, в которой один пучок скважин бурят перпендикулярно подошве уступа, а второй бурят в сторону откоса уступа с наклоном к его подошве под углом:

, град

где Dэ – диаметр монозаряда, эквивалентного по энергии применяемого ВВ наклонному пучку скважинных зарядов, м;

Этот способ взрывания применяется в случае, когда применение энергии взрыва, реализуемой в массиве способом отбойки уступов парами расходящихся скважин, недостаточно для качественной проработки подошвы и необходимой степени дробления.

Приведенное аналитическое выражение, определяющее угол наклона b¢ пучка скважин к подошве уступа, получено из условия преодоления каждым пучком в паре половины величины расчетной линии сопротивления взрыву по подошве разрушаемого высокого уступа.

Применение способа дробления пучками расходящихся скважинных зарядов основано на том, что заряды в пучках скважин, расположенных на расстоянии 4-6 диаметров друг от друга и взорванных одновременно, действуют как один плоский заряд, генерирующий в массив плоскую волну напряжений, которая распространяясь в нем, затухает обратно пропорционально расстоянию, т. е. менее интенсивно, чем при цилиндрическом монозаряде равной потенциальной энергии применяемого ВВ. За счет этого массив породы в большей мере насыщается энергией при взрыве и происходит его более интенсивное и равномерное дробление на больших расстояниях от заряда. Инициирование зарядов ВВ в вертикальных пучках скважин производят в верхней части зарядов, инициирование зарядов в наклонных пучках скважин – с верхней и нижней частей зарядов в скважинах.

Расчетный эквивалентный пучку скважинных зарядов диаметр цилиндрического монозаряда равный потенциальной энергии применяемого ВВ равен:

где nc – число скважин в пучке.

Величина ЛСПП (Wn. c), преодолеваемая пучком скважинных зарядов равна:

где 1,15 - коэффициент эффективности действия взрыва параллельно-сближенных зарядов по сравнению с эквивалентным цилиндрическим монозарядом; Wо – преодолеваемая ЛСПП при взрывании эквивалентными цилиндрическими монозарядами.

Таким образом, замена единичных скважин в расходящихся парах скважинных зарядов на пучки параллельно-сближенных скважин меньшего диаметра сохраняет все преимущества предлагаемого способа дробления, но дает дополнительные резервы повышения качества дробления и проработки подошвы за счет изложенных особенностей действия взрыва параллельно-сближенных зарядов.

Желательно вертикальную и наклонную скважины каждой пары скважин располагать в двух параллельных вертикальных плоскостях, удаленных одна от другой на расстояние, равное 1-2 диаметрам эквивалентных по энергии применяемых ВВ единичных скважин большого диаметра.

Предлагаемое расположение вертикальной и наклонной скважин в двух параллельных вертикальных плоскостях сохраняет все преимущества способа отбойки уступов парами расходящихся скважин, пробуренных в одной вертикальной плоскости, но при этом за счет смещения на рабочей площадке уступа точки забуривания наклонной скважины относительно точки забуривания вертикальной появляется возможность частичной реализации эффекта взрыва параллельно-сближенных зарядов при одновременном инициировании зарядов в паре расходящихся скважин в параллельных плоскостях.

В этом случае ниже точки пересечения расходящихся скважин в вертикальной проекции возникает L-образная конструкция зарядов, которая при одновременном взрыве зарядов работает как пара параллельно-сближенных зарядов до тех пор, пока расстояние между скважинами не превысит величины 4-6 диаметров скважин. На этом участке, который расположен в зоне с недостаточной энергонасыщенностью, за счет изложенного ранее эффекта взрывания параллельно-сближенными зарядами существенно увеличивается выход энергии в разрушаемый массив с соответствующим повышением качества его дробления.

С учетом изложенного, приведенный вариант отбойки уступов целесообразно применять при взрывании крупноблочных массивов повышенной крепости.

Целесообразно наклонную скважину в каждой паре скважин, пробуренных в двух параллельных вертикальных плоскостях, бурить в сторону откоса уступа с наклоном к его подошве под углом:

, град

Аналитическое выражение, определяющее угол наклона b1 наклонной скважины к подошве уступа, получено из следующих положений. С целью получения L-образной конструкции зарядов парой расходящихся скважин, находящихся в двух параллельных вертикальных плоскостях, для реализации эффекта взрыва параллельно-сближенных зарядов наклонную скважину, смещенную в пространстве во второй параллельной плоскости, забуривают с наклоном к подошве уступа таким образом, чтобы она пересекала в проекции вертикальную скважину в точке начала заряда в этой скважине, а расчетную ЛСПП, преодолеваемую цилиндрическим монозарядом большого диаметра эквивалентным по энергии применяемого ВВ паре расходящихся скважин – посередине.

Желательно наклонный пучок скважин в каждой паре расходящихся пучков, пробуренных в двух параллельных вертикальных плоскостях бурить в сторону свободной поверхности уступа с наклоном к его подошве под углом:

, град

Аналитическое выражение, определяющее угол b2, основывается на следующих соображениях. С целью более равномерного распределения энергии взрыва при разрушении крепких крупноблочных массивов и использования при этом эффекта взрыва сближенных зарядов при одновременном взрыве зарядов в L-образной конструкции пересекающихся в вертикальной проекции сближенных скважин наклонный пучок параллельно-сближенных скважин, смещенный в пространстве относительно вертикального и находящийся во второй параллельной плоскости, бурят под таким углом наклона к подошве уступа, чтобы он пересекал в проекции вертикальный пучок сближенных скважин, находящихся в первой параллельной плоскости, в точке начала зарядов в скважинах этого пучка, а расчетную ЛСПП, преодолеваемую цилиндрическим монозарядом большого диаметра эквивалентным по энергии применяемого ВВ паре расходящихся пучков скважин меньшего диаметра – ровно посередине.

Сущность предлагаемого способа прослеживается на рис. 4.2, где приведены схемы отбойки высокого уступа: а) традиционной единичными цилиндрическими монозарядами в скважинах большого диаметра (прототип); б) парами расходящихся скважин меньшего диаметра, пробуренными в одной вертикальной плоскости; в) парами расходящихся пучков параллельно-сближенных скважин; г) расходящимися парами пересекающихся в проекции скважин, пробуренных в двух параллельных вертикальных плоскостях, удаленных друг от друга на расстояние, равное 1-2 диаметрам скважины, эквивалентной по энергии применяемого ВВ паре расходящихся скважин; д) расходящимися парами пересекающихся в проекции пучков параллельно-сближенных скважин, пробуренных в двух параллельно-вертикальных плоскостях, удаленных друг от друга на расстояние, равное 1-2 диаметра скважины, эквивалентной по энергии применяемого ВВ паре расходящихся пучков сближенных скважин; е) расходящимися парами (пучками) пересекающихся в вертикальной проекции скважин (пучков), пробуренных в двух параллельных вертикальных плоскостях. На схемах рис. 3.2: 1 – вертикальная скважина большого диаметра; 2 – откос уступа; 3 – рабочая площадка; 4 – подошва уступа; 5 и 6 – наклонная и вертикальная скважины в паре расходящихся скважин, пробуренных в одной вертикальной плоскости; 7 и 8 – наклонный и вертикальный пучки параллельно-сближенных скважин в паре расходящихся пучков, пробуренных в одной вертикальной плоскости; 9 и 10 – наклонная и вертикальная скважины в варианте расположения пары расходящихся и пересекающихся в вертикальной проекции скважин, пробуренных в двух вертикальных параллельных плоскостях; 11 и 12 – наклонный и вертикальный пучки параллельно-сближенных скважин в варианте расположения пары расходящихся и пересекающихся в вертикальной проекции пучков, сближенных скважин, пробуренных в двух вертикальных параллельных плоскостях; 13 и 14 – вертикальные параллельные плоскости, удаленные друг от друга на расстояние одного-двух диаметров скважины большого диаметра, эквивалентной по энергии применяемого ВВ паре расходящихся скважин (пучков); 15 и 16 – объемное представление наклонной и вертикальной скважин (пучков параллельных сближенных скважин) в паре расходящихся и пересекающихся в вертикальной проекции скважин (пучков), пробуренных в двух вертикальных параллельных плоскостях.

Эффективность ведения БВР в предлагаемом способе взрывной отбойки горных пород на рабочих уступах объясняется не только геометрией расположения зарядов ВВ в парах расходящихся скважин (пучков сближенных скважин), позволяющих также использовать эффект действия взрыва параллельно-сближенных зарядов в зонах с недостаточной энергонасыщенностью разрушения, но и способом инициирования вертикальных и наклонных зарядов в парах расходящихся скважин (пучков сближенных скважин), способным реализовать направленное и менее энергоемкое разрушение массива по линии ЛСПП, а также эффектом увеличения производительности бурения за счет различного характера изменения скорости бурения и объема бурения при замене одной скважины большого диаметра расходящейся парой скважин меньшего диаметра.