Способ взрывоуплотнения закладочного массива

(2010.01), 21 41/16 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ формирования компенсационного пространства в закладочном массиве. Предложен способ взрывоуплотнения закладочного массива,включающий размещение в выработанном пространстве до его заполнения закладочным материалом труб из легко разрушаемого взрывом материала на всю его высоту, заполнение выработанного пространства закладочным материалом,заряжание труб взрывчатым веществом, взрывание взрывчатого вещества в трубах на отдельных отрезках труб периодически с отступлением, отличающийся тем, что взрывчатое вещество в трубах взрывают секциями по мере достижения закладочным массивом максимальных значений показателя вязкости, определяемой по формуле жК пл , гдесж - прочность закладки на сжатие К пл - коэффициент пластичности закладки К плЕст / Едеф,где Е ст - модуль упругости закладки Е деф - модуль полной деформации закладки.(72) Шапошник Юрий Николаевич Березиков Евгений Петрович Шушкевич Константин Андреевич Шапошник Сергей Николаевич Крупник Леонид Андреевич Морозов Александр Николаевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д.Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ВЗРЫВОУПЛОТНЕНИЯ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА(57) Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке мощных рудных залежей. Задача, решаемая изобретением, заключается в снижении устойчивости сформированного закладочного массива от сейсмического воздействия взрывания взрывчатого вещества в трубах. Технический результат от использования изобретения состоит в усовершенствовании схемы 23777 Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке мощных рудных залежей системами разработки с закладкой выработанного пространства. Известен способ отбойки горной массы,включающий проходку подготовительных выработок, бурение полувееров восходящих скважин, располагаемых в плоскости простирания буровой выработки, и последовательную отбойку рядов скважин соседних полувееров, начиная с нижнего ряда. При этом бурят три полувеера скважин,причем скважины центрального полувееера бурят ближе к линии отбойки на величину, равную 0,1-0,3 ЛНС, и взрывают в каждом отбиваемом ряду первыми, а крайние скважины каждого ряда взрывают по отношению к центральной с замедлением, равным времени начала сдвижения массива в сторону отбойки (А.с. СССР 1754901, Е 21 С 41/16). Недостатком этого способа является высокое разубоживание отбиваемой рудной массы на контакте руда-закладка закладочным материалом. Повышенное разубоживание руды закладочным материалом приводит к существенному снижению извлечения металла или повышенному расходу дорогостоящих реагентов при обогащении. Кроме того, при данном способе формирования компенсационного пространства взрывные скважины расположены перпендикулярно или под углом к закладочному массиву, что приводит не только к повышенному разубоживанию руды закладкой, но и снижает устойчивость закладочного массива от сейсмического воздействия взрывной отбойки. Известен также способ образования отрезной щели, включающий закладку отработанной камеры твердеющей смесью,бурение скважин в закладочном массиве, образование отрезной полости на границе отработанной и неотработанной камер и многорядное взрывание скважин в рудном массиве неотработанной камеры на образованную отрезную полость. При этом в скважины,пробуренные в закладочном массиве, подают воду под давлением и размывают закладочный массив до обнажения рудного массива (предварительный патент на изобретение РК 10346, Е 21 С 41/00). Недостатком данного способа является необходимость бурения скважин в закладочном массиве, по которым в дальнейшем будет подаваться вода. Размытие закладочного массива водой в шахтных условиях приводит к повышенному расходу воды и увеличению затрат на водоотлив. Известен наиболее близкий по технической сущности способ взрывоуплотнения закладочного массива, включающий размещение в выработанном пространстве до его заполнения закладочным материалом труб из легко разрушаемого взрывом материала, заполнении выработанного пространства закладочным материалом, заряжании труб взрывчатым веществом,взрывании его и заполнении закладочным материалом образовавшейся после взрыва полости. При этом трубы размещают в выработанном пространстве на всю его высоту, а заряжание и взрывание взрывчатого вещества в трубах производят на отдельных отрезках труб периодически с отступлением, начиная от концов труб, по мере подъема уровня закладочного массива над соответствующими отрезками труб (А.с. СССР 810993, Е 21 15/00). Недостатком данного способа образования компенсационного пространства в твердеющей закладке является снижение устойчивости сформированного закладочного массива от сейсмического воздействия взрывания взрывчатого вещества в трубах сразу после подъема уровня закладочного массива над соответствующими отрезками труб. В этом случае закладочный материал не набрал еще необходимую прочность, а по мере набора прочности при твердении закладочного массива пластичность закладки снижается. Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении устойчивости сформированного закладочного массива от сейсмического воздействия взрывания взрывчатого вещества в трубах. Технический результат от использования изобретения состоит в создании способа взрывоуплотнения закладочного массива за счет совершенствования схемы формирования компенсационного пространства в закладочном массиве. Сущность изобретения состоит в том, что предложен способ взрывоуплотнения закладочного массива,включающий размещение в выработанном пространстве до его заполнения закладочным материалом труб из легко разрушаемого взрывом материала на всю его высоту, заполнение выработанного пространства закладочным материалом,заряжание труб взрывчатым веществом, взрывание взрывчатого вещества в трубах на отдельных отрезках труб периодически с отступлением, отличающийся тем,что взрывчатое вещество в трубах взрывают секциями по мере достижения закладочным массивом максимальных значений показателя вязкости, определяемой по формуле жК пл , гдесж - прочность закладки на сжатие К пл - коэффициент пластичности закладки К плЕст / Едеф,где Е ст - модуль упругости закладки Е деф - модуль полной деформации закладки. На фиг. 1 показана схема установки зарядов взрывчатых веществ в трубах, установленных в выработанном пространстве(вертикальная проекция) на фиг. 2 - схема секционного образования компенсационного пространства путем взрывания зарядов взрывчатых веществ за счет деформации закладки на фиг. 3 - схема образования компенсационного пространства путем взрывания зарядов взрывчатых веществ (разрез фиг. 2 по А-А). 2 23777 Условные обозначения на представленных чертежах 1 - выработанное пространство 2 формируемый закладочный массив 3 - закладочная скважина 4 рудный массив 5 вышерасположенный отрезной штрек (погрузочный заезд) 6 - нижерасположенный отрезной штрек- секционные заряды взрывчатых веществ 9 образованное в закладочном массиве компенсационное пространство. Способ формирования компенсационного пространства в закладочном массиве осуществляют следующим образом. В выработанном пространстве 1 отработанной камеры перед началом формирования закладочного массива 2 в пустотах камеры закладочным материалом и выставления изолирующих перемычек 7 в нижерасположенном отрезном штреке 6 на всю высоту подэтажной камеры из вышерасположенного отрезного штрека 5 со стороны отрабатываемого в дальнейшем рудного массива 4 устанавливают трубу из легко разрушаемого взрывом материала (фиг. 1). До начала закладочных работ трубу заполняют секционными зарядами взрывчатых веществ 8. Далее приступают к заполнению выработанного пространства через закладочную скважину 3 твердеющей закладкой. Взрывание секционных зарядов взрывчатых веществ 8 в трубе производят по мере достижения закладочным массивом 2 максимальных значений показателя вязкости, являющегося комплексной характеристикой среды,учитывающей ее прочность и пластичность. В результате взрывания зарядов взрывчатых веществ в трубе за счет деформации закладки в закладочном массиве образуется компенсационное пространство 9, служащее в дальнейшем отрезным восстающим для формирования отрезной щели при выемке запасов руд в смежной камере 4 (фиг. 2). Труба со взрывчатым веществом 8 располагается по линии отрезного штрека 6 смежной,отрабатываемой в дальнейшем выемочной камеры. После полной закладки выработанного пространства и оформления на всю высоту камеры компенсационного пространства 9 путем взрывания в трубе зарядов взрывчатых веществ 8 оформляют отрезную щель. Отрезную щель в смежной камере оформляют путем взрывания зарядов взрывчатых веществ в параллельных скважинах, пробуренных в нижерасположенном отрезном штреке 6. Закладочный массив в ранние сроки твердения обладает свойствами упругопластической среды. Закладочный массив, как упругопластическая среда,вначале деформируется упруго. Далее наблюдаются пластические деформации, которые переходят в хрупкое или вязкое разрушение. По мере набора прочности со временем твердения пластичность закладки снижается. Чем выше набранная прочность закладочного массива, тем больше проявляются упругие свойства и меньше - пластические (табл. 1). Таблица 1 Значения пластичности закладки по мере набора прочности со временем твердения для условий Орловского рудника Жезкентского ГОКа ТОО Казахмыс Время набора прочности, сутки 7 9 9 14 14 20 20 60 60 90 Прочный закладочный массив может характеризоваться возможностью хрупкого разрушения при малых деформациях, что приводит к внезапным ее отслоениям, в то время как менее прочный закладочный массив, но более пластичный,выдерживает большие деформации, так как к энергии упругой деформации добавляются затраты энергии на пластическое деформирование. При этом Прочность закладочного массива сж , МПа 0,42 0,42 0,66 0,70 0,84 16,60 1,22 12,80 1,22 7,90 1,03 7,30 1,27 7,00 1,17 3,00 1,54 6,20 1,23 2,80 2,25 1,80 2,25 2,00 2,70 устойчивость искусственного массива определяется не столько его прочностью и упругостью, сколько пластичностью и вязкостью разрушения. С точки зрения обеспечения безопасных условий горных работ и наименьшего разрушения закладочного массива при выемке руды в смежных камерах целесообразно использовать закладку с вязким характером разрушения. В качестве сравнительной 3 оценки упругих и пластических свойств в работах академика Ржевского В.В. введено понятие показателя вязкости, который является комплексной характеристикой среды, учитывающей ее прочность и пластичность. Чем больше пластичность среды,тем выше устойчивость ее обнажений к динамическим и статическим нагрузкам. На уровень пластичности влияют физико-механические свойства входящих компонентов, их соотношение,мелкодисперсная фракция,структурные особенности, влагосодержание смеси, время твердения и др. Варьировать деформационными и прочностными свойствами закладки можно подбором вида инертного заполнителя с разным гранулометрическим составом. Комбинируя пропорции мелкого и крупного заполнителя, можно получать закладку с разными деформационными свойствами. Для обеспечения безопасности горных работ необходима вязкая закладка. По результатам лабораторных экспериментов установлено, что максимальная вязкость закладки достигается при наличии текущих хвостов в инертном заполнителе в пределах 52-57 (табл. 2). Таблица 2 Зависимость вязкости закладки от содержания мелкого заполнителя Содержание мелкого заполнителя,47 50 52 55 57 62 65 68 70 Максимальное значение вязкости закладочного массива должно определяться для условий каждого конкретного горнодобывающего предприятия. Максимальное значение вязкости закладки предварительно определяют эмпирическим путем для конкретных условий подземных рудников на основе результатов лабораторных исследований. Затем фактическое значение вязкости закладки определяют путем всесторонних испытаний выбуренных кернов из сформированного закладочного массива. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ взрывоуплотнения закладочного массива, включающий размещение в выработанном пространстве до его заполнения закладочным материалом труб из легко разрушаемого взрывом материала на всю его высоту, заполнение Вязкость закладки, МПа 7,0 7,2 7,4 7,5 7,6 7,2 6,8 6,2 5,4 выработанного пространства закладочным материалом,заряжание труб взрывчатым веществом, взрывание взрывчатого вещества в трубах на отдельных отрезках труб периодически с отступлением, отличающийся тем, что взрывчатое вещество в трубах взрывают секциями по мере достижения закладочным массивом максимальных значений показателя вязкости, определяемой по формуле жК пл ,гдесж - прочность закладки на сжатие К пл - коэффициент пластичности закладки К плЕст / Едеф,где Е ст - модуль упругости закладки Е деф - модуль полной деформации закладки.