Исследование эффективности метода дополнительных сосредоточенных скважинных зарядов

Одним из факторов, влияющих на параметры поля напряжений, является распределение зарядов по объему разрушаемой части массива, при взрывании которых увеличивается кратность нагружения массива и изменяется характер взаимодействия волн напряжений.

В работах показано, что для получения интенсивного дробления горных пород необходимо максимально рассредоточить заряд в массиве. Для равномерного размещения заряда в массиве рекомендуется принимать скважины малого диаметра. Однако о условиях, когда применение скважин малого диаметра по масштабам производства экономически нецелесообразно, равномерность размещения BВ в массиве может быть повышена применением дополнительных укороченных скважин. Суть метода заключается в том, что в центре между основными скважинами бурят дополнительные такого же или меньшего диаметра на глубину, примерно равную длине забойки основных скважин.

Экспериментальными исследованиями, проведенными ИГTM АН Украины, установлено различие в характере процесса разрушения среды при взрывании удлиненных н сосредсточенных зарядов. Действие сосредоточенного заряда заключается в образовании более равномерной системы трещин. Для установления эффективности дробления пород, исходя из требований циклично-поточной технологии, был внедрен метод взрывания с дополнительными сосредоточенными зарядами (рис. 67).

Установим связь между параметрами буровзрывных работ и длиной дополнительных укороченных скважин. На основании теории размерностей получена следующая зависимость:

где V — объем разрушенной породы, м3; L — общая длина скважин, пробуренных па высоту уступа с. перебуром, м; Lд — общая длина дополнительных скважин, м; k' — коэффициент, определяющий объем разрушения от действия заряда в дополнительной скважине, м3; l — глубина дополнительной укороченной скважины, м.

Величина V приближенно может быть найдена по следующей формуле:

где N — число пробуренных скважин; а — расстояние между скважинами в ряду, м; b — расстояние между рядами скважин, м; H — высота уступа, м.

Общая длина основных и дополнительных скважин определяется из выражении:

где n — число дополнительных скважин; l — глубина основной скважины, м.

Коэффициент k может быть определен следующим путем, Предположим, что заряд в дополнительной скважине является зарядом нормального рыхления:

где Qд — масса сосредоточенного заряда в дополнительной скважине, кг; qд — удельный расход BB для зарядов нормального рыхления, кг/м3; Wд — величина наименьшего сопротивления на уровне сосредоточенного заряда.

Определим массу заряда из условия вместимости зарядной камеры:

где dк — диаметр котлового расширения, м; hк — высота котлового расширения, м; A2 — плотность заряжания кг/м2.

Сосредоточен ним можно считать заряд, если выполняется условие

Приняв k=W2 и определив и из уравнений (48), (40) и (50), получим

Подставив в уравнение (51) значения V, L, Lд и k и преобразовав его, получим зависимость глубины дополнительной скважины от параметров сетки скважин, диаметра котлового расширения, удельного расхода BB, высоты ус тупа, глубины основных скважин и числа дополнительных

где n' — отношение числа дополнительных скважин к основным (n' = n/N).

Область экономической эффективности метода дополнительных укороченных скважин может быть установлена следующим образом. Затраты на буровзрывные работы, отнесенные к 1 м3 взорванной горной массы при обычном взрывании, определяются следующим образом:

где Э10 — затраты на бурение одной скважины, руб; Э1зар. — стоимость скважинного заряда, руб.; стоимость средств взрывания, отнесенная к одной скважине, руб.; Э1 — затраты на заряжание и забойку, отнесенные к одной скважине, руб.

При бурении дополнительных скважин сетка основных скважин расширяется. затраты на буровзрывные работы, отнесенные к 1 м3 породы при взрывании с дополнительными зарядами, определяются зависимостью

где Э1б — затраты на бурение одной дополнительной скважины, руб.; Э1зар — стоимость BB в дополнительной скважине, руб.; Э1с.п — стоимость средств взрывания, использованиях на oднy дополнительную скважину, руб.; Э2б — затраты на заряжание и забойку дополнительной скважины. руб.; а1, b1 — расстояние между скважинами в ряду и между рядами соответственно при расширении сетки скважин, м.

Eсли при взрывании с дополнительными укороченными скважинами получаем более интенсивное дробление и выполняется условие

то экономическая целесообразность предлагаемого метода не вызывает сомнений. Подставляя в выражение (52) значения Э1уд и Э2уд, получим

где kсб и k1сб — коэффициенты сближения скважин при обычном методе взрывания и взрывании с дополнительными укороченными скважинами

В дальнейшем на железорудных карьерах Криворожского бассейна метод дополнительных сосредоточенных зарядов был апробирован и была подтверждена его эффективность.