1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 28868
(51) E21C 37/00 (2006.01)
F42D 3/04 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2012/1017.1
(22) 04.10.2012
(45) 15.08.2014, бюл. №8
(72) Бектурганов Нуралы Султанович; Зейнуллин
Абдикарим Абжалелович; Кабетенов Тулеген;
Рустемов Серикбай Тохташевич; Бекмагамбетов
Бакытжан Балымбетович
(73) Акционерное общество Национальный научно-
технологический холдинг "Парасат"
(56) А.О. Баранов. Расчет параметров
технологических процессов подземной добычи руд. -
М.: Недра, 1985. с.64
RU 2133447 С1 20.07.1999
RU 2101673 С1 10.01.1998
RU 97114710 A 27.06.1999
RU 2062442 С1 20.06.1996
WO 9528551 A1 26.10.1995
(54) СПОСОБ ОТБОЙКИ ГОРНЫХ ПОРОД
(57) Патент «Способ отбойки горных пород»
относится к области горного дела при отбойке
горных масс шпуровой отбойкой.
Доказано, что при шпуровой отбойке при
определенных значениях диаметра, ЛHC и
коэффициента сближения шпура, начала действия
процесса трещинообразования в разрушаемой среде
в результате действия ударных волн совпадает со
временем начала действия газов взрыва в зарядной
полости, что позволяет эффективно использовать
энергию взрыва, соответственно позволяет
экономию ВВ.
Кроме того, доказано, что при подходе к
ответственным объектам необходимость ведение
взрывных работ с опережением времени начала
действия процесса трещинообразования в
разрушаемой среде в результате действия ударных
волн над временем начала действия газов взрыва в
зарядной полости. При этом изменение ЛHC с
учетом диаметра шпура и коэффициента их
сближения при заданной длине шпура позволяет
увеличению коэффициента их использования,
снижению сейсмического воздействия взрыва,
потерь полезных ископаемых и повышению
устойчивости целика.
(19)KZ(13)B(11)28868

2. 28868
2
Изобретение относится к области горного дела и
может быть использовано при отбойке полезных
ископаемых шпуровой отбойкой с оставлением
целиков.
Известен способ отбойки горных пород
(А.О.Баранов. Расчет параметров технологических
параметров технологических процессов подземной
добычи руд. М. «Недра» 1985, с.64 ) включающий
бурение, заряжание ВВ и взрывание шпуровых
зарядов с линией наименьшего сопротивления
(далее ЛHC) определяемой по формуле:
,
785,0 3
qm
k
dW
⋅
⋅∆⋅
⋅= (1)
где d - диаметр шпура, м;
∆ - плотность заряжания, кг/м3
;
k3 - коэффициент заполнения шпура; по единым
правилам безопасности,
k3 = 0,6 ÷ 0,72;
m - коэффициент сближение зарядов;
q- удельный расход ВВ, кг/м3
.
Недостатком этого способа является то, что
взрывные работы при отбойке полезных
ископаемых шпуровым методам осуществляется без
учета времени начала процесса трещинообразования
в разрушаемой среде, в результате работы ударных
волн и времени начала действия газов взрыва в
зарядной полости, что приводит к неэффективному
использованию энергии взрыва ВВ, повышению
сейсмического воздействия взрыва, снижению
устойчивости целика и увеличению потерь
полезных ископаемых.
Задачей изобретения является - определение
времени начала процесса трещинообразования в
разрушаемой среде, в результате работы ударных
волн и времени начала действия газов взрыва в
зарядной полости, при отбойке полезных
ископаемых для обычных и при подходе к целикам
условии при различной величине ЛHC шпуровых
зарядов.
Техническим результатом настоящего
изобретения является снижение удельного расхода
ВВ, потерь полезных ископаемых, сейсмического
воздействия взрыва, повышению устойчивости
целика за счет изменения диаметра, ЛHC и
коэффициента сближения шпуровых зарядов при
изменении их длины.
Способ осуществляется следующим образом.
При отбойке полезных ископаемых при обычных
(рядовых) условиях и известной длине шпура,
начало процесса трещинообразования в
разрушаемой среде, в результате работы ударных
волн и времени начало действия газов взрыва в
зарядной полости соответственно определяют по
формулам t1 и t2 путем подбора диаметра и ЛHC:
мс
l
la
d
W
t ,
66,1
41,0
з
ш
82,0
41,1
1 





⋅
⋅
⋅
⋅
=
ρ
(2)
t2 = 0,45·lш, мс (3)
причем t1 = t2 (4)
где t1 - время начала действия расширения газов
взрыва в шпуре;
t2 - время начала процесса трещинообразования в
разрушаемой среде, в результате работы ударных
волн;
1ш - длина шпура, м;
W - ЛHC шпуровых зарядов при коэффициенте
сближение m = 1, м;
а - расстояние между шпурами равной ЛHC, м;
р - плотность заряда взрывчатого вещества
(далее ВВ), кг/м;
d - диаметр шпура;
13 - длина заряда ВВ;
При подходе к ответственным объектам,
например к целикам при отбойке полезных
ископаемых и известной длине шпура, начала
процесса трещинообразования в разрушаемой среде,
в результате действия ударных волн и времени
начала действия газов взрыва в зарядной полости
соответственно определяют по формулам t1 и t2
путем подбора коэффициента сближение и диаметра
шпура:
мс
l
lmW
d
m
W
t
з
шm
m
,
66,1 41,0
3 2
1
82,0
41,1
3 2
1
1








⋅
⋅⋅
⋅






⋅
= =
=
ρ
(5)
t2 =0,452·1ш, мс (6)
причем, t1 = (0,6 ÷ 0,9)t2, мс (7)
где t1 - время начала действия расширения газов
взрыва в шпуре;
t2 - время начала процесса трещинообразования в
разрушаемой среде в результате работы ударных
волн;
1ш - длина шпура, м;
Wm=1 - ЛHC шпуровых зарядов при
коэффициенте сближение равном 1, определяемом
по одной из известных методик, м;
m - коэффициент сближение шпуровых зарядов;
р - плотность заряда взрывчатого вещества
(далее ВВ), кг/м3
;
d - диаметр шпура;
l3 - длина заряда ВВ;
Если, коэффициент сближение m>1,то ЛHC по
которой бурят шпуры определяют из выражения:
м;,
m
W
3 2
1m
1
=
> =mW (8)
а - расстояние между шпурами:
.,Wа 3 2
1m1m мm⋅= =>
(9)
Например: Пример 1. При заданной длине шпура
равной 2,0 м и диаметре 0,042 м определить
оптимальную величину ЛНС.
,,909,0
5,11000
2765,0
0,042
0,7651,6666,1
t
41,0
0,82
1,41
41,0
82,0
41,1
1 мс
l
la
d
W
з
ш
=





⋅
⋅⋅
=





⋅
⋅
⋅
⋅
=
ρ
t1=0,452·1ш=0,452·2=0,904, мс,
т. е. t1 = t2 при заданной длине шпура 2,0 м и
диаметре 0,042м ЛHC составляет 0,765м.
Пример 2. При заданной длине шпура равной
2,0м и диаметре 0,055м определить оптимальную
величину ЛHC.

3. 28868
3
,,91,0
5,11000
2855,0
0,055
0,8551,6666,1
t
41,0
0,82
1,41
41,0
82,0
41,1
1 мс
l
la
d
W
з
ш
=





⋅
⋅⋅
=





⋅
⋅
⋅
⋅
=
ρ
т. е. t1 = t2 при заданной длине шпура 2,0 м и
диаметре 0,055м ЛHC составляет 0,855м.
Пример 3. При отбойке полезных ископаемых
самоходной буровой установкой глубина шпура
составляет 3,2 м. Определить оптимальную
величину ЛHC и диаметра шпура при обычных
условиях и при подходе к ответственному объекту,
т. е. оставляемому целику.
1. Рассмотрим задачу при диаметре шпура
0,042м.
мс
l
lmW
d
m
W
t
з
шm
m
,
66,1 41,0
3 2
1
82,0
41,1
3 2
1
1








⋅
⋅⋅
⋅






⋅
= =
=
ρ
t2 = 0,452·1ш = 0,452·3,2 = 1,44, мс,
t1 = (0,6 ÷ 0,9)t2, мс или
t1 = (0,6 ÷ 0,9)·1,44, мс = 0,864 ÷ 1,296 мс
Подбираем необходимый коэффициент
сближение шпура при диаметре равном 0,042 м и
определяем необходимую величину ЛНС и
расстояния между шпурами.
,,13,1
4,21000
2,35,11
042,0
5,1
1,0
66,166,1 41,0
3 2
82,0
41,1
3 2
41,0
3 2
1
82,0
41,1
3 2
1
1 мс
l
lmW
d
m
W
t
з
шm
m
=








⋅
⋅⋅







⋅
=








⋅
⋅⋅
⋅








⋅
= =
=
ρ
т. е. удовлетворяет условие (7) 1,13 мс находится
между значениями 0,864÷1,296 мс. Исходя из
формулы (8) ЛНС шпуровых зарядов определяют из
выражения
м,76,0
5,1
1
m
W
3 23 2
1m
1 === =
>mW
а - расстояние между шпурами,
.31,15,11Wа 3 23 2
1m1m мm =⋅=⋅= =>
2. Определяем ЛHC при длине шпура 3,2 м и
диаметре 0,055 м.
,,364,1
4,21000
2,35,12,1
055,0
5,1
2,1
66,166,1 41,0
3 2
82,0
41,1
3 2
41,0
3 2
1
82,0
41,1
3 2
1
1 мс
l
lmW
d
m
W
t
з
шm
m
=








⋅
⋅⋅







⋅
=








⋅
⋅⋅
⋅








⋅
= =
=
ρ
т. е. удовлетворяет условие (7) 1,364 мс
находится ближе к максимальному значению в
интервале 0,864÷1,296 мс. Исходя из формулы (8)
ЛНС шпуровых зарядов определяется из выражения
м,92,0
5,1
2,1
m
W
3 23 2
1m
1 === =
>mW
а - расстояние между шпурами из (9),
м.58,15,12,1 3 23 2
11 =⋅=⋅= => mWa mm
Если как в первом таки во втором случае не
будет достигнуто снижение сейсмического
воздействия до необходимого уровня, то переходят
к диаметру 0,042м и увеличенному коэффициенту
сближения зарядов и определяют время t1:
,,93,0
4,21000
2,30,20,1
042,0
0,2
0,1
66,166,1 41,0
3 2
82,0
41,1
3 2
41,0
3 2
1
82,0
41,1
3 2
1
1 мс
l
lmW
d
m
W
t
з
шm
m
=








⋅
⋅⋅







⋅
=








⋅
⋅⋅
⋅








⋅
= =
=
ρ
Соответственно определяют ЛНС и расстояние
между шпурами
м,63,0
2
0,1
m
W
3 23 2
1m
1 === =
>mW
а - расстояние между шпурами из (9),
.58,120,1Wа 3 23 2
1m1m мm =⋅=⋅= =>
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ отбойки горных пород, включающий
бурение шпуров, заряжание ВВ и их взрывание,
отличающийся тем, что при известной длине
шпура, ЛНС определяют из условия равенства
начала времени действия процесса
трещинообразования в разрушаемой среде, в
результате действия ударных волн и времени начала
действия газов взрыва в зарядной полости
определяют по формулам:
,,
8,6
41,0
з
с
82,0
41,1
1 мс
l
la
d
W
t 





⋅
⋅
⋅
⋅
=
ρ
(2)
t2 = 1,82·1ш +2,19, мс, (3)
причем t1 = t2 (4)
где t1 - время начала действия расширения газов
взрвыва в шпуре;
t2 - время начала действия процесса
трещинообразования в разрушаемой среде в
результате действия ударных волн;
1ш - длина шпура, м;
W - ЛНС шпуровых зарядов при коэффициенте
сближение m=1, м;
ρ -плотность заряда взрывчатого вещества (далее
ВВ), кг/м;
d - диаметр шпура;
lз - длина заряда ВВ;
Если t1 > t2, то в формуле (3) при заданной длине
и принятом диаметре шпура принимают иной ЛНС
и продолжают подбор до получения оптимального
времени начала действия процесса
трещинообразования в разрушаемой среде в
результате действия ударных волн
tоп = t1 = t2
2. Способ по пункту 1, отличающиеся тем, что
при подходе к ответственным объектам, например к
целикам при отбойке полезных ископаемых и
известной длине шпура, начала действия процесса
трещинообразования в разрушаемой среде, в
результате действия ударных волн и времени начала
действия газов взрыва в зарядной полости
определяют по формулам t1 и t2, путем подбора
коэффициента сближения и диаметра шпура:
мс
l
lmW
d
m
W
t
з
шm
m
,
66,1 41,0
3 2
1
82,0
41,1
3 2
1
1








⋅
⋅⋅
⋅








⋅
= =
=
ρ
(5)
t2 = 0,452·1ш, мс, (6)
причем, t1 = (0,6 ÷ 0,9)t2, мс (7)
где t2 - время начала действия расширения газов
взрыва в шпуре;

4. 28868
4
t1 - время начала действия процесса
трещинообразования в разрушаемой среде в
результате действия ударных волн;
1ш - длина шпура, м;
Wm=1 - ЛHC шпуровых зарядов при
коэффициенте сближение равном 1, определяемом
по одной из известных методик, м;
m - коэффициент сближение шпуровых зарядов;
ρ - плотность заряда взрывчатого вещества, кг/м;
d - диаметр шпура;
lз - длина заряда ВВ;
Если, коеффициент сближения m>1, то ЛНС, по
которому будут бурить шпуры, определяют из
выражения:
;м,
m
W
3 2
1m
1
=
> =mW (8)
а растояние между шпурами:
.,Wа 3 2
1m1m мm⋅= =>
(9)
Верстка А. Сарсекеева
Корректор Р. Шалабаев