CC BY
52
УДК 622.235
© Е.Б. Шевкун, А.В. Лещинский, А.А. Галимьянов, 2015
Е.Б. Шевкун, А.В. Лещинский, А.А. Галимьянов
КОРОТКАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ЗАБОЙКА ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН ВЫСОКОЙ ЗАПИРАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
Приведены результаты экспериментального массового взрыва скважинных зарядов с короткой комбинированной забойкой. При формировании комбинированной забойки послойно, с чередованием слоев бурового шлама и элементов каменного материала, сопротивление ее выбросу давлением продуктов взрыва резко возрастает, что позволяет сократить длину забойки вдвое.
Ключевые слова: заряд взрывчатых веществ, массовый взрыв, комбинированная забойка.
Длительными исследованиями различных авторов установлено, что забойка играет существенную положительную роль в работе взрыва: она обеспечивает полноту детонации ВВ и, тем самым, выделение наибольшего количества энергии взрыва заряда с данными параметрами; увеличивает продолжительность импульса взрыва и, следовательно, степень использования энергии взрыва, а также предотвращает опасный разброс кусков породы газами взрыва в процессе их истечения через устье скважины. Причем основной задачей их исследований было не столько выяснение целесообразности применения забойки, сколько решение об эффективной ее длине при использовании забоек из различных материалов и конструкций зарядов [1].
Применение конструкции заряда с воздушным промежутком между зарядом ВВ и забойкой позволяет перераспределить энергию взрыва и увеличить период действия взрыва на массив. Подобрав определенное соотношение между длинами забойки и воздушного промежутка, можно добиться хорошего дробления среды и значительно сократить величину забойки. Воздушные промежутки между зарядом и за-
бойкой, уменьшающие потребность в забоечном материале и снижающие трудоемкость процесса забойки, сокращают выход негабаритных фракций и диаметр среднего куска по сравнению с взрыванием без воздушного промежутка. Наилучшее дробление обеспечивается при применении укороченной забойки и воздушного промежутка над зарядом, а наихудшее -при взрывании без забойки [2].
При наличии воздушного промежутка, разделяющего заряд от забойки, газы взрыва, расширяясь в воздушном промежутке, снижают начальное давление, воздействующее на столб забойки. Поэтому длина такой забойки может быть меньше, чем сплошной забойки, и она может выполняться в виде «пробки» внизу неактивной части скважины, длина которой подбирается опытным путем [3].
25 июня 2014 г. проведен экспериментальный массовый взрыв на гор. + 392 м разреза «Буреинский-2» в песчаниках на глинистом цементе и алевролитах с коэффициентом крепости f = 4-6 с целью определения эффективности работы комбинированных каменно-засыпных забоек.
Десять экспериментальных скважин диаметром dс = 250 мм глубиной
Рис. 1. Конструкция зарядов скважин на экспериментальном массовом взрыве
11 м пробурены вдоль бровки уступа через 5 м. Скважины сухие, заряд из гранулита М массой по 250 кг имел высоту 6 м, а длина скважины под забойку - 5 м. Взрывание произвели неэлектрической системой ИСКРА по 5 скважин одновременно, установив на 6-й скважине замедление в 67 мс. Конструкция зарядов экспериментальных скважин приведена на рис. 1.
Материал забойки размещали в синтетический рукав, регулируя с его помощью высоту забоек.
Экспериментальные комбинированные забойки установили в скважинах 2, 3 - высотой 1,5 м (6 ¿с), 5, 6 -высотой 2,0 м (8 ¿с), 8 и 9 - высотой 2,5 м (10 ¿с). Их работу сравнивали с обычными, выполненными из сыпучего материала, и установленными в скважинах: 1 - высотой 2,5 м (10 ¿с), 4 - высотой 3,5 м (14 ¿с), 7 - высотой 4,5 м (18 ёс) и 10 - высотой 5 м (20 ¿).
Забойку из сыпучего материала выполняли обычным способом, а каменный материал в комбинированной забойке размещали с помощью специального приспособления - металлического стержневого цилиндра, помещенного в мешок из синтетической ткани.
Для отработки рациональной конструкции комбинированной забойки
ее формировали с вариациями в различных скважинах. Так, в скважине 2 установлена комбинированная забойка высотой 1,5 м с каменным материалом в виде крупной гальки, а скважине 3 - забойка такой же высоты с каменным материалом в виде обломков песчаника. При скольжении по рукаву мешок с каменным материалом раскрыт и сыпучий материал при засыпке частично попадает и внутрь каменного материала.
В скважинах 5 и 6 установлена такая же конструкция комбинированной забойки (галечник в скважине 5 и камень в скважине 6) высотой 2 м. При этом в скважине 6 увеличена высота забойки из сыпучего материала между каменным материалом до 0,40,5 м за счет уменьшения количества мешков с ним до двух против четырех в скважине 5.
В скважинах 8 и 9 размещен крупный щебень. В скважине 8 он размещен в пяти мешках (см. рис. 1), разделенных промежутками из сыпучего материала, а в скважине 9 каменный материал распределен равномерно по высоте вперемешку с сыпучим материалом.
Замеры показали, что мешок с камнями за счет расширения его по диамет-
* Л)
25
. 20
15
10
ру натянутого рукава занимает высоту около 0,10,15 м, а сыпучий материал - 0,2-0,4 м. Отсюда можно оценить процентное соотношение каменного и сыпучего материала по высоте.
Экспериментальный массовый взрыв проведен 25 июня 2014 г. в 16 часов с опережением на 67 мс массового взрыва промышленного блока, размещенного в 50 м за экспериментальными скважинами, поэтому с 1000 мс от начала экспериментального взрыва промышленный блок начал влиять на выбросы экспериментальных скважин. Для получения результатов, приемлемых для обработки выбросов забоечного материала, оказалось достаточно интервала в 700 мс - далее началось расползание выбросов и взаимное затенение между экспериментальными скважинами.
Не отмечено выбросов материала забойки из скважин с комбинированной забойкой: 5 и 8 с высотой 8 и 10 d соответственно;
с '
а также из скважин с забойкой из сыпучего материала: 7 и 10 высотой 18 и 20 ^ соответственно.
с
Динамика выбросов материала забоек из скважин 1-4, 6 и 9, сведенных к общему началу по времени с учетом замедления второй группы скважин на 67 мс, приведена на рис. 2.
На запирающую способность комбинированных забоек повлиял ряд факторов. Так, при равной высоте в 6 ¿с, материал комбинированной забойки с окатанным галечным материалом из скважины 2 выбрасывается
- •
*
У у** г
у/ /*
1 // г А
/с чг 2бо т * Ю 500 600 700
-к.» ь -с-* *
Время иг
Рис. 2. Динамика выбросов забоечного материала из экспериментальных скважин
Рис. 3. Интервальные скорости выброса забоечного материала
на 100 мс раньше, чем материал комбинированной забойки с каменным кусковым материалом из скважины 3, а динамика выбросов забойки с окатанным галечным материалом существенно ближе к динамике выбросов засыпной забойки высотой 14 диаметров скважины, чем к забойке с каменным кусковым материалом высотой 6 ^ .
с
У скважины 1 с засыпной забойкой высотой 10 ¿с, по нашему мнению, можно интерполировать начало выброса забоечного материала (пунктир
а)
по
40
п
II
1 г
i 00 -си I
Рис. 4. Интервальные скорости выброса забоечного материала измеренные (а) и интерпретированные (б)
100 300 100 500 600 700 -«-сгвб тсв9 Время, .чг
Рис. 5. Интервальные скорости выброса забоечного материала по скважинам 3, 6 и 9
на рис. 2), в то время как в скважине 6 с комбинированной забойкой это сделать сложнее.
На рис. 3 представлена динамика интервальных (по приросту высоты выброса через каждые 20 мс) скоростей выброса материала забоек из экспериментальных скважин.
Рассматривая интервальные скорости выброса забоечного материала в скважинах 1 и 6 (рис. 4, а), можно достаточно точно определить начало выброса забоечного материала по мощному всплеску интервальной скорости выброса (рис. 4, б). У скважины 1 выброс забоечного материала начался около 140 мс, у скважины 6 - около 320 мс.
Скважины с комбинированной забойкой с кусковым каменным материалом (3, 6 и 9) на рис. 2 стоят особняком, их динамика близка, поэтому с учетом рис. 4, б ее можно проанализировать подробнее (рис. 5).
Динамика интервальных скоростей выброса забоечного материала скважин 6 и 9 на начальном этапе в 160 мс весьма сходна: пики подъемов и падений скорости совпадают по фазе во времени.
Динамика интервальных скоростей выброса забоечного материала скважины 2 с комбинированной забойкой с галечным материалом высотой 6 ^ и скважины 4 с
с
засыпной забойкой высотой 14 ¿с за первые 260 мс совпадает еще лучше (рис. 6).
I 120
1а4
SO
1 3
Я 120 iff i
Сравнивая в целом запирающую способность выброшенных из скважин комбинированных и засыпных забоек, можно отметить, что засыпные забойки высотой 10 (скважина 1 ) и 14 (скважина 4) диаметров скважины запирали продукты взрыва 160 мс, как и комбинированная забойка с галечным материалом высотой 6 < и соотношением камен-
с
ного материала к засыпному 43/57. Комбинированная забойка с наброской каменного материала высотой 10 << и соотношением камен-
с
ного материала к засыпному 40/60 (скважина 8) запирала продукты взрыва 220 мс. Наилучшее время запирания продуктов взрыва - 320 мс -показала комбинированная забойка высотой 8 < с и процентным соотношением каменного материала к засыпному 27/73 (скважина 6).
Таким образом, экспериментальный массовый взрыв показал: полностью закрыть продукты взрыва в скважине могут засыпные забойки высотой 18 и 20 < и ком-
с
бинированные забойки высотой 8 и 10 < соответственно.
с
Выбросы забоечного материала из скважин 1 и 4 с засыпной забойкой высотой 10 и 14 < соответственно и
с
из скважины 2 с комбинированной забойкой с галечником высотой 6 <
с
появились одновременно - к 160 мс. Исходя из близости динамики выбросов, можно считать, что запирающая способность комбинированной забойки высотой 6 < сопоставима с за-
с
сыпной забойкой высотой 14 < .
с
Динамика выбросов забоечного материала комбинированных забоек
д
г 1
■ у чг
100
200
300 400 500 600 wo ч-оте 2 »сев 4 Время, .«с
Рис. 6. Интервальные скорости выброса забоечного материала по скважинам 2 и 4
160
so
-А_L
И
\
\
1 1 I 1 1
1 тйй|1/ у Г V lA1
loo 2оо
-»-СКВ 2 -в
зоо
'СКВ 3
Ш
-СН16
500 —era 9
700 Время, ж
Рис. 7. Интервальные скорости выброса забоечного материала по скважинам с комбинированными забойками
в скважинах 2, 3, 6 и 9 (рис. 7) позволяет считать:
• забойка с равномерным распределением каменного и засыпного материала высотой 10 <с имеет запирающую способность, сопоставимую с забойкой высотой 6 < , но с послойным размещением каменного и засыпного материала;
• при равной высоте 8 <с забойка с соотношением каменного и засыпного материала 42/58 имеет лучшую запирающую способность, чем забойка с соотношением 27/73, даже при
том условии, что первая выполнена галечником (скважины 5 и 6);
• при равной высоте 6 ¿с забойка с соотношением каменного и засыпного материала 43/57, выполненная галечником, имеет сниженную запирающую
способность, в сравнении с забойкой с соотношением 27/73, выполненной кусковым камнем (скважины 2 и 3).
Необходимо продолжить исследования для уточнения характера полученных зависимостей.
1. Шевкун Е.Б., Лещинский А.В. Комбинированная забойка взрывных скважин на карьерах. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2013. - 201 с.
2. Демидюк Г.П. и др. Влияние забойки на степень дробления горных пород взры-
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
вом / Взрывное дело № 53/10. - М.: Недра. 1963. С. 96-105.
3. Китач Г.М. Параметры подготовки скважин к взрыву / Взрывное дело № 54/11. - М.: Недра, 1964. - С. 167173. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Шевкун Евгений Борисович - доктор технических наук, профессор, Лещинский Александр Валентинович - доктор технических наук, доцент, e-mail: lesch@sdm.khstu.ru, Тихоокеанский государственный университет;
Галимьянов Алексей Алмазович - горный инженер, начальник участка взрывных работ, ОАО «Ургалуголь», e-mail: galimyanovAA@suek.ru.
UDC 622.235
SHORT COMBINED STOPPER EXPLOSIVE CHINKS OF HIGH LOCKING ABILITY
Shevkun E.B.1, Doctor of Technical Sciences, Professor,
Leschinsky A.V.1, Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: lesch@sdm.khstu.ru, Galimjanov A.A., Mining Engineer, Chief of Site of Explosive Works, Open Society «Urgalugpl», Tchegdomyn, Russia, e-mail: galimyanovAA@suek.ru, 1 Pacific National University, 680035, Khabarovsk, Russia.
Results of experimental mass explosion скважинных charges with short combined stopper are resulted. At formation combined stopper послойно, with alternation of layers chisel шлама and elements of a stone material, resistance to its emission by pressure of products of explosion sharply increases, that al-lows to reduce length stopper twice.
Key words: a charge of explosives, mass explosion, combined stopper.
REFERENCES
1. Shevkun E.B., Leshchinskii A.V. Kombinirovannaya zaboika vzryvnykh skvazhin na kar'erakh (Combined stopper explosive chinks on open-cast mines). Khabarovsk, Izd-vo TGU, 2013, 201 p.
2. Demidyuk G.P. Vzryvnoe delo (Explosive business), no 53/10, Moscow, Nedra, 1963, pp. 96-105.
3. Kitach G.M. Vzryvnoe delo (Explosive business), no 54/11, Moscow, Nedra, 1964, pp. 167-173.
A
