2.8. Огневое расширение взрывных скважин

С увеличением крепости пород эффективность механических способов их разрушения резко снижается, а себестоимость буре­ния растет. Поэтому испытываются и внедряются способы буре­ния, не зависящие от крепости буримых пород. К их числу отно­сится огневое бурение, при котором разрушение породы проис­ходит за счет быстрого разогрева поверхностного слоя породы раскаленными струями газа, вылетающими из горелки со ско­ростью более 2000 м/с при температуре более 2000 °С. В применяе­мых горелках тепловой поток образуется вследствие сгорания горючего (бензин, керосин) в сжатом воздухе.

Недостаток огневого расширения взрывных скважин в его избирательности. Этим способом успешно разрушаются кварц-содержащие породы. Сменная производительность станков по термобуримым породам по данным ЮГОКа достигает 35 м. Сравни­тельный анализ показал, что огневое бурение взрывных скважин уступает шарошечному при использовании мощных станков СБШ-250МН и СБШ-320М даже в кварцсодержащих породах. Поэтому в настоящее время огневое разрушение пород применяют только для расширения нижней части скважин, пробуренных шарошечными станками, где размещается заряд ВВ, с 245 до 350—400 мм и более. Для этого выпускаются станки СБШ-250МНР'. Опытами установлено, что эффективность огневого разрушения при расширении скважины увеличивается в 5—10 раз и рас­ширяется диапазон разрушаемых пород. Огневое расширение скважин используется в карьерах ЮГОКа, Михайловского и Лебединского ГОКов, а также внедряется на других железоруд­ных карьерах страны.

Применение расширенных в нижней части скважин позволяет расширить их сетку с5х5до9х9м, увеличить более чем в 2 раза производительность шарошечных станков по обуренной горной массе и уменьшить в 2 и более раз расход дефицитных шарошеч­ных долот. Применение зарядов диаметром 400 мм и более вызы­вает интенсивное измельчение кварцитов в ближней зоне и их интенсивное дробление в остальном объеме за счет соударения разлетающихся масс пород при взрыве. Опыт Лебединского ГОКа показывает, что при таком диаметре зарядов происходит хорошая проработка подошвы уступа при взрывании без перебуров скважин.

Кроме того, за счет интенсивного взрывного воздействия в кусках, расположенных на расстоянии 0,7—1,5 м (4—б радиу­сов) вокруг заряда, происходит образование интенсивной микро-

трещиноватости, снижающей в 1,5—2,0 раза их исходную проч­ность. Это обеспечивает значительный рост производительности дробильно-измельчительного оборудования, срока их безаварий­ной работы, а также снижение энергозатрат на их переработку, увеличивает извлечение магнетита в концентрат.

2.9. Взрывное бурение скважин

Взрывное бурение скважин происходит в результате подачи на забой зарядов ВВ, их взрывания и удаления продуктов раз­рушения с забоя. В настоящее время испытаны два основных спо­соба бурения:

патронное, когда на забой с помощью воды или сжатого воздуха подается заряд жидкого или твердого ВВ в оболочке и заряд взрывается за счет удара его о забой или от детонатора;

струйное, когда из емкостей на станке по трубкам во взрывогенератор подаются жидкие компоненты ВВ — горючее и окислитель, образующие в процессе их подачи на забой (при смешивании в определенной пропорции) мощное ВВ.

На забое формируется жидкий плоский заряд ВВ, в него впрыскивается капелька инициирующего состава (сплав калия и натрия), который вызывает воспламенение заряда, а потом и его детонацию. Взрывом разрушается и подбрасывается с забоя определенный объем породы, который затем подхватывается вос­ходящим потоком сжатого воздуха в зазоре между штангами и стенками скважины.

При испытании патронного взрывного бурения с зарядами из гексогена и тротила величиной 300—500 г порода на забое раз­рушалась на куски до 15 мм. За 8—10 с происходила полная очистка забоя скважины диаметром 200 мм при подаче в нее 10 м³/мин воздуха. Удельный расход ВВ 160—300 кг на 1 м³ выбуренной породы. Достигнута скорость бурения 1 м/ч. Осо­бенно медленно бурится верхняя разрушенная часть уступа. Поэтому для патронного взрывания предполагается создать ком­бинированный станок, которым верхняя часть скважины до моно­литных пород будет проходиться погружным пневмоударным или другим способом.

При испытании струйного взрывного бурения на опытном станке конструкции ЦНИИподземмаша в качестве горючего при­меняли керосин, а в качестве окислителя — оксид азота (4). При бурении горючее и окислитель непрерывно вытекают из сопел на забой, а частота подачи инициирующего состава регу­лируется от 1 до 1400 порций в минуту. За счет этого на забое может образоваться заряд различной величины. При взрыве часть струи от забоя до среза сопла взрывогенератора под дей­ствием тепла переходит в газообразное состояние. Поэтому коэффициент использования ВВ на разрушение породы довольно низок, а при работе образуется весьма много ядовитых окислов

азота, в которые при испарении превращается оксид азота (4). Испытаниями станка на карьерах Кривбасса было уста­новлено следующее: число взрывов в минуту 700—800, расстоя­ние от торца взрывогенератора до забоя 100 мм, частота вра­щения 8 мин^-1, расход ВВ 11—14 л/мин. При этом образовывались скважины диаметром 250—390 мм при скорости бурения 30— 40 м/ч до глубины 5 м, а при большей глубине (до 11 м) скорость бурения снижалась до 1 м/ч из-за плохой очистки забоя скважины от продуктов разрушения. Существенными недостатками способа являются выделение большого объема весьма ядовитых окислов азота, большие трудности при бурении обводненных скважин и сильнотрещиноватых пород.