Устройство для запирания продуктов взрыва

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при взрывном разрушении горных пород, преимущественно скважинными зарядами в карьерах. Устройство для запирания продуктов взрыва включает эластичную емкость с размещенным в ней инерционным телом из подвижного вещества, выполненную герметичной, содержащую как минимум два объемных элемента, заполненных химическими газообразующими реагентами, объемные элементы разделены между собой и емкостью разрушаемой перегородкой, или клапанным приспособлением, или устройством для управляемого перемещения реагентов и продуктов химической реакции между реагентами. Изобретение позволяет упростить установку устройства в скважине, расширить возможности его применения и увеличить объемы его использования. 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

1. Область техники

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при взрывном разрушении горных пород, преимущественно скважинными зарядами в карьерах.

2. Уровень техники

Известны устройства для запирания продуктов взрыва, содержащие инертный элемент, располагаемый в скважине над зарядом (забойка) или между раздельными частями заряда (инертный промежуток) [1]. При расположении инертного вещества непосредственно на заряде он деформирует заряд и не обеспечивает формирования динамических процессов в зарядной полости, возможных при наличии воздушных полостей между взрывчатым веществом и устройством для запирания продуктов взрыва (забойкой) или между отдельными частями заряда. Это приводит к снижению эффективности действия взрыва заряда взрывчатого вещества.

Известно техническое решение [2], которое может быть использовано для запирания продуктов взрыва, осуществляющееся пробкой из инертного вещества, размещенного в емкости из эластичного материала, удерживаемой на весу в скважине за счет трения материала о стенку скважины с помощью тяги и якоря, расположенного в инертном материале.

Недостатками этого устройства являются невозможность применения инертных жидких материалов и необходимость применения сравнительно высокого столба инертного материала для создания необходимой силы трения этого столба со стенкой скважины.

Указанные недостатки усложняют установку этого устройства в скважине, ограничивают условия и объемы использования этого устройства.

3. Раскрытие изобретения

Технической задачей изобретения является создание устройства для запирания продуктов взрыва в скважинах со взрывчатым веществом для упрощения его установки в скважине и, как следствие, расширение возможностей его применения и увеличение объемов его использования.

Задача решается тем, что в устройстве используется эластичная емкость с размещенным в ней инерционным телом из подвижного вещества. Емкость выполнена герметичной, содержит два и более объемных элемента, заполненных химическими газообразующими реагентами, причем объемные элементы разделены между собой и емкостью разрушаемой перегородкой, или клапанным приспособлением, или устройством для управляемого перемещения реагентов и продуктов химической реакции между реагентами.

Для получения наилучшего результата:

- в устройстве в качестве одного объемного элемента может быть использована эластичная емкость, а второго и более элементов - дополнительные емкости, расположенные внутри эластичной емкости;

- объемные элементы могут быть образованы путем пересжатия и фиксации стенок эластичной емкости фиксирующими приспособлениями;

- объемные элементы могут быть образованы перепонками или внутренними поверхностями эластичной емкости и перепонками, соединенными с внутренними поверхностями стенок эластичной емкости;

- эластичная емкость может быть выполнена удлиненной;

- эластичная емкость с одного торца или обоих торцев выполнена с уменьшающимся поперечным сечением по мере приближения к торцу;

- эластичная емкость может быть выполнена осесимметрично;

- эластичная емкость может быть выполнена осеасимметрично;

- в качестве инерционного вещества может быть использован химический реагент;

- инерционным веществом может являться сыпучее вещество;

- инерционным веществом может являться жидкость;

- в качестве инерционного вещества может быть использована смесь жидкости и сыпучего вещества;

- инерционное вещество может быть расположено с прилеганием к одному торцу эластичной емкости;

- инерционное вещество может быть расположено непосредственно в эластичной емкости;

- инерционное вещество может быть расположено в промежуточной оболочке;

- устройство может дополнительно содержать эластичный и/или разрывающийся чехол, расположенный на эластичной емкости.

Эффективность использования заявляемого устройства при использовании его для забойки зарядов взрывчатого вещества базируется на резком снижении или полном исключении расхода забоечного материала и простоте установки устройств в скважину. Это обусловлено наличием и формой инерционного тела из подвижного материала, расположенного со стороны запираемого заряда взрывчатого вещества, а также простотой размещения этого инерционного вещества на любом удалении от запираемого заряда взрывчатого вещества.

Эти же особенности устройства определяют его высокую эффективность и при использовании его для формирования промежутков между двумя частями заряда.

4. Краткое описание чертежей

На представленных графических материалах изображен один из возможных вариантов устройства для запирания продуктов взрыва.

5. Осуществление изобретения

Предлагаемый вариант конструкции устройства для запирания продуктов взрыва для реализации его в качестве забойки скважинного заряда представляет собой пример его наилучшей реализации, но не исчерпывает всех возможных разновидностей его практического осуществления.

Устройство содержит эластичную герметичную емкость 1, инерционное тело 2 из подвижного вещества, объемные элементы 3 и 4, химические газообразующие реагенты 5 и 6, разрушаемые перегородки 7 и 8, участки 9 и 10 разрушения перегородок, дополнительное инерционное вещество или взрывчатое вещество 11, запираемый заряд взрывчатого вещества 12, фал 13.

Устройство работает следующим образом.

После активации устройства путем обеспечения перемещения и соединения химических реагентов 5 и 6 начинается химическая реакция с выделением одного или нескольких газообразных веществ. При этом активация возможна воздействием на разрушаемые перегородки 7 и 8, или клапанные приспособления, или устройства для управляемого перемещения реагентов. Во всех случаях это воздействие осуществляется без разгерметизации эластичной емкости 1. Сразу после активации устройство устанавливается на проектном участке скважины (например, с помощью фала 13). При этом чехол (не показан), подобранный по размерам поперечного сечения менее поперечного сечения скважины, задерживает увеличение (под воздействием образующихся газов) геометрических параметров эластичной емкости 1, обеспечивая беспрепятственное размещение устройства в скважине.

При необходимости, после закрепления устройства на стенках скважины, на нем размещают дополнительное инерционное вещество 11, или инерционный забоечный материал, или взрывчатое вещество при каких-либо усложненных конструкциях заряда.

Инерционное тело 2 устройства, расположенное в направлении запираемого заряда, является отражательным элементом. В процессе сдерживания потока продуктов детонации наряду с ударно-инерционным механизмом воздействия этого тела на продукты детонации может проявляться эффект сравнительно медленно увеличивающегося тормозящего сопротивления сжимающихся газов, выработанных в устройстве химической реакцией между реагентами. Это увеличивает время воздействия взрыва на массив пород. При этом в процессе удара продуктов детонации по инерционному телу 2 в продуктах детонации развивается система отраженных волн, обеспечивающих пульсирующую нагрузку, также повышая эффективность воздействия взрыва на массив горных пород. Уменьшающееся поперечное сечение эластичной емкости 1 с инерционным телом 2, направленное в сторону запираемого заряда, усложняет систему отраженных волн, образуя дополнительные поперечные волны и тем самым дополнительно изменяя характер нагружения массива горных пород.

В случае несимметричной, клинообразной формы емкости, изображенной на чертеже, кроме изложенного выше, образуется клиновой запор, величина сцепления которого со стенками скважины увеличивается по мере увеличения давления продуктов детонации запираемого заряда.

В случае выполнения эластичной емкости 1 с аналогичным клиновым сужением у другого торца и размещением в зоне этого сужения дополнительного инерционного материала 11 образуется дополнительный клиновой запор уже из инерционного материала, резко повышающий эффективность запирания продуктов взрыва заряда взрывчатого вещества.

В случае использования подобного устройства с одним или двумя клиновыми сужениями у торцев для формирования промежутков между частями зарядов они усложняют формирующуюся систему волн, повышая эффективность воздействия заряда на массив горных пород.

В процессе опытной эксплуатации при взрывном дроблении вскрышных пород на угольном разрезе установлена высокая эффективность применения заявляемого устройства, выражающаяся в экономии 10-15% взрывчатого вещества при сохранении или повышении интенсивности разрушения горных пород.

Источники информации

1. Друкованый М.Ф. Методы управления взрывом на карьерах. М.: Недра. 1973, с.416.

2. Авторское свидетельство СССР №1464032, МКИ F 42 D 1/08. Пробка для скважин. Ю.В.Грибков и Л.М.Заболотный. Опубликовано 07.03.89 г. Бюллетень №9.

1. Устройство для запирания продуктов взрыва, включающее эластичную емкость с размещенным в ней инерционным телом из подвижного вещества, отличающееся тем, что емкость выполнена герметичной, содержит как минимум два объемных элемента, заполненных химическими газообразующими реагентами, объемные элементы разделены между собой и емкостью разрушаемой перегородкой или клапанным приспособлением, или устройством для управляемого перемещения реагентов и продуктов химической реакции между реагентами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве одного объемного элемента используется эластичная емкость, а второго и более элементов - дополнительные емкости, расположенные внутри эластичной емкости.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объемные элементы образованы путем пережатия и фиксации стенок эластичной емкости фиксирующими приспособлениями.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объемные элементы образованы перепонками или внутренними поверхностями эластичной емкости и перепонками, соединенными с внутренними поверхностями эластичной емкости.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что эластичная емкость выполнена удлиненной.

6. Устройство по любому из п.1 или 5, отличающееся тем, что эластичная емкость с одного торца или обоих торцев выполнена с уменьшающимся поперечным сечением по мере приближения к торцу.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что эластичная емкость выполнена осесимметрично.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что эластичная емкость выполнена осеасимметрично.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве инерционного вещества используется химический реагент.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инерционным веществом является сыпучее вещество.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инерционным веществом является жидкость.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве инерционного вещества используется смесь жидкости и сыпучего вещества.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инерционное вещество расположено с прилеганием к одному торцу эластичной емкости.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инерционное вещество расположено непосредственно в эластичной емкости.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инерционное вещество расположено в промежуточной оболочке.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит эластичный и/или разрывающийся чехол, расположенный на эластичной емкости.