Скважинный заряд переменного диаметра для рыхления горных пород



Скважинный заряд переменного диаметра для рыхления горных пород
Скважинный заряд переменного диаметра для рыхления горных пород
Скважинный заряд переменного диаметра для рыхления горных пород
Скважинный заряд переменного диаметра для рыхления горных пород

 


Владельцы патента RU 2572260:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород. Конструкция заряжаемой скважины включает воздушную полость и сформированный над ней заряд переменного диаметра. Заряд содержит два закрытых с нижнего конца рукава из эластичного материала разной длины, размещенных один в другом, выполненные на заданную высоту ВВ. Внешний рукав выполнен размером, большим диаметра скважины, внутренний-верхний рукав выполнен размером, меньшим диаметра скважины, нижняя часть внутреннего рукава с зарядом лежит на верхней части нижнего заряда. Между внешним и внутренним рукавами формируется воздушная оболочка. Боевик размещают в верхней части нижнего заряда либо в нижней части верхнего заряда. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение высоты развала горной массы и уменьшение затрат при дроблении горных пород средней крепости. 4 ил.

 

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород.

Известно, что воздушный слой между зарядом и стенками зарядной полости позволяет уменьшить долю энергии взрыва на пластические деформации и переизмельчение породы вблизи заряда и за счет этого увеличить долю энергии на разрушение и выброс большего объема горной породы /1/. Известна также способность скважинных зарядов с воздушной подушкой в нижнем торце заряда увеличивать дальность отброса горной массы от остающегося целика массива горных пород и снижать высоту развала при качественной проработке подошвы до уровня забоя скважин /2/. Это позволяет увеличивать высоту уступа при взрывном рыхлении скальных горных пород, вынимаемых экскаваторами типа обратная лопата.

Известно также устройство для создания рассредоточенных зарядов и образования воздушных промежутков в скважинах, включающее закрытый с нижнего конца рукав из эластичного материала с грузом, которое снабжено жестким кольцом и воронкой из эластичного материала, нижнее основание которой соединено с верхним концом рукава, а жесткое кольцо вмонтировано в верхнее основание, при этом диаметры рукава и жесткого кольца выполнены превышающими диаметр скважины, соответственно, на 10-20 мм и 150-250 мм; рукав и воронка изготовлены из тканого полипропилена; устройство содержит, по крайней мере, два рукава разной длины с воронкой и жесткими кольцами, размещенными один в другом /3/. С его помощью можно сформировать заряд с воздушными промежутками в заданном месте.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение высоты развала горной массы и уменьшение затрат при дроблении горных пород средней крепости.

Поставленная задача достигается тем, что конструкция заряжаемой скважины включает воздушную полость, сформированный над ней заряд переменного диаметра, заряд содержит два закрытых с нижнего конца рукава из эластичного материала разной длины, размещенных один в другом, выполненные на заданную высоту ВВ, причем внешний рукав выполнен размером, большим диаметра скважины, боевик, согласно изобретению, внутренний (верхний) рукав выполнен размером, меньшим диаметра скважины, нижняя часть внутреннего рукава с зарядом лежит на верхней части нижнего заряда, при этом между внешним и внутренним рукавами формируется воздушная оболочка; боевик размещают в верхней части нижнего заряда либо в нижней части верхнего заряда.

На фиг. 1 схематично изображена конструкция заряжаемой скважины с зарядом переменного диаметра с размещением боевика в верхней части нижнего заряда; на фиг. 2 - выполнение верхнего рукава ступенчатого диаметра с размещением боевика в верхнем заряде; на фиг. 3 - развал горной массы при взрывании обычных сплошных зарядов; на фиг. 4 - развал горной массы при взрывании скважинных зарядов переменного диаметра.

Конструкция заряжаемой скважины с зарядом переменного диаметра состоит из нижнего заряда 1, размещенного над воздушной полостью 2 в рукав 3 размером, большим диаметра скважины 4, и верхнего заряда 5, размещенного в рукав 6 размером, меньшим диаметра скважины 4 с образованием воздушной оболочки 7 между рукавами 6 и 3 и стенками скважины 4; над зарядом 5 в рукаве 6 размещена забойка 8.

Скважинный заряд переменного диаметра формируют следующим образом.

Вначале в скважину 4 опускают рукав 3 размером больше диаметра скважины 4 на 15-20 мм, который с помощью воронки 9 закрепляется в устье скважины 4 так, что под ним остается воздушная полость 2 заданной высоты. После этого засыпкой в рукав 3 взрывчатого вещества (ВВ) формируют нижний заряд 1 на заданную высоту и размещают в его верхней части боевик 10 на проводнике инициирующего импульса 11. При формировании нижнего заряда 1 рукав 3 расширяется и распирается в стенки скважины 4. Этим обеспечивается плотный контакт нижнего заряда 1 со стенками скважины 4 и передача массы вышележащего ВВ нижнего заряда на стенки скважины 4, что, с одной стороны, снимает нагрузку с рукава 3, с другой - обеспечивает передачу всей энергии заряда на дробление горных пород.

Завершив формирование нижнего заряда 1, внутрь рукава 3 до контакта с нижним зарядом 1 опускают рукав 6 размером, меньшим диаметра скважины 4, помещая его воронку 12 в воронку 9. Затем засыпают ВВ в рукав 6 и формируют на заданную высоту верхний заряд 5, при этом между рукавами 6 рукавом 3 и стенками скважины 4 образуется воздушная оболочка 7. Над верхним зарядом 5 в рукаве 6 размещают забойку 8. Опора рукава 6 на нижний заряд 1 предохраняет его от возможного обрыва за счет массы верхнего заряда 5 и забойки 8.

Для снижения нагрузки на рукав 6 его на длине забойки можно выполнить диаметром, большим диаметра скважины, передавая тем самым вес забойки 8 на стенки скважины 4. Кроме того, при этом улучшается запирающее действие забойки исключением воздушной оболочки 7 в районе забойки.

Размещение боевика 10 в нижней части верхнего заряда 5 упрощает зарядку, сохраняя принципиальную сущность механизма детонации скважинного заряда переменного диаметра.

Скважинный заряд переменного диаметра при рыхлении горных пород работает следующим образом.

После детонации боевика 10 детонационная волна распространяется по нижнему заряду 1 вниз, к воздушной полости 2, и вверх, к верхнему заряду 5, возбуждая в нем детонационную волну, распространяющуюся вверх, к забойке 8. Механизм передачи в горную породу энергии взрыва от нижнего заряда 1 и верхнего заряда 5 различен, но в обоих случаях он способствует снижению доли энергии на пластические деформации горной породы вблизи заряда и увеличению длительности воздействия продуктов взрыва на массив горных пород, увеличивая долю энергии на дробление и перемещение пород от откоса уступа.

Установлено /4/, что ударная волна, распространяющаяся по воздушной полости в нижнем торце заряда, достигнув забоя скважины, отражается от него, а давление на фронте отраженной волны возрастает на порядок, что способствует улучшению проработки подошвы уступа. Кроме того, увеличивается продолжительность действия продуктов взрыва на стенки скважины при снижении их пикового давления. Оптимальная длина воздушной полости составляет 0,25-0,35 длины скважинного заряда. Тогда длина нижнего заряда может составлять, например, 4 м при длине воздушной полости 1 м. Конкретные параметры длины воздушной полости и нижнего заряда подбирают опытным путем, исходя из условий предприятия.

Благодаря воздушной оболочке у верхнего заряда 5 продукты взрыва расширяются в большем объеме, что позволяет снизить пик их давления, кроме того, отсутствие прямого контакта заряда с горной породой также снижает долю энергии на переизмельчение горной породы вблизи заряда и за счет этого увеличивает долю энергии на разрушение и выброс большего объема породы. Воздушная оболочка у заряда служит как бы компенсатором, растягивающим во времени нарастающее давление и уменьшающим его, а также увеличивающим время воздействия газов взрыва на разрушаемую породу, и одновременно снижает расход ВВ /1/. Длину и диаметр верхнего заряда также подбирают опытным путем, исходя из условий предприятия.

Пример выполнения заявляемого технического решения рассмотрим на опыте работы разреза «Буреинский-2», где обычные скважинные заряды сплошной конструкции диаметром 220-250 мм в песчаниках крепостью f=4-6 при поскважинном взрывании системой ИСКРА приводили к формированию высоты развала взорванной горной массы вдвое больше высоты уступа (фиг. 3). А при работе обратных лопат, на которые переходит большинство горных предприятий, предпочтителен пониженный развал горной массы.

На фиг. 4 представлен развал горной массы, полученный при взрывании скважинных зарядов переменного диаметра по той же сетке скважин 6×6 м со следующими параметрами: диаметр скважины 250 мм (вместимость Граммонита М - 52 кг/м), глубина скважин - 12 м, высота воздушной подушки -1 м, высота нижнего заряда - 4 м, высота верхнего заряда - 4 м, диаметр верхнего заряда 160 мм (вместимость Граммонита М - 32 кг/м), длина забойки - 3 м. Как видно на фиг. 4, развал горной массы практически не превысил высоты уступа. Экскаватор выбрал горную массу по отметке забоев скважин (перебур не понадобился). Снижение расхода ВВ за счет отказа от перебура и уменьшения диаметра верхнего заряда составило 132 кг по каждой скважине или 0,5 кг/м3.

Таким образом, заявляемая конструкция заряжаемой скважины позволяет решить поставленную техническую задачу за счет снижения высоты развала горной массы практически вдвое и уменьшения расхода ВВ в среднем на 25-30%.

Источники информации

1. Мельников Н.В., Марченко Л.Н. К вопросу о работе и механизме действия взрыва в твердых средах // Сб. Взрывное дело №45/2. М.: Госгортехиздат, 1960. - С. 5-19.

2. Шевкун Е.Б., Лещинский А.В., Добровольский А.И., Галимьянов А.А. Совершенствование взрывных работ на разрезе «Буреинский-2» ОАО «Ургалуголь» // Уголь. 2014, №1. С 11-14.

3. Патент Российской Федерации на полезную модель №46299, МПК Е21С 2005.

4. Жунусов К. Отбойка скальных пород зарядами с воздушной подушкой / Алма-Ата, «Наука» КазССР, 1979, 120 с.

Конструкция заряжаемой скважины включает воздушную полость, сформированный над ней заряд переменного диаметра, заряд содержит два закрытых с нижнего конца рукава из эластичного материала разной длины, размещенных один в другом, выполненные на заданную высоту ВВ, причем внешний рукав выполнен размером, большим диаметра скважины, боевик, отличающаяся тем, что внутренний-верхний рукав выполнен размером, меньшим диаметра скважины, нижняя часть внутреннего рукава с зарядом лежит на верхней части нижнего заряда, при этом между внешним и внутренним рукавами формируется воздушная оболочка; боевик размещают в верхней части нижнего заряда либо в нижней части верхнего заряда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при заряжании вертикальных или крутонаклонных сухих и обводненных скважин взрывчатым веществом, а также при необходимости размещения в скважинах каких-либо сыпучих или жидких веществ, упакованных в рукава.

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ формирования в рукав короткой комбинированной забойки взрывных скважин послойно, включающий формирование нижней засыпной части из инертных мелкодисперсных материалов высотой 1-2 диаметра скважины над воздушным промежутком и верхней комбинированной части, заполненной элементами каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины.

Изобретение относится к горной промышленности. Способ определения рационального удельного расхода ВВ включает производство массового взрыва, размещение экскаватора на блоке, определение рационального значения удельного расхода ВВ по формуле qp=f·Δq, кг/м3, выполнение черпания и разгрузки горной массы в транспортный сосуд.

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к способам взрывания на открытых разработках слоистых массивов горных пород с нижним менее прочным слоем породы и верхним более прочным слоем.

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ формирования короткой комбинированной забойки включает формирование нижней засыпной части из инертных мелкодисперсных материалов высотой 1,5-2 диаметра над воздушным промежутком и формирование на нижнюю засыпную часть верхней части из элементов каменного материала на высоту 0,5-1,5 диаметра скважины.

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин включает формирование нижней засыпной части из инертных мелкодисперсных материалов высотой 1,0-1,5 диаметра скважины над воздушным промежутком и формирование на неё верхней части - слоя из элементов каменного материала, на высоту 0,5-1,5 диаметра скважины, для чего на нижнюю засыпную часть опускают транспортный контейнер с элементами каменного материала размером 0,2-0,7 диаметра скважины, разгружают его и удаляют из скважины.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для механизированного заряжания шпуров и скважин непатронированными взрывчатыми веществами, преимущественно в подземных горных работах.

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при формировании шпуровых зарядов взрывчатых материалов. Забойный пыж шпурового заряда включает твердое тело цилиндрической формы, на боковой поверхности которого в плоскости, перпендикулярной оси пыжа, выполнены кольцевые канавки.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при пневматическом заряжании шпуров и скважин гранулированными взрывчатыми веществами. Способ включает прием акустического сигнала, его усиление, фильтрацию, регистрацию и сравнение.
Изобретение относится к горному делу, в частности к взрывным работам на горячих массивах, и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при открытой разработке полезных ископаемых.
Изобретение относится к области горного дела, в частности к способам заряжания взрывных скважин, и может быть использовано на подземных горных работах при разработке месторождений полезных ископаемых. Способ заряжания эмульсионным взрывчатым веществом (ЭВВ) заключается в том, что ЭВВ изготавливают в процессе заряжания путем смешивания эмульсии с газогенерирующей добавкой (ГГД) перед подачей смеси в скважину. При этом эмульсию и газогенерирующую добавку подают без смешения к смесителю по одному зарядному шлангу в виде коаксиального потока, в котором наружный кольцевой слой формируют из газогенерирующей добавки и используют для снижения внутреннего сопротивления центрально формируемого потока эмульсии при его движении в зарядном шланге. Смеситель, предназначенный для смешивания эмульсии и ГГД, размещают в непосредственной близости от устья заряжаемой скважины. Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в повышении эффективности использования ЭВВ за счет исключения разбавления эмульсии в процессе ее транспортирования по зарядному шлангу, проложенному по горным выработкам к смесителю.

Изобретение относится к строительству и горному делу, может быть использовано при разделке негабаритов, разборке сооружений, отделении каменных блоков от массива при добыче строительного камня и кристаллического сырья и т.д. Способ невзрывного разрушения горных пород включает заполнение скважин невзрывчатым разрушающим средством с оставлением в устье скважины свободного пространства для размещения запирающего устройства, включение в состав невзрывчатого разрушающего средства ускорителя действия. Высота оставленного в устье скважины свободного пространства - три диаметра скважины. Затем в скважину засыпают пенополистирол на высоту 0,5 диаметра скважины, а на него устанавливают запирающее устройство высотой 2.5 диаметра скважины, выполненное в виде полого цилиндра. Внутрь цилиндра и в зазор между цилиндром и стенками скважины заливают суспензию невзрывчатого разрушающего средства с ускорителем действия. Запирающее устройство выполнено в виде металлического цилиндра с несколькими рядами выступов снаружи в нижней части и продольными прорезями. Металлический полый цилиндр в верхней части на длине 0,1 диаметра и в нижней части на длине 0,3 диаметра имеет толщину стенок, втрое большую, чем по остальной длине. Цилиндр разрезан снизу на 80% длины вдоль образующих цилиндра не менее чем на четыре лепестка одинакового размера. Изобретение позволяет повысить эффективность невзрывного разрушения горных пород за счет запирания НРС в скважине запирающим устройством многоразового использования. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к производству патронов предохранительных взрывчатых веществ. Способ изготовления патрона взрывчатого вещества с герметичным устройством ввода капсюля-детонатора заключается в герметизации одного из торцов трубчатой оболочки из полимерного материала, заполнении ее полости со стороны открытого торца эмульсионным или водногелевым промышленным взрывчатым веществом с последующей герметизацией открытого торца, а затем закрепляют капсюль-детонатор. Для трубчатой оболочки используют гибкий полимерный материал. Перед заполнением полости трубчатой оболочки из гибкого материала в эту оболочку со стороны открытого торца вводят штуцер дозирующего устройства и размещают оболочку со стороны ее герметизированного торца в стаканообразном элементе с упиранием этого торца в закрепленный на донной части этого элемента трубчатый шток. Затем производят заполнение полости трубчатой оболочки эмульсионным или водногелевым промышленным взрывчатым веществом, при котором происходит обхват стенкой трубчатой оболочки трубчатого штока для образования втянутой в полость оболочки выемки для последующего размещения в ней капсюля-детонатора. Изобретение позволяет повысить долговечность и надёжность сохранения свойств патрона. 3 н.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх