СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА Российский патент 1994 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к определению параметров буровзрывных работ при добыче полезных ископаемых, ведении земляных работ, в строительстве.

Известен способ генерирования импульсов давления для моделирования действия взрыва посредством генерации ударных волн в канифоли, оргстекле сублимирующейся металлической проволочкой при пропускании через нее электрического тока высокой плотности [1] .

Недостаток этого способа состоит в различии энергетических нагружений от разложения взрывчатых веществ (ВВ) в натуре и электрической сублимации материала взрывающейся проволочки в модели. Это затрудняет интерпретацию полученных при моделировании данных применительно к природным объектам, характеризующихся помимо разнообразных текстурно-структурных особенностей также анизотропией физико-механических свойств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ моделирования действия взрыва на эквивалентном и натурном материале, включающий размещение в нем имитационного заряда высокобризантного ВВ и взрывание его инициированием электрическим током [2] .

Этот способ характеризуется низкой информативностью, которая обеспечивается применением только высокобризантных ВВ, чувствительных к инициированию электрозапалом. Использование других более безопасных ВВ требует дополнительных средств взрывания: капсюлей детонаторов, патронов-боевиков и т. д. , что обусловливает большие конструктивные размеры установок моделирования, оборудования, специальных лабораторий и др.

Цель изобретения - повышение информативности модельного взрыва.

Поставленная цель достигается тем, что в способе генерирования импульсов давления для моделирования действия взрыва, включающем размещение в материале имитационного заряда ВВ и взрывание его посредством электрической сублимации металлической проволочки, проволочку обмазывают слоем низкобризантного взрывчатого вещества (НВВ). В качестве НВВ используют порох. Слой НВВ наносят отдельными участками на проволочку.

Сущность изобретения состоит в следующем. В отверстие натурального монолитного материала или в его грубодисперсную массу помещают проволочку целиком или отдельными участками, покрытую НВВ, например порохом, и пропускают через проволочку электрический ток высокой плотности 10⁵-10⁹ А/см². Проволочка взрывается, образуя плазму с температурой до 4000^оС, под влиянием которой инициируется порох. Инициирование пороха плазмой приводит к изменению режима его разложения: горение, возбуждаемое обычно электрозапалом или капсюлем-детонатором, заменяется детонацией, т. е. у пороха появляется новое качество - взрыв приобретает бризантность. Разные действия взрыва пороха метательное и бризантное, которые легко вызываются изменением плотности тока, протекающего по проводнику запала, значительно повышают информативность предлагаемого способа, так как он позволяет в лабораторных условиях при минимальных затратах на натурных образцах смоделировать самые разнообразные технологии взрывных работ от отбойки руды до создания насыпных плотин с информацией, достоверность которой можно значительно повысить при последовательном небольшом увеличении объемов модели.

По разрушению монолита, по увеличению степени дисперсности материала, по микросейсмическим колебаниям в моделях натурного материала и другим воздействиям имитационного взрыва определяют оптимальные параметры взрывных работ на природных объектах.

Изменением толщины пороховой обмазки варьируются в широких пределах энергетические нагружения моделей, что позволяет отказаться от громоздких электрофизических установок, необходимых при моделировании взрывов известными способами. Обмазка проволочки на отдельных участках моделирует фигурные заряды, например заряды с воздушными промежутками, подбором взрывчатой смеси на обмазку получают полное подобие времени взрывания в модели времени взрыва в натуре, и наконец взрыв пороха в бризантном режиме, достигаемый использованием предлагаемого способа, исключает применение чувствительных к механическим воздействиям высокобризантных ВВ.

П р и м е р 1. Предлагаемым способом моделируют разрушение негабарита. В монолите пробуривают отверстие диаметром 0,6, длиной 3 см, в которое помещают без забойки медную проволочку диаметром 0,015 см с обмазкой пороха толщиной 0,3 см. Дробление монолита на мелкие фрагменты около зарядной камеры и на крупные куски остальной части модели свидетельствует о бризантном режиме взрыва и о возможности применения этой модели для разрушения бетонных фундаментов в помещениях с элементарными мерами предосторожности.

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 порох в отверстии негабарита инициируют нагреванием. Метательный режим взрыва выражается в выбросе его продуктов в отверстие без нарушения сплошности монолита.

П р и м е р 3. Моделируют взрывное измельчение дробленой медно-цинковой руды. В контейнер с рудой крупностью -3 мм +1,25 мм помещают шланговый заряд, представляющий собой медную проволочку с пороховой обмазкой весом 0,6 г в полиэтиленовой оболочке. Эффективность взрыва измеряют выходом фракции крупностью -1,25 мм, величина которого составляет 54% .

П р и м е р 4. Аналогично примеру 2 моделируют измельчение взрывом при инициировании пороха нагреванием. Выход фракции крупностью -1,25 мм составляет 16,6% .

Анализ результатов примеров 3 и 4 показывает, что в примере 3 взрыв протекает по бризантному режиму, в примере 4 - по метательному.

П р и м е р 5. Моделируют заряд с воздушными промежутками путем обмазки проволочки слоем пороха на отдельных участках. Остальные условия взрывания одинаковы с примером 1. Визуальное изучение результатов опыта показывает более равномерное дробление монолита, состоящее в уменьшении выхода крупных кусков.

Повышение информативности предлагаемого способа доказывается также возможностью непосредственного его использования в производственном цикле, например, при разделке негабарита высококачественных поделочных камней. В этом случае параметры моделирования (диаметр скважины, конструкция заряда и др. ) могут быть непосредственно или с небольшим увеличением (в 2-5 раз) применены на производстве.

Применение предлагаемого способа для разделки негабарита позволяет увеличить выход товарной продукции - блоков горных пород и поделочных камней не менее чем на 30% - и обеспечить получение социального эффекта, ликвидирует тяжелый ручной труд в камнерезном деле.

Дополнительный эффект получают за счет экономии средств взрывания: детонаторов, огнепроводного шнура и улучшения условий труда и повышения безопасности работ. (56): Э. И. Ефремов и др. Методика моделирования разрушения минеральных сред электровзрывом проводников, Киев, Наукова думка АН УССР, Ин-т геотехнической механики, 1981, с. 32.

В. М. Комир и др. Моделирование разрушающего действия взрыва горных пород. - М. : Наука, 1972, с. 125, 131-132.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при определении параметров буровзрывных работ при добыче полезных ископаемых, ведения земляных работ, в строительстве. Сущность изобретения: взрывающуюся металлическую проволочку полностью или частично обмазывают слоем низкобризантного взрывчатого вещества, например пороха. 2 з. п. ф-лы.

1. СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА, включающий размещение в материале иммитационного заряда ВВ и взрывание его посредством электрической сублимации металлической проволочки, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности модельного взрыва, проволочку обмазывают слоем низкобризантного ВВ. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве низкобризантного ВВ используют порох. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что слой низкобризантного ВВ наносят отдельными участками.