КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА Российский патент 1994 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к взрывным работам, а именно к зарядам ВВ для разрушения скальных труднообрушаемых горных пород энергией взрыва скважинных и шпуровых зарядов, и может быть использовано при разработке полезных ископаемых подземным и открытым способами, прокладке дорог, строительства сооружений и др.

Известен способ приготовления заряда для взрывного рыхления горных пород. Особенностью способа является то, что в скважине по ее высоте помещают полые усеченные конусы кумулятивного воздействия из бумажной массы или пластмассы, располагаемые по оси скважины на расстоянии 1-1,5 м один от другого и засыпаемые взрывчатым веществом по мере их пропускания. Процесс суммирования энергии кумулятивного потока в массиве усиливает действие его по оси в сторону дна скважины, создавая сжимающие усилия, что не всегда приводит к улучшению качества дробления горных пород. Неэффективно используется энергия взрыва, для улучшения качества дробления ее необходимо направить по горизонтали в сторону отбойки горной массы [1].

Известен способ формирования кумулятивного заряда ВВ, включающий бурение скважин, размещение в нем полостей, выполненных в виде конусов попарно соединенных основаниями со смещенными противоположно направленными вершинами относительно вертикальной оси симметрии скважины. По данному способу два кумулятивных потока от спаренных конусов направляются навстречу друг другу и в результате смещения вершин конусов потоки расходятся в противоположные стороны, разрушая горный массив. Однако концентрация энергии и заряда в виде кумулятивного потока не всегда эффективно используется для дробления скальных труднообрушаемых пород [2].

Целью изобретения является повышение эффективности использования взрыва за счет концентрации энергии в заряде и перераспределении ее последующим фокусированием по окружности с фокусом, расположенным в разрушаемом массиве, путем выполнения формы полости криволинейной с переменным радиусом в пологой части. А также целью изобретения является обеспечение стабильной и устойчивой скорости детонации за счет концентрации волн напряжений в заряде ВВ путем выполнения торцовой части объемной полости, вогнутой вовнутрь.

Достигается это тем, что объемная полая полость выполнена в носовой части, так называемом концентрате, в виде конуса сферы или параболоида вращения, где концентрируется кумулятивный поток с последующим перераспределением этого потока в криволинейную часть полости, так называемую перераспределительную, в которой из-за выпуклости формы заряда во-внутрь волны напряжения фиксируются по окружности с фокусом, расположенным в разрушаемом массиве, в результате чего в этом фокусе происходит сильное разрушение горных пород, выпуклость формы заряда в хвостовой части за счет выполнения торца полости вогнутой вовнутрь, создает возможность устойчивой передачи детонации по заряду.

Предлагаемая конструкция заряда имеет существенные отличия в том, что каждая объемная полая полость имеет сложную конфигурацию по ходу движения детонации, носовая ее часть (концентратор) имеет форму конуса, сферы или параболоида вращения, основание конуса плавно сужается с радиусом закругления R и расширяется с меньшим радиусом r, которая завершается основанием, в которой вписана вогнутая во- внутрь криволинейная поверхность с радиусом закругления r. Таким образом, объемная полая полость выполнена сложной формы, у которой в носовой части (в концентраторе) по ходу детонации, концентрируется кумулятивная энергия, а затем ускоренный поток детонирует ВВ сферической формы (в перераспределителе), от которой фокусируются волны напряжения в массиве породы и одновременно с этим и передается сфокусированная энергия по длине заряда от криволинейной формы заряда в торцовой части.

Разрушение пород осуществляется большей частью за счет сконцентрированной энергии от волн напряжений в разрушаемом массиве, т.е. разрушение горных пород происходит от направленного сконцентрированного потока по круговым концентрическим сечениям в глубине нетронутого массива. Таким образом, в объемной полости сперва концентрируется (ускоряется) кумулятивная энергия, далее она перераспределяется за счет ее ускорения в криволинейную поверхность ВВ, последняя, одновременно детонируя, создает концентрацию волн напряжений в массиве пород, подлежащих разрушению, одновременно с этим и детонирует ВВ в криволинейной донной части, от которой концентрируется энергия по заряду для создания устойчивой надежной детонации.

На фиг.1 показана скважина с зарядом, разрез; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1.

Конструкция заряда для разрушения скальных труднообрушаемых пород состоит из скважины 1, взрывчатого вещества 2, объемных полостей 3, боевика 4 на детонирующем шнуре 5. Объемная полость состоит из носовой части (концентратора) в форме конуса 1, которая переходит в криволинейную поверхность 2 (перераспределитель) с радиусом закругления R и криволинейную поверхность 3 с радиусом закругления r, а хвостовая часть 4 выполнена вогнутой во внутрь с радиусом закругления r.

Конструкция заряда формируется следующим образом. Зарядная машина подъезжает на скважину (не показана) и направляет гибкий лоток в скважину 1. Засыпают порцию ВВ 2 и опускают объемную полость 3, снова засыпают порцию ВВ 2 и опускают объемную полость 3 и засыпают ВВ 2, далее опускают боевик 4 на ДШ 5, снова присыпают порцию ВВ 2 и опускают объемную полость 3 и снова присыпают порцию ВВ и т.д. Процесс зарядки может осуществляться как механизированно, так и вручную. При зарядке следует опускать объемную полость конусной частью (концентратором) к боевику. При взрыве боевика детонация идет вниз и вверх в этих же направлениях идет процесс концентрации и перераспределения энергии ВВ с последующей концентрацией ее в разрушаемом массиве.

Высота объемной полости составляет порядка 1,5-2-х диаметров скважины, что позволяет полости ориентироваться свободным падением и устанавливаться в скважине вертикально или близко к этому положению и является вполне достаточным для направления сконцентрированных волн напряжений от боковой поверхности (перпендикулярно оси скважины, а от торцовой части по заряду вниз и вверх. Применение объемной полости позволяет резко повысить полезную работу взрыва, уменьшить величину заряда и сократить расходы на бурение, расширяя сетки скважин. Уменьшение величины заряда позволит улучшить экологическую обстановку в местах ведения взрывных работ.

Изобретение относится к взрывным работам, а именно, к зарядам ВВ для разрушения скальных труднообрушиваемых пород энергией взрыва скважинных и шпуровых зарядов, и может быть использовано при разработке полезных ископаемых подземными и открытыми способами, прокладке дорог, строительстве сооружений и др. Сущность заключается в том, что в скважинном заряде, содержащем взрывчатое вещество с расположенными в нем по высоте через интервалы полостями в виде объемных полых фигур, каждая из которых состоит из концентратора и переключателя, и боевик, установленный с одной стороны взрывчатого вещества стенки боковой поверхности. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА, содержащая взрывчатое вещество с расположенными в нем по высоте через интервалы полостями в виде объемных полых фигур, каждая из которых состоит на концентраторе и перераспределителя, и боевик, установленный с одной стороны взрывчатого вещества, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности взрыва за счет концентрации энергии в заряде и перераспределения ее с последующим фокусированием по окружности с фокусом, расположенным в разрушаемом массиве, стенки боковой поверхности и хвостовой части перераспределителя объемных полых фигур выполнены вогнутыми внутрь. 2. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что вогнутость стенок боковой поверхности перераспределителя объемных полых фигур имеет переменный радиус кривизны.