СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ЗАРЯДА Российский патент 1995 года по МПК F42D1/00 

Изобретение относится к горной промышленности, более конкретно к способам взрывания комбинированного заряда, используемого на открытых горных работах при разработке месторождений полезных ископаемых, не опасных по газу и пыли в сухих и слабообводненных скважинах.

Изобретение в основном разработано для следующих марок комбинированного заряда:
марка "А" состав: 4 ч зерногранулита 50/50 и 6 ч гранулированной АС;
марка "Б" состав: 4 ч алюмотола и 6 ч гранулированной АС;
марка "С" состав: 4 ч гранулотола и 6 ч гранулированной АС.

Характеристика применяемых компонентов.

1. Селитра аммиачная (АС) гранулированная.

Селитра аммиачная (АС) гранулированная (азотнокислый аммоний) представляет собой гранулированный продукт белого цвета. Плотность колеблется от 1,69 до 1,74 г/см³. Это гигроскопическое вещество в процессе хранения слеживается. АС хорошо растворяется в воде. Температура плавления сухой чистой АС 169,6^оС и уменьшается с добавлением воды. АС не взаимодействует с алюминием, пожароопасна. При незначительном нагревании (порядка 200^оС) или же при смешении с некоторыми посторонними веществами: серным колчеданом, серой, кислотами, суперфосфатом, некоторыми порошковыми металлами, особенно с цинком, хлорной известью и др. способна к разложению с выделением токсичных окислов азота. Аммиачная селитра (АС) способна к разложению при ударном нагружении детонационной волной, при этом происходит образование большого количества окислов азота. Газы, выделяющиеся при разложении аммиачной селитры (АС), поддерживают горение и могут способствовать загоранию воспламеняющихся материалов. Аммиачная селитра (АС) чувствительна к механическим воздействиям (удару, трению). Ее чувствительность к механическим воздействиям возрастает с повышением температуры.

2. Гранулотол (гранулированный тротил) по внешнему виду представляет собой гранулы размером 3-5 мм от светло- до темно-желтого цвета. Применяется как самостоятельное взрывчатое вещество (ВВ) для взрывания обводненных скважин и в качестве компонента в состав зерногранулитов и граммонитов. В сухом состоянии гранулотол имеет теплоту взрыва 810 ккал/кг, а водонаполненный 995 ккал/кг в пересчете на 1 кг сухого ВВ.

Гранулотол имеет хорошую сыпучесть в сухом и мокром состоянии, негигроскопичен и не растворим в воде. При хранении не слеживается и не спекается. Гранулотол обладает почти абсолютной водоустойчивостью. Его заряды могут продолжительное время находиться в воде, в том числе и в проточной. Для инициирования гранулотола необходим промежуточный детонатор. Теплота его взрыва составляет 810-995 ккал/кг, а бризантность его в сухом состоянии равна 24-26 мм и в водонаполненном 32-34 мм.

3. Алюмотол. Он представляет собой гранулированный сплав с гранулами размером до 5 мм серебристо-серого цвета, состоящий из 85% тротила и 15% алюминиевой пудры, с теплотой взрыва 1340 ккал/кг. Плотность гранул 1,5-1,7 г/см³. Алюмотол хорошо сыпуч в сухом и мокром состоянии, пригоден для механизированного заряжания скважин, не растворим в воде, обладает высокой стабильностью взрывчатых свойств. Алюмотол не увлажняется и не слеживается. Он предназначен для применения в обводненных скважинах, в том числе с проточной водой. Для инициирования алюмотола необходим мощный промежуточный детонатор. Бризантность его в сухом состоянии составляет 4 мм, а в водонаполненном 26-30 мм.

4. Зерногранулит 50/50. По внешнему виду он представляет собой гранулированную хорошо сыпучую смесь желтовато-белого цвета. Гранулы селитры в зерногранулитах покрыты слоем расплавленного тротила, благодаря чему они имеют повышенную водоустойчивость. Зерногранулиты имеют хорошую сыпучесть, не пылят, не слеживаются и используются для зарядки сухих и обводненных скважин. Зерногранулиты взрываются от промежуточного детонатора более мощного ВВ. В зерногранулитах 50/50 тротил составляет 50% а остальное, т.е. АС гранулированная водоустойчивая, то же 50% Теплота взрыва зерногранулитов равна 880 ккал/кг, а бризантность в сухом состоянии равна 23-25 мм и в водонаполненном состоянии 28-30 мм.

При взрывном разложении указанных выше взрывчатых веществ (гранулотол, алюмотол, зерногранулит 50/50) образуются продукты детонации, содержащие в значительном количестве недоокисленный углерод в виде окиси углерода, свободный атомарный углерод и высокоактивный мелкодисперсный алюминий, не имеющий защитной окисной пленки. Данные вещества способны взаимодействовать с кислородонесущими окислами азота с выделением большого количества энергии.

Известны также рассредоточенные заряды, которые в зависимости от высоты уступа разбиваются на два и большее число ярусов, в каждом из которых имеется свой заряд ВВ и инертная забойка, причем заряды ВВ инициируются и взрываются посредством КЗДШ-58 [1]
Эти заряды позволяют равномерно дробить горные породы по всей высоте уступа, снизить выход негабарита от общего объема взорванной породы в 6-8 раз и уменьшить удельный расход взрывчатого вещества.

Однако и эти заряды имеют большой расход тротилсодержащих взрывчатых веществ при заряжании и взрывании, в результате чего также имеют место очень большие затраты на взрывчатое вещество.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому результату является способ взрывания комбинированного заряда, включающий бурение скважины, заполнение ее различными типами взрывчатого вещества, забойку инертным материалом и инициирование. Однако и этот способ взрывания комбинированного заряда имеет большой расход тротилсодержащих взрывчатых веществ, в результате чего имеют место также большие затраты на взрывчатое вещество.

Целью изобретения является снижение затрат на взрывчатые вещества и повышение эффективности дробления горной массы за счет увеличения КПД взрыва.

Достигается это тем, что в способе взрывания комбинированного заряда, включающем бурение скважины, заполнение ее различными типами взрывчатого вещества, забойку инертным материалом и инициирование, в нижнюю часть скважины размещают высокобризантное взрывчатое вещество с высокой скоростью детонации, имеющее высокоотрицательный кислородный баланс, затем аммиачную селитру (АС), а сверху ее высокобризантное взрывчатое вещество, аналогичное взрывчатому веществу в нижней части скважины и сверху его снова аммиачную селитру (АС), масса и длина которой в два раза меньше массы и длины основного и дополнительного зарядов ВВ вместе взятых, при этом масса и длина аммиачной селитры (АС), расположенной между основным и дополнительным зарядами ВВ, равная массе и длине основного и дополнительного зарядов ВВ вместе взятых, причем общая масса и длина аммиачной селитры (АС) в скважине по отношению к общей массе и длине промышленного взрывчатого вещества в основном и дополнительном зарядах ВВ составляет 2/3, при этом в качестве инициаторов основного и дополнительного зарядов взрывчатого вещества используют линейные индикаторы повышенной навески наполнителя, к нижней части которых присоединяют тротиловые шашки, располагая их в центре основного и дополнительного зарядов ВВ, причем взрывание основного и дополнительного зарядов взрывчатого вещества осуществляют одновременно.

Кроме того, инициирование основного и дополнительного зарядов взрывчатого вещества осуществляют посредством линейных инициаторов повышенной навески наполнителя, которые располагают на проводнике детонационного импульса, которым может служить детонирующий шнур пониженной навески наполнителя или проводник электрического тока, который подсоединяют через электродетонатор к линейному инициатору.

При детонации линейного инициатора происходит начальное ударное нагружение слоев аммиачной селитры (АС), при этом часть АС претерпевает ударное разложение. Во второй фазе, после подрыва слоев, состоящих из высокобризантных ВВ происходит мощное ударное нагружение оставшейся части аммиачной селитры (АС), приводящее к полному ее разложению. За ударной волной следует высокоскоростная волна продуктов детонации, содержащих горючие добавки. При взаимодействии окислов азота, образующихся при разложении аммиачной селитры (АС) с этими добавками, происходит химическая реакция, в результате которой выделяется дополнительная энергия, которая существенно повышает КПД взрыва.

На чертеже изображен комбинированный заряд взрывчатого вещества.

Способ взрывания комбинированного заряда заключается в следующем. Он включает бурение скважины 1, заполнение ее различными типами взрывчатого вещества, забойку инертным материалом 2 и инициирование. В нижнюю часть скважины 1 размещают высокобризантное взрывчатое вещество 3 с высокой скоростью детонации, имеющее высокоотрицательный кислородный баланс, затем аммиачную селитру (АС) 4, а сверху ее высокобризантное взрывчатое вещество 5, аналогичное взрывчатому веществу 3 в нижней части скважины 1 и сверху его снова аммиачную селитру (АС) 4, масса и длина которой в два раза меньше массы и длины основного 6 и дополнительного 7 зарядов ВВ вместе взятых, при этом масса и длина аммиачной селитры (АС) 4, расположенной между основным 6 и дополнительным 7 зарядами ВВ, равна массе и длине основного 6 и дополнительного 7 зарядов ВВ вместе взятых, причем общая масса и длина аммиачной селитры (АС) 4 в скважине 1 по отношению к общей массе и длине промышленного ВВ в основном 6 и дополнительном 7 зарядах ВВ составляет 2/3, при этом в качестве инициаторов основного 6 и дополнительного 7 зарядов взрывчатого вещества используют линейные инициаторы повышенной навески наполнителя 8, к нижней части которых присоединяют тротиловые шашки 9, располагая их в центре основного 6 и дополнительного 7 зарядов ВВ, причем взрывание основного 6 и дополнительного 7 зарядов взрывчатого вещества осуществляют одновременно. Кроме того, инициирование основного 6 и дополнительного 7 зарядов взрывчатого вещества осуществляют посредством линейных инициаторов повышенной навески наполнителя 8, которые располагают на проводнике (на чертеже не показан) детонационного импульса, которым может служить детонирующий шнур пониженной навески наполнителя или проводник электрического тока (на чертеже не показан), который подсоединяют через электродетонатор (на чертеже не показан) к линейному инициатору 8.

Для сведения указываем скорости детонации промышленных ВВ, которые наиболее характерны: алюмотол 5500-6000 м/c; гранулотол 5500-6500 м/c; зерногранулит 3600-4200 м/c; аммиачная селитра (АС) 3000-3500 м/с.

Изготовление комбинированного заряда осуществляют в следующей последовательности и иллюстрируется чертежом.

Сначала в скважину 1 засыпается 0,5 мешка высокобризантного взрывчатого вещества 3, затем опускается промежуточный детонатор, в нашем случае тротиловая шашка 9, к которой присоединяют линейный инициатор повышенной навески наполнителя 8, и затем снова засыпают 0,5 мешка высокобризантного взрывчатого вещества 3 с высокой скоростью детонации, имеющее высокоотрицательный кислородный баланс, затем на это ВВ засыпают два мешка аммиачной селитры (АС) 4, а сверху ее высокобризантное взрывчатое вещество 5 (0,5 мешка), аналогичное взрывчатому веществу 3 в нижней части скважины 1, и снова опускают тротиловую шашку 9, к которой присоединяют линейный инициатор повышенной навески наполнителя 8, и затем снова засыпают 0,5 мешка ВВ 5, после чего производят забойку 2 скважины 1 инертным материалом, но забоечным материалом может быть и другой материал,
Порядок расположения составных частей комбинированного заряда и его инициирование одновременно в двух частях позволяет сделать вывод о возможности протекания химического взаимодействия между продуктами детонации зарядов тротилосодержащего ВВ с АС и продуктами ее разложения в режиме взрывного горения, при этом расположение одного из зарядов тротилосодержащего ВВ в нижней части скважины должно обеспечить хорошую проработку подошвы уступа, а растянутая фаза повышенного давления, за счет двухфазного детонационного процесса, обеспечить хорошую дробящую способность комбинированного заряда в целом.

Существенными признаками данного изобретения признаются те, которые влияют на достигаемый технический результат, т. е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.

Такими признаками являются: в нижнюю часть скважины размещают высокобризантное взрывчатое вещество с высокой скоростью детонации, имеющее высокоотрицательный кислородный баланс, затем аммиачную селитру (АС), а сверху ее высокобризантное взрывчатое вещество, аналогичное взрывчатому веществу в нижней части скважины, и сверху его снова аммиачную селитру (АС), масса и длина которой в два раза меньше массы и длины основного и дополнительного зарядов ВВ вместе взятых, при этом масса и длина аммиачной селитры (АС), расположенной между основным и дополнительным зарядами ВВ, равна массе и длине основного и дополнительного зарядов ВВ вместе взятых, причем общая масса и длина аммиачной селитры (АС) в скважине по отношению к общей массе и длине промышленного ВВ в основном и дополнительном зарядах ВВ составляет 2/3, при этом в качестве инициаторов основного и дополнительного зарядов взрывчатого вещества используют линейные инициаторы повышенной навески наполнителя, к нижней части которых присоединяют тротиловые шашки, располагая их в центре основного и дополнительного зарядов ВВ, причем взрывание основного и дополнительного зарядов взрывчатого вещества осуществляют одновременно; инициирование основного и дополнительного зарядов взрывчатого вещества осуществляют посредством линейных инициаторов повышенной навески наполнителя, которые располагают на проводнике детонационного импульса, которым может служить детонирующий шнур пониженной навески наполнителя или проводник электрического тока, который подсоединяют через электродетонатор к линейному инициатору.

Размещение в нижней части скважины высокобризантного взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, имеющего высокоотрицательный кислородный баланс, позволяет достигнуть хорошей проработки подошвы уступа.

Размещение аммиачной селитры (АС) между основным и дополнительным зарядами взрывчатого вещества позволяет растянуть детонационный процесс, что обеспечивает большее время воздействия взрывной нагрузки на массив.

Принятие массы и длины аммиачной селитры (АС) над дополнительным зарядом ВВ в два раза меньше массы и длины основного и дополнительного зарядов ВВ вместе взятых позволяет также растянуть детонационный процесс, что обеспечивает хорошую дробящую способность комбинированного заряда.

Принятие массы и длины аммиачной селитры (АС), расположенной между основным и дополнительным зарядами ВВ, равными массе и длине основного и дополнительного зарядов ВВ вместе взятых, позволяет значительно уменьшить отрицательный кислородный баланс комбинированного заряда.

Отношение общей массы и длины аммиачной селитры (АС) в скважине по отношению к общей массе и длине ВВ в основном и дополнительном зарядах равным 2/3, позволяет сократить расход дорогостоящих промышленных ВВ посредством замены его дешевой аммиачной селитрой (АС).

Использование в качестве инициаторов основного и дополнительного зарядов ВВ линейных инициаторов повышенной навески наполнителя и присоединение к ним тротиловых шашек, располагаемых в центре основного и дополнительного зарядов ВВ, позволяет достигнуть устойчивой детонации зарядов.

Порядок расположения составных частей комбинированного заряда и его инициирование одновременно в двух частях, позволяет сделать вывод о том, вернее, вывод о возможности протекания химического взаимодействия между продуктами детонации зарядов тротилсодержащего ВВ с АС и продуктами ее разложения в режиме взрывного горения.

Все отличительные признаки, приведенные в формуле изобретения, в своей совокупности позволяют снизить затраты на взрывчатые вещества и повысить эффективность дробления горной массы за счет увеличения КПД взpыва.

Способ взрывания комбинированного заряда относится к горной промышленности, конкретно к способам взрывания комбинированного заряда, используемого на открытых горных работах при разработке месторождений полезных ископаемых, не опасных по газу и пыли в сухих и слабообводненных скважинах. Сущность изобретения заключается в том, что способ взрывания комбинированного заряда включает бурение скважины 1, заполнение ее различными типами взрывчатого вещества, забойку инертным материалом 2 и инициирование. В нижнюю часть скважины 1 размещают высокобризантное взрывчатое вещество 3 с высокой скоростью детонации, имеющее высокоотрицательный кислородный баланс, затем аммиачную селитру 4, а сверху ее - высокобризантное взрывчатое вещество, аналогичное взрывчатому веществу 3 в нижней части скважины 1, и сверху его снова аммиачную силитру 4, масса и длина которой в два раза меньше массы и длины основного 6 и дополнительного 7 зарядов ВВ вместе взятых, при этом масса и длина аммиачной селитры 4, расположенной между основным 6 и дополнительным 7 зарядом ВВ, равна массе и длине основного 6 и дополнительного 7 зарядов ВВ вместе взятых, причем общая масса и длина аммиачной селитры 4 в скважине 1 по отношению к общей массе и длине промышленного ВВ в основном 6 и дополнительном 7 зарядах ВВ составляет 2/3, при этом в качестве инициаторов основного 6 и дополнительного 7 зарядов взрывчатого вещества используют линейные инициаторы повышенной навески наполнителя 8, к нижней части которых присоединяют тротиловые шашки 9, располагая их в центре основного 6 и дополнительного 7 зарядов ВВ, причем взрывание основного 6 и дополнительного 7 зарядов взрывчатого вещества осуществляют одновременно. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ЗАРЯДА, включающий бурение скважины, заполнение ее различными типами взрывчатого вещества, забойку инертным материалом и инициирование, отличающийся тем, что в нижнюю часть скважины размещают высокобризантное взрывчатое вещество с высокой скоростью детонации, имеющее высокоотрицательный кислородный баланс, затем аммиачную селитру, а сверху ее высокобризантное взрывчатое вещество, аналогичное взрывчатому веществу в нижней части скважины, и сверху его снова аммиачную селитру, масса и длина которой в два раза меньше массы и длины основного и дополнительного зарядов ВВ, вместе взятых, при этом масса и длина аммиачной селитры, расположенной между основным и дополнительным зарядами ВВ, равна массе и длине основного и дополнительного зарядов ВВ, вместе взятых, причем общая масса и длина аммиачной селитры в скважине по отношению к общей массе и длине промышленного ВВ в основном и дополнительном зарядах ВВ составляет 2/3, при этом в качестве инициаторов основного и дополнительного зарядов взрывчатого вещества используют линейные инициаторы повышенной навески наполнителя, к нижней части которых присоединяют тротиловые шашки, располагая их в центре основного и дополнительного зарядов ВВ, причем взрывание основного и дополнительного зарядов взрывчатого вещества осуществляют одновременно. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инициирование основного и дополнительного зарядов взрывчатого вещества осуществляют посредством линейных инициаторов повышенной навески наполнителя, которые располагают на проводнике детонационного импульса, которым может служить детонирующий шнур пониженной навески наполнителя или проводник электрического тока, который подсоединяют через электродетонатор к линейному инициатору.