КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД Российский патент 1995 года по МПК F42B1/02 

Изобретение относится к взрывным работам, в частности к конструкциям кумулятивного заряда, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности и строительстве при дроблении негабаритных блоков горных пород.

Известны кумулятивные заряды с кумулятивной выемкой в нижнем основании, имеющем промежуточный детонатор, расположенный в верхней части заряда, и нить детонирующего шнура. Основными недостатками таких кумулятивных зарядов являются пониженное разрушающее действие взрыва из-за малой длительности взрывного импульса, значительное пылеобразование из-за переизмельчения среды в ближней зоне взрыва и последующего ее разброса в воздух.

Известны кумулятивные заряды, используемые для дробления негабаритов [1] содержащие шашку с кумулятивной выемкой и промежуточный детонатор. Этим зарядам присущи еще недостаточно высокие пробивная способность и разрушающее действие взрыва из-за неоптимального фокусного расстояния и малой длительности взрывного импульса.

Наиболее близким по конструкторскому выполнению и достигаемому эффекту является устройство с временной задержкой распространения детонирующих продуктов при взрыве, содержащее уплотненную массу ВВ в виде частиц, которые при помощи связующего вещества соединены в плотную структуру, сохраняющую свою форму. Форма структуры выполнена так, чтобы на некоторое время ограничить распространение детонационных продуктов при взрыве. Благодаря этому уменьшаются потери продуктов и энергия взрыва концентрируется в направлении цели [2]
Основным недостатком прототипа является недостаточно высокая эффективность разрушающего действия из-за нарушения оптимальных условий формирования параметров кумулятивной струи.

Целью изобретения является получение требуемого технического результата, т. е. повышение эффективности разрушающего действия кумулятивного заряда на горные породы при дроблении негабаритов и проходке горных выработок или при перфорировании скважин.

Поставленная цель достигается тем, что кумулятивный заряд, содержащий шашку взрывчатого вещества (ВВ) с облицованной кумулятивной выемкой, инициирующее устройство и оболочку, заполненную жидкостью и облегающую шашку ВВ снаружи, снабжен резеpвуаром, расположенным перед кумулятивной выемкой, заполненным жидкостью, или гигроскопичным (пористым) материалом, насыщенным жидкостью, причем высота столба жидкости выбирается из соотношения
0,33<h/l<0,53, где h высота столба жидкости;
l высота резервуара.

Кроме того, цель также достигается, если в качестве жидкости, заполняющей резервуар, использована легковоспламеняющаяся жидкость (например, керосин, бензин и т.п.), а в качестве гигроскопичного материала поролон.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый кумулятивный заряд отличается тем, что он снабжен резервуаром, расположенным перед кумулятивной выемкой, заполненным жидкостью, или гигроскопичным (пористым) материалом, насыщенным жидкостью, причем высота столба жидкости выбирается из соотношения
0,33<h/l<0,53, где h высота столба жидкости;
l высота резервуара.

Таким образом, предлагаемый кумулятивный заряд соответствует критерию "новизна".

Это также подтверждает и сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, которое не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа.

Изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Оно также является промышленно применимым, т.к. направлено на использование и может быть применимо без особых трудностей в горнодобывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства России при дроблении негабаритных блоков горных пород и т.п.

Требования единства изобретения здесь соблюдены, т.к. изобретение относится к одному объекту одному устройству кумулятивному заряду.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом обусловлена тем, что в настоящем решении удалось создать оптимальные условия формирования параметров кумулятивной струи вследствие создания оптимального фокусного расстояния и равномерного отбора энергии, расходуемой на образование струи.

На фиг. 1 представлено продольное сечение кумулятивного заряда; на фиг. 2 кривая зависимости длины пробитого канала L от высоты резервуара l, отнесенных к диаметру заряда D, построенная по экспериментальным данным.

Заряд содержит шашку 1 с инициирующим устройством 2, кумулятивную выемку 3 с облицовкой 4, оболочку 5, облегающую снаружи шашку 1 и заполненную жидкостью 6, резервуар 7, расположенный перед кумулятивной выемкой 3 и заполненный жидкостью 8 (или гигроскопическим материалом, насыщенным жидкостью) с высотой столба h.

Работает устройство следующим образом.

Детонация шашки 1 возбуждается от инициирующего устройства 2 и распространяется по шашке в направлении кумулятивной выемки 3. По мере движения к кумулятивной выемке 3 детонационная волна выходит на верхнюю и боковую поверхности шашки 1. Образовавшиеся продукты детонации некоторое время удерживаются оболочкой 5 с жидкостью 6, за счет чего энергия, идущая на обжатие и метание кумулятивной облицовки 4, увеличивается. При выходе детонационной волны на поверхность кумулятивной выемки 3 происходит обжатие облицовки 4, из которой образуется кумулятивная струя, пробивающая канал в преграде, в который из резервуара 7 под действием продуктов детонации вносится жидкость 8, которая приводит к увеличению разрушающего действия на породу. Если резервуар 7 был заполнен легковоспламеняющейся жидкостью, разрушающее действие еще более увеличивается.

Высота резервуара 7 выбирается из соотношения:
1<l/D<2, где l высота резервуара;
D диаметр заряда.

Такая высота одновременно обеспечивает выбранные оптимальные условия для формирования струи и увеличение ее пробивного действия. На фиг. 2 представлена экспериментальная зависимость длины пробивного канала L от высоты резервуара l, отнесенных к диаметру заряда D, из которой видно, что наибольшее значение длины пробиваемого струей канала достигается именно при такой высоте резервуара.

Высота столба жидкости 3, заполняющей резервуар, выбирается из соотношения
0,33<h/l<0,53, где h высота столба жидкости;
l высота резервуара.

Правильность этого соотношения подтверждается таблицей экспериментальных данных для заряда диаметром D 60 мм.

Из данных таблицы видно, что максимальные значения параметров воронки, образующейся в результате взрыва заряда, соответствуют вышеприведенному соотношению.

Применение оболочки 5, заполненной жидкостью 6 и облегающей шашку 1 снаружи, позволяет увеличить длительность взрывного импульса, что увеличивает отбор энергии, расходуемой на образование кумулятивной струи и разрушение породы.

Использование предлагаемого кумулятивного заряда приводит к увеличению эффективности разрушающего действия без увеличения количества ВВ, позволяет снизить вес или количество зарядов без уменьшения эффективности при взрывных работах на горных выработках и при проходке, что приводит к снижению действия воздушной ударной волны на окружающие объекты, а также снижает запыленность атмосферы в забое.

Использование: в горнодобывающей промышленности и строительстве при дроблении негабаритных блоков горных пород. Сущность изобретения: кумулятивный заряд содержит шашку взрывчатого вещества с облицованной кумулятивной выемкой, инициирующее устройство и оболочку, заполненную жидкостью, и облегающую шашку взрывчатого вещества снаружи. Перед кумулятивной выемкой размещен резервуар, заполненный или жидкостью, или гигроскопичным материалом, насыщенным жидкостью, при этом высота столба жидкости выбирается из соотношения, приведенного в тексте. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. 1 табл.

1. КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД, содержащий шашку взрывчатого вещества с облицованной кумулятивной выемкой, инициирующее устройство и оболочку, заполненную инертной средой и облегающую шашку взрывчатого вещества снаружи, отличающийся тем, что он снабжен резервуаром, расположенным перед кумулятивной выемкой и заполненным жидкостью или гигроскопическим материалом, насыщенным жидкостью на высоту h, выбираемую из соотношения.

0,33 < h/l < 0,53;
1 < l/D < 2,
где l высота резервуара;
D диаметр заряда,
при этом в качестве инертной среды использована жидкость.