УДЛИНЕННЫЙ ЗАРЯД ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВЗРЫВОМ Российский патент 1997 года по МПК F42B1/02 F42D3/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к буровзрывным работам, и может быть использовано при проведении горных выработок или отбойке горной массы с помощью направленного взрыва.

Известно взрывное устройство, содержащее корпус в виде герметичной эластичной оболочки с подведенными к ней магистралями подачи компонентов газообразной взрывной смеси и устройство инициирования смеси, в корпусе которого закреплена эластичная перегородка с возможностью формирования кумулятивной выемки (см. патент Р. Ф. N 2005983, F 42 В 1/02, 27.03.9). Недостатком такого заряда из взрывных устройств с корпусом в виде герметичной эластичной оболочки является необходимость заполнения каждого корпуса, введенного в скважину (шпур), взрывчатым веществом (смесью). Это сложно выполнимо технически, малопроизводительно, а отсутствие концентраторов энергии взрыва вдоль боковой стенки корпуса каждого устройства не позволяет создать удлиненный заряд высокоэффективного направленного действия.

Наиболее близким к заявляемому устройству является оболочка для взрывчатого вещества в виде контейнера с днищем и крышкой, имеющего втулку. Между втулкой и оболочкой выштампованы углубления для размещения детонаторов или детонирующих шнуров. Один или несколько контейнеров-патронов присоединены к детонирующему шнуру. Заряд обладает кумулятивным действием благодаря углублениям в основании и колпачке оболочки, а также благодаря выштамповкам в боковой стенке (см. патент Великобритании заявка N 1420776 F 42 В 3/00, В 65 D 67/00, НКИ F 3 А В 8 С, опубл. Р. Ж. "Изобретения за рубежом", 1976 г. 14 января ЦНИИПИ). Недостатком удлиненного заряда, составленного из нескольких таких контейнеров-патронов является наличие детонирующего шнура для инициирования нескольких контейнеров-патронов. Наличие на боковой стенке оболочек произвольно расположенных небольшых выштамповок для размещения детонатора или детонирующего шнура не позволяет эффективно сконцентрировать поток энергии взрыва в сторону отбойки горной массы по линии наименьшего сопротивления Л.Н.С. (в среднем 22% общей энергии взрыва).

Задачей предложенного технического решения является создание высокоэффективного удлиненного заряда направленного действия.

Технический результат, который может быть получен при его использовании, заключается в том, что повышается качество взрыва удлиненного заряда, т. е. улучшается дробимость отбиваемой горной массы, снижается расход буримых шпуров (скважин) и взрывчатого вещества при одновременном достижении высокой эффективности взрыва.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном удлиненном заряде для разрушения горных пород взрывом, состоящем из отдельных патронов, выполненных в виде оболочки цилиндрической формы с продольной кумулятивной выемкой, и крышки с торцевой кумулятивной выемкой, и размещенного в оболочке заряда взрывчатого вещества, продольная кумулятивная выемка расположена от торцевой кумулятивной выемки на расстоянии не менее двух ее глубин, а от противоположного торца на расстоянии не менее одной ее глубины, при этом противоположный крышке торец оболочки выполнен по форме торцевой кумулятивной выемки. Торцевая кумулятивная выемка выполнена с глубиной, равной (0,5 1,0) диаметра оболочки патрона.

Продольная кумулятивная выемка дополнительно армирована другим материалом, например, металлом. Для фиксации патрона в скважине на внешней поверхности оболочки размещены пояса, выполненные в виде ерша из упругого эластичного материала. Крышка с торцевой кумулятивной выемкой выполнена из материала оболочки, а также может быть армирована другим материалом. Патроны установлены с воздушными зазорами или вплотную с направлением выступа предыдущего патрона в сторону торцевой кумулятивной выемки последующего патрона.

Сущность удлиненного заряда поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан фрагмент удлиненного заряда; на фиг. 2 разрез А А на фиг. 1; на фиг. 3 - удлиненный заряд с воздушными промежутками (рассредоточенный); на фиг. 4 - сосредоточенный удлиненный заряд (вплотную).

Удлиненный заряд состоит (фиг. 1) из контейнеров-патронов, имеющих цилиндрическую оболочку 1 диаметром d_п, заполненную взрывчатым веществом (ВВ) 2. С одного торца оболочки 1 герметично установлена крышка 3, формирующая в заряде торцевую кумулятивную выемку высотой h_т.к., а с другого торца контейнера-патрона имеется выступ 4 из материала оболочки, по размерам и форме повторяющий торцевую кумулятивную выемку. Вдоль цилиндрической части из материала оболочки выполнена продольная кумулятивная выемка 5, а внешняя цилиндрическая часть контейнеров -патронов снабжена поясками 6 в виде ерша 7 (фиг. 1, 2).

Удлиненный заряд направленного действия размещен в скважине 8 (фиг. 3.4) и при формировании рассредоточенного заряда между патронами выполнены воздушные промежутки 9, величина которых регулируется, а при формировании сосредоточенного заряда торцевой выступ предыдущего контейнера-патрона введен в торцевую кумулятивную выемку последующего патрона. Устье скважины 8 заполнено забоечным материалом 10. Продольные кумулятивные выемки отдельных контейнеров-патронов удлиненного заряда ориентированы для эффективной отбойки горного массива 12 в сторону линии наименьшего сопротивления (Л.Н.С.). В одной из продольных кумулятивных выемок расположен инициатор (детонатор) взрыва 11.

Устройство работает следующим образом.

В горном массиве 12 (фиг. 4) пробуривают скважину или шпур. В скважину 8 заряжают последовательно вплотную (сосредоточенный заряд) оболочки 1, заполненные ВВ 2 (патроны), располагая первый и последующие торцевой кумулятивной выемкой в сторону дна скважины 8 и ориентируя продольную кумулятивную выемку 5 каждого контейнера-патрона в направлении отбойки горного массива 12 (по Л. Н. С. ). Фиксирование патронов в заданном положении обеспечивают пояса 6 за счет изгиба игольчатых или пластинчатых ершей 7. Затем размещают инициатор взрыва 11 (например, детонатор или конец детонирующего шпура), заполняют устье скважины 8 забоечным материалом 10 и взрывают ряд скважин в принятой последовательности.

Величина цилиндрической части патрона со стороны торцевой кумулятивной выемки, равная не менее 2h_т.к. или как минимум 2h_т.к., является достаточной для предельной величины активной части заряда, обеспечивающей максимальный кумулятивный торцевой эффект и передачу дополнительного мощного инициирующего импульса вдоль оси заряда, что очень важно при использовании удлиненного заряда с воздушными промежутками (рассредоточенный заряд) на фиг. 3.

Форма выступа 4 оболочки и заряда первого от устья скважины патрона позволит направить часть энергии взрыва заряда на разрушение стенок скважины 8 и уплотнение забоечного материала 10, что увеличит эффект взрыва всего заряда.

Учитывая характер действия заряда с продольной кумулятивной выемкой (пробивная сила действия взрыва в сторону кумулятивной выемки в 2,0 2,5 раза выше, чем цилиндрического заряда того же диаметра), Л.Н.С. при отбойке увеличивается в 2 раза, при этом во столько же раз экономится количество буримых скважин и взрывчатого вещества.

Кроме того, за счет продольной кумулятивной выемки в каждом патроне также на 35 40% экономится ВВ. При формировании рассредоточенного заряда экономия ВВ возрастает до 50 55% Характер распространения ударных волн взрыва по длине заряда предложенной конструкции с образованием перпендикулярно направленных всплесков плотности энергии на отдельных участках позволяет получить хорошую равномерную дробимость отбиваемой горной массы, что способствует увеличению производительности погрузочных машин на 25 30%
За счет более щадящего разрушения законтурного массива при использовании данного заряда во время проведения выработок уменьшается перебор проектного сечения, снижаются расходы на последующее поддержание их в безопасном состоянии.

Использование: проведение горных выработок или отбойка горной массы с помощью направленного взрыва. Сущность изобретения: цилиндрическая оболочка 1 заполнена взрывчатым веществом 2. С одного торца оболочки 1 герметично установлена крышка 3 с кумулятивной выемкой. На другом торце выполнен выступ 4 по форме торцевой кумулятивной выемки. Оболочка 1 выполнена с продольной кумулятивной выемкой 5. На внешней поверхности оболочки размещены пояса 6, выполненные в виде ерша 7. 6 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Удлиненный заряд для разрушения горных пород взрывом, состоящий из отдельных патронов, выполненных в виде оболочки цилиндрической формы с продольной кумулятивной выемкой и крышки с торцевой кумулятивной выемкой, и размещенного в оболочке заряда взрывчатого вещества, отличающийся тем, что продольная кумулятивная выемка расположена от торцовой кумулятивной выемки на расстоянии не менее одной ее глубины, при этом противоположный крышке торец оболочки выполнен по форме торцевой кумулятивной выемки. 2. Удлиненный заряд по п. 1, отличающийся тем, что торцевая кумулятивная выемка выполнена глубиной, равной 0,5 1,0 диаметра оболочки патрона. 3. Удлиненный заряд по п. 1, отличающийся тем, что продольная кумулятивная выемка дополнительно армирована другим материалом, например металлом. 4. Удлиненный заряд по п. 1, отличающийся тем, что для фиксации патрона в скважине на внешней поверхности оболочки размещены пояса, выполненные в виде ерша, из упругого эластичного материала. 5. Удлиненный заряд по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что крышка с торцевой кумулятивной выемкой выполнена из материала оболочки. 6. Удлиненный заряд по п. 6, отличающийся тем, что крышка армирована другим материалом, например металлом. 7. Удлиненный заряд по п. 1 или 2, отличающийся тем, что патроны установлены с воздушными зазорами или вплотную с направлением выступа предыдущего патрона в сторону торцовой кумулятивной выемки последующего патрона.