ПАТРОН ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВВ Российский патент 1997 года по МПК F42B3/02 F42D1/02 

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано при производстве взрывных работ на шахтах опасных по газу и пыли.

Объем взрывных работ на шахтах продолжает оставаться большим. Взрывные способом добивается примерно 20% угля и проходится около 50% горных выработок. Безопасность взрывания шпуровых зарядов в шахтах, опасных по газу и пыли, обеспечивается предохранительными свойствами ВВ, забойкой и пламегасящий средой путем распыления воды и тонкодисперсных ингибиторных порошков. Однако безопасность взрывных работ, создаваемая забойкой и пламегасящей средой в значительной мере зависит от человеческого фактора. Более надежным средством обеспечения безопасности взрывных работ являются предохранительные свойства ВВ. Они должны совмещать в себе силу разрушения и средства обеспечения безопасности взрывания шпуровых зарядов в шахтах, опасных по газу и пыли.

На показатели предохранительности и практической эффективности влияют одни и те же параметры ВВ, причем, если их изменение приводит к повышению предохранительных свойств, то одновременно это же изменение приводит к снижению практической эффективности. Поэтому задача оптимизации свойств ВВ сводится к тому, чтобы достигнуть повышения уровня предохранительности при минимальном снижении практической эффективности ВВ.

В США разработана конструкция предохранительных патронов ВВ для применения в качестве наружных зарядов на категорийных угольных шахтах. Предложенный предохранительный патрон изготавливается в виде короткого цилиндра высотой 2,2 см и диаметром 17,8 см, облицованного слоем влажной соли NaCl толщиной 1,3 см с последующим латексно-марлевым покрытием. Заряд вмещает 650 г предохранительного пластифицированного ВВ. Другая конструкция патрона из ПВВ длина 203 мм, диаметр 51 мм, масса 650 г. Заряд имеет внутреннюю полистироловую оболочку, на которую наносится слой поваренной соли 14,4 мм. Наружная оболочка заряда изготовлена из резины.

На шахтах нашей страны применяются патроны VI класса предохранительности П12ЦБ-2/2, ТУ 84-1072-85. Монозаряд из известных патронов формируется из необходимого числа патронов, в один из которых вставляется ЭД. Каждый патрон соединяется с последующим на принципе байонетного затвора (путем введения и поворота). Существенным недостатком известных патронов является несовершенство конструкции стыковочного узла незначительный по величине изгибающий момент стыковочного узла горизонтально расположенного монозаряда, приводит к их разъединению в процессе заряжания верхних шпуров и в конечном счете к неполной детонации шпуровых зарядов. Так из-за несовершенной конструкции стыковочного узла в патронах ВВ П12ЦБ-2/2 28.10.91 на шахте "Карагайлинская" ассоциации "Киселевскуголь" при проходке конвейерного штрека буровзрывным способом произошел взрыв метана и угольной пыли. От действия ударной волны, отравления ядовитыми продуктами взрыва и от ожогов погибли люди.

Известны также предохранительные патроны П12ЦБ-0, П12ЦБ-1 и П121ЦБ-2 (сб. научных трудов Снижение травматизма при взрывных работах в угольных шахтах. Государственный Макеевский Научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности, Макеевка Донбасс, 1985, с. 7-9). Все они представлены в виде полиэтиленовой ампулы, заполненной угленитом 12ЦБ. Масса ВВ в патроне П12ЦБ-2-300, 350 или 400 г, диаметр 38-39 мм. Отличаются они один от другого конфигурацией донной части. В патронах Б12ЦБ-0 оболочка в донной части имеет кумулятивную выемку, в патронах П12ЦБ-1 торец донной части плоский, в патронах П12ЦБ-2 торец выпуклый, снабженный стыковочным узлом (авт. св. N 1119398). Патроны П12ЦБ-1 и П12ЦБ-2 с верхней части снабжены полиэтиленовой крышкой.

Монозаряд из патронов П12ЦБ-2 формируется из необходимого числа патронов. Каждый патрон соединяется с последующим путем прокалывания отверстия наколкой в крышке и введения в нее стыковочного узла предыдущего патрона или помещения выступов, заполненных в донной части ампулы в "замок", расположенный в крышке предыдущего патрона. Полиэтиленовая оболочка приводит к повышению энергетических показателей ВВ. Эти ПВВ обладают достаточно высокими детонационными свойствами при определении их по стандартной методике взрыванием зарядов из двух патронов.

Недостатками известных патронов П12ЦБ-2 является:
с увеличением числа патронов в заряде при образовании монозаряда расстояние передачи детонации между патронами снижается. При использовании таких ВВ в шахтах образование между торцами патронов инертных пересылок, толщиной всего 1-2 см, может стать причиной неполной детонации шпуровых зарядов; хотя патрон П12ЦБ-2 в донной части имеет стыковочный узел, исключающий раздвижку патронов в процессе короткозамедленного взрывания, имеющаяся выпуклость в его донной части значительно снижает скорость продуктов взрыва в направлении пассивного патрона. Передача детонации патронов П12ЦБ-1 (7-10)•10^-2 м, П12ЦБ-2 (4-6)•10^-2 м;
Недостатком стыковочного узла является:
непрочное соединение патронов между собой, что отрицательно сказывается в практических условиях заряжания забоя верхних шпуров. Происходит их рассоединение в шнурах: прокалывание наколкой крышки пассивного патрона при ведении взрывных работ в обводненных условиях создает предпосылки к переувлажнению ВВ. Следствие этого отказы, выгорания ВВ.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, взятому за прототип, является патрон П12ЦБ-2/2 (ТУ 84-1072-85 Патроны высокопредохранительные в полиэтиленовой оболочке П12ЦБ-2).

Известный патрон выполнен в виде полиэтиленовой ампулы, заполненной угленитом 12ЦБ. В верхней части ампула имеет цилиндрические гофры для соединения с другим патроном и снабжена полиэтиленовой крышкой. Дно патрона выполнено плоским. Масса ВВ в патроне 300, 350 или 400 г. диаметр 38-39 мм.

Существенным недостатком известного патрона П12ЦБ-2/2, как и патрона П12ЦБ-2, является слабый стыковочный узел: при расположении вертикального монозаряда из двух патронов не исключено их разъединение, что в условиях шахты приводит к образованию между торцами патронов инертных пересылок, приводящих, как правило, к неполной детонации шпуровых зарядов; при осевом вращении двух патронов также возможно их разъединение; слабый изгибающий момент стыковочного узла горизонтально расположенного монозаряда, приводящий к их разъединению в процессе заряжания шпуров и в конечном счете к неполной детонации шпуровых зарядов.

Цель изобретения повышение безопасности взрыва шпуровых зарядов в шахтах опасных по газу и пыли за счет обеспечения полной детонации шпуровых зарядов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном патроне, содержащим цилиндрическую полиэтиленовую оболочку с глухим дном, вход которой снабжен крышкой и кольцевыми гофрами для стыкования с другим патроном для образования монозаряда из нескольких патронов, согласно изобретению, данная часть оболочки снабжена, размещенными на цилиндрической поверхности, кольцевыми гофрами, выполненными соответствующими кольцевым гофрам на входе оболочки и цилиндрической проточкой на толщину стенки оболочки, а вход последней до первой гофры снабжен кольцевой обечайкой, внутренний диаметр и длина которой равны соответственно наружному диаметру и длине проточки.

Другое отличие состоит в том, что длина обечайки принята из соотношения:
l:b:d=1:1:0,5,
где
l длина обечайки до первой гофры;
b расстояние от первой гофры до крышки патрона;
d диаметр патрона.

Кроме того, торец патрона выполнен с фаской.

На фиг. 1 изображен общий вид патрона для промышленных ВВ; на фиг. 2 - узел стыковки двух патронов.

Патрон содержит полиэтиленовую оболочку 1, крышку 2, цилиндрическую проточку 3, кольцевые гофры 4 на входе оболочки и кольцевые гофры 5 на цилиндрической поверхности в донной части оболочки для соединения с другим патроном для образования монозаряда из нескольких патронов. Патрон содержит также цилиндрическую обечайку 6 на входе оболочки и фаску 7 в торце патрона. Прямое назначение обечайки обеспечить герметичность с одной стороны и прочность стыковочного узла двух патронов с другой стороны при условии горизонтального расположения монозаряда от изгибающего момента.

Стыковка двух нескольких патронов с образованием монозаряда осуществляется следующим образом.

Для стыковки двух патронов необходимо данную часть одного патрона ввести во вход второго патрона, при этом торец последнего должен упереться в крышку 2 первого патрона, а проточка 3 разместиться в цилиндрической обечайке 6, а гофры 5 соединятся с гофрами 4 на входе второго патрона. Прочность и герметичность узла стыковки двух патронов будут обеспечены за счет: конфигурация цилиндрических гофр 5 в данной части одного патрона идентична конфигурации гофр 4 на входе второго патрона; наружный диаметр проточки 3 равен внутреннему диаметру обечайки 5; длина проточки равна длине обечайки 6.

Поскольку для изготовления оболочек патронов принят эластичный материал
полиэтилен, прочность и герметичность стыковки двух патронов будут обеспечены. Торец патрона выполнен с фаской 7 для удобства соединения двух патронов.

Преимущества предлагаемого патрона для промышленных ВВ заключается в следующем.

1. Вертикальная неразъединимость монозаряда из двух патронов при приложении силы в 30 Н (3,0 кг).

2. Надежное соединение двух патронов при горизонтальном расположении монозаряда при величине усилия изгибающего момента не менее 2,50 Нм (0,25 кгм) в направлении приложенной силы под углом 90^o к горизонтальной оси соединенных патронов монозаряда.

3. Неразъединимость стыковочного узла монозаряда при вращении вокруг оси одного из патронов.

4. Неразъединимость патронов в процессе короткозамедленного взрывания.

5. Герметичность стыковочного узла что делает его применимым при взрывных работах в сильноувлажненных горных выработках.

Использование: при производстве буровзрывных работ на шахтах опасных по газу и пыли. Сущность изобретения: патрон содержит цилиндрическую полиэтиленовую оболочку с глухим дном, вход которой снабжен крышкой и кольцевыми гофрами для стыковки с другим патроном для образования монозаряда из нескольких патронов. Донная часть оболочки снабжена размещенными на цилиндрической поверхности кольцевыми гофрами, выполненными соответствующими кольцевым гофрам на входе оболочки и цилиндрической проточкой на толщину стенки оболочки. Вход оболочки до первой гофры снабжен кольцевой обечайкой, внутренний диаметр и длина которой равны соответственно наружному диаметру и длине проточки в донной части оболочки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Патрон для промышленных ВВ, содержащий цилиндрическую полиэтиленовую оболочку с глухим дном и крышкой на входе, с проточкой в донной части и обечайкой на входе оболочки, отличающийся тем, что на оболочке выполнены соответствующие друг другу гофры, расположенные на проточке и обечайке, при этом отношение длины обечайки к расстоянию от первого гофра до крышки патрона и к диаметру последнего выполнено равным соответственно 1 1 0,5. 2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что на торце оболочки в донной части выполнена фаска.