ШПУРОВАЯ ЗАБОЙКА Российский патент 2000 года по МПК F42D1/24 

Изобретение относится к области буровзрывных работ, конкретно к запиранию газообразных продуктов взрыва в зарядной полости (в шпуре), и может быть использовано на колчеданных рудниках при работах, связанных с опасностью взрыва сульфидной пыли.

Известно, что качество внутренней забойки зависит прежде всего от применяемого забоечного материала, и наиболее широкое распространение при ведении взрывных работ на колчеданных рудниках получила забойка из гидропасты (Инструкция по предупреждению взрывов сульфидной пыли на подземных рудниках, разрабатывающих пиритосодержащие колчеданные руды (от 27.03.91). МИНИСТЕРСТВО МЕТАЛЛУРГИИ СССР), которой заполняется свободная после размещения заряда часть шпура.

Основным недостатком внутренней забойки из указанных материалов является недостаточный запирающий эффект; из-за слабого сцепления со стенками скважины забойка взрывом выбрасывается, не совершая работы по сдерживанию продуктов взрыва, вследствие чего в призабойном пространстве образуется высокая концентрация мелкофракционной взрывоопасной сульфидной пыли, что приводит к вторичному взрыву.

Известно также, что введение в заряд ВВ пенополистерола (или использование предохранительных ВВ) и образование воздушного промежутка между зарядом и внутренней поверхностью шпура при сохранении традиционной забойки из глины приводит к уменьшению концентраций мелкодисперсных пылевых фракций. Недостатком этого метода является значительное усложнение ведения взрывных работ из-за технологических трудностей при заряжании (диссертация к.т.н. Кожабаев Махмуд Хали-Улы "Разработка способов предупреждения взрывов сульфидной пыли на основе управления параметрами взрывного нагружения" Санкт-Петербург, 1995).

Кроме того, разработана забойка для скважин большого диаметра, представляющая собой цилиндр с внутренней полостью, имеющей вид полусферы, сопряженной с усеченным конусом, в состав материала для изготовления которой входит соль щелочноземельного металла. По технологическим соображениям она не может быть использована в шпурах при подземной разработке сульфидных месторождений, т.к. при уменьшении диаметра такой забойки с сохранением основных геометрических соотношений происходит снижение запаса массы и, как следствие, ухудшение условий запирания, что является основным недостатком прототипа (патент РФ N 2122178).

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков при работе на колчеданных рудниках путем запирания продуктов детонации в зарядной полости до полного разрушения массива с одновременным снижением выброса ядовитых окислов серы.

Задача решается тем, что в шпуровой забойке, имеющей форму цилиндра с осевой внутренней полостью, выполненной из композиционного материала с пластификатором из полиэтилена высокого давления и наполнителя повышенной плотности и непосредственно примыкающей к заряду взрывчатого вещества, профиль внутренней полости забойки имеет вид двух усеченных сопряженных конусов с конусностью входной части 1:6, выходной 1:14, а в качестве щелочноземельной соли используется карбонат кальция в соотношении ПВД - наполнитель - CaCO₃ = 3:3:4.

При этом достигается: упрощение технологии заряжания при низкой стоимости забойки, выжигание мелких взрывоопасных фракций сульфидной пыли, образующейся в момент взрыва основного заряда ВВ, снижение концентрации ядовитых окислов серы при увеличении эффективного действия взрыва.

Устройство забойки поясняется чертежом, на котором она выполнена в форме цилиндра 1 с входной частью 2, имеющей форму усеченного конуса с конусностью 1: 6, сопряженной с выходной частью 3 с конусностью 1:14. Для центрирования положения забойки в шпуре со стороны выходного отверстия предусмотрено распорное кольцо 4, расположенное по окружности цилиндра, диаметр которого соответствует диаметру шпура. Забойка непосредственно примыкает к заряду ВВ 5.

При температуре t = 1200^oC разлагается по реакции: CaCO₃ ---> CaO + CO₂, оксид кальция является катализатором реакции нейтрализации окисла серы: CaO + SO₂ ---> CaSO₃. Состав материала забойки подбирается в соотношении ПВД - наполнитель повышенной плотности - соль = 3:3:4. Расчетная длина забойки составляет шесть диаметров.

Забойка работает следующим образом. После преломления детонационной волны в пространстве шпура происходит взаимодействие ударной волны с входной частью забойки и распор внутренней поверхности вследствие выбранных пластических характеристик материала забойки.

После отражения ударной волны наступает квазистационарная стадия взаимодействия продуктов детонации с забойкой, характеризуемая установлением критических параметров (дозвуковой скоростью) их истечения через выходную часть. Одновременно происходит выжигание мелкодисперсных взрывоопасных фракций сульфидной пыли, образовавшейся в бризантной зоне. По мере истечения заторможенного высокотемпературного потока продуктов детонации через выходную часть происходит ее разрушение, что позволяет соли, содержащейся в материале забойки, участвовать в химической реакции с образовавшимися после выжигания сульфидной пыли ядовитыми окислами серы.

Выбранный профиль внутреннего сечения забойки, рассчитанный по уравнениям газовой динамики, позволяет удерживать среднее давление в шпуре до полного разрушения массива.

Изобретение относится к буровзрывным работам, конкретно к запиранию газообразных продуктов взрыва в зарядной полости (в шпуре), и может быть использовано на колчеданных рудниках при работах, связанных с опасностью взрыва сульфидной пыли. Изобретение характеризуется тем, что состав материала забойки подбирается в соотношении полиэтилен высокого давления (ПВД) - наполнитель повышенной плотности - соль - 3 : 3 : 4. Профиль внутренней полости забойки имеет вид двух сопряженных усеченных конусов, причем конусность входной части составляет 1 : 6, а выходной части 1 : 14. Внешняя поверхность забойки имеет цилиндрическую форму с распорным кольцом со стороны выходного отверстия. При помощи изобретения достигается упрощение технологии заряжания при низкой стоимости забойки, выжигание мелких взрывоопасных фракций сульфидной пыли, образующейся в момент взрыва основного заряда ВВ, снижение концентрации ядовитых окислов серы при увеличении эффективного действия взрыва. 1 ил.

Шпуровая забойка, имеющая форму цилиндра с осевой внутренней полостью переменного сечения, непосредственно примыкающая к заряду взрывчатого вещества, выполненная из композиционного материала с пластификатором, в качестве которого используют полиэтилен высокого давления, наполнителя повышенной плотности и щелочноземельной соли, отличающаяся тем, что профиль внутренней полости забойки имеет вид двух усеченных сопряженных конусов с конусностью входной части 1:6, выходной 1:14, а в качестве щелочноземельной соли используется карбонат кальция в соотношении ПВД-наполнитель-CaCO₃=3:3:4.