СПОСОБ МОНТАЖА ВЗРЫВНОЙ СЕТИ СЕРИИ ЗАРЯДОВ НА ВЫБРОС Российский патент 2000 года по МПК F42D1/04 

Изобретение относится к области взрывных работ, а именно к способам взрывания, и может быть использовано для направленного перемещения горных пород взрывом при образовании котлованов, каналов, траншей и других профильных грунтовых выемочных сооружений, а также дамб, кавальеров, плотин и других грунтовых профильных набросных сооружений.

Так же известен способ направленного перемещения грунта взрывом при строительстве протяженных выемок (см. а.с. N 1820186 F 42 D 3/00), включающий размещение в грунте шпуровых зарядов взрывчатых веществ и их подрыв, причем по оси будущей выемки образуют вспомогательную выемку глубиной втрое меньше проектной, а заряды взрывчатого вещества укладывают в грунт на глубину вспомогательной выемки на расстоянии от ее бровки, равной глубине вспомогательной выемки.

Недостатком известного технического решения является трудоемкость способа из-за необходимости предварительного образования вспомогательной выемки.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение трудоемкости подготовки взрыва массива грунта на выброс и увеличение коэффициента использования энергии взрывчатых веществ, уложенных в заряды выбросов.

Поставленная задача решается следующим образом. Способ монтажа взрывной сети зарядов на выброс включает размещение зарядов в массиве горных пород (скважинах, минных колодцах и др.), установку боевиков в зарядах, монтаж взрывной сети с детонирующим шнуром, детонацию от капсюля-детонатора, а для решения поставленной задачи при монтаже взрывной сети капсюль-детонатор размещают в середине детонирующего шнура, концы которого подсоединены с серединой дополнительного детонирующего шнура между боевиками зарядов.

Кроме того, концы дополнительных детонирующих шнуров подсоединены к середине второй группы детонирующих шнуров между боевиками зарядов.

И еще тем, что боевики зарядов подсоединены между собой дублирующим детонирующим шнуром.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются:
- при монтаже взрывной сети капсюль-детонатор подключают к середине детонирующего шнура, концы которого соединены с серединой дополнительного детонирующего шнура между боевиками зарядов.

Данное техническое решение обеспечивает одновременный взрыв зарядов.

Детонация от капсюля детонатора распространяется со скоростью около 7000 м/сек по магистрали детонирующего шнура, передается на детонирующие шнуры, походящие к зарядам, и подрывает боевики. Такое взрывание считается мгновенным. Но этот термин имеет бытовой, а не физический смысл, и означает просто быстроту срабатывания боевиков, определяемую большой скоростью детонации. Фактически же при мгновенном взрывании при встречающихся на практике расстояниях между зарядами в скважинах 5 - 9 м заряды соседних скважин детонируют не одновременно, а с интервалом 0,7 - 1,3 мс; при минных (камерных) зарядах этот интервал еще больше.

Для динамических систем, каким является взрыв в грунте и горных породах, неодновременность взрывания соседних зарядов уменьшает выброс грунта. При взрывах на выброс грунт от ранее взорванного заряда смещается в сторону еще не взорвавшегося и воронка выброса становится несимметричной, а выброс уменьшается. Такое явление наблюдалось при двухрядных взрывах на выброс при создании каналов, где два ряда детонировали независимо друг от друга, и детонация одного из рядов опережала детонацию другого за счет разной длины детонирующего шнура и за счет неоднородности состава детонирующего шнура из разных бухт. Детонация по рядам скважин происходила с равной скоростью после того, как была изменена схема взрывания; при этом была достигнута симметричность воронки взрыва и увеличен объем выброшенной горной массы.

В предлагаемом техническом решении обеспечивается одновременность взрыва смежных скважин. Причем для обеспечения одновременности взрыва необходимо инструментально измерить длину детонирующего шнура между боевиками с точностью до 10 - 50 мм. Это обеспечивает одновременный их взрыв, что и позволяет получить симметричную воронку с максимальным выбросом породы;
- концы дополнительных детонирующих шнуров могут соединять с серединой второй группы детонирующих шнуров, соединяющих попарно боевики между собой.

Данное техническое решение расширяет область применения способа за счет того, что капсюль-детонатор (источник детонационной волны) соединяют не с серединами детонирующего шнура между боевиками, а соединяют с серединами дополнительных детонирующих шнуров между группами зарядов. В этом варианте для дополнительного детонирующего шнура источником детонационной волны будет являться узел присоединения детонирующего шнура (имеющий капсюль-детонатор) с дополнительным детонирующим шнуром.

Такая схема обеспечивает одновременное взрывание восьми зарядов от одного капсюля-детонатора. При развитии взрываемой сети и использовании третьей группы детонирующих шнуров возможен подрыв шестнадцати зарядов от одного капсюля-детонатора и т.д. Одновременный взрыв большого количества зарядов, рассредоточенных по площади, увеличивает выброс горной массы из траншеи, канала и других выемок, увеличивает выброс горной массы в дамбы, плотины и другие земляные сооружения и уменьшает расход ВВ на эту операцию;
- боевики зарядов соединяются между собой дублирующим детонирующим шнуром.

Данное техническое решение обеспечивает надежность взрыва каждого заряда за счет одновременного подвода детонационной волны с трех сторон, непосредственно от капсюля-детонатора и двух соседних зарядов.

Сущность предлагаемого технического решения.

Для увеличения выброса горной породы заряды на объекте (траншее, канале, котловане или дамбе и плотине и др.) взрывают, одновременно инициируя от одного капсюля-детонатора.

При монтаже взрывной сети капсюль-детонатор подключен к середине детонирующего шнура, концы которого соединены с серединой дополнительных детонирующих шнуров между боевиками зарядов.

Кроме того, концы дополнительных детонирующих шнуров могут присоединяться к серединам второй группы дополнительных детонирующих шнуров, соединяющих попарно боевики между собой, или к серединам третьей группы и т.д.

Одновременный взрыв зарядов увеличивает объем выброшенной горной массы и сокращает расход ВВ.

Пример выполнения способа монтажа взрывной сети зарядов на выброс показан на фиг. 1, 2, 3 и 4.

Где на фиг. 1 - принципиальная схема монтажа взрываемых одновременно от одного капсюля-детонатора четырех зарядов;
Фиг. 2 - то же, с использованием дополнительных детонирующих шнуров;
Фиг. 3 - то же, с применением между зарядами дублирующего шнура;
Фиг. 4 - схема действия волн и образования центральной полосной трещины по оси ряда зарядов:
а) начало взрыва зарядов;
б) выход ударной волны в массив;
в) встреча волн напряжений;
г) образование центральных трещин и отражение волн сжатия от полостей;
д) увеличение трещин полости и центральных трещин;
е) слияние центральных трещин с трещинами полости и образование общего раскола.

Для осуществления работ по сооружению каналов, траншей, котлованов с применением взрыва зарядов на выброс составляют проект, в котором известными техническими решениями определяют размещение зарядов в массиве для осуществления выброса горных пород взрывом (в скважинах, минных колодцах, котловых зарядах). Определяют расстояние между зарядами, величины зарядов и составляют монтажную схему взрывной сети.

На фиг. 1 показана принципиальная схема монтажа взрывной сети, состоящей из капсюля-детонатора 1, подключенного к середине детонирующего шнура 2, концы 3 которого соединены с серединами 4 дополнительных детонирующих шнуров 5 между боевиками 6 зарядов ВВ 7. Причем при определении середины детонирующего шнура 2 и дополнительного детонирующего шнура 5 используется измерительный инструмент. Допускаемая погрешность, как показали эксперименты, не должна превышать 10 - 50 мм.

При большом количестве зарядов может быть использована схема с применением второй группы дополнительных детонирующих шнуров 8 (фиг. 2), к середине 9 которых присоединяют конец 3 детонирующего шнура 2 с капсюлем-детонатором 1.

Концы 10 второй группы дополнительных шнуров 8 затем присоединяют к середине 4 детонирующего шнура 5 между боевиками 6 зарядов ВВ 7.

Узел 9 будет являться источником детонационной волны для дополнительных детонирующих шнуров 8.

Для повышения надежности срабатывания взрывной сети боевики (фиг. 3) могут быть соединены дублирующим детонирующим шнуром 11.

К узлу 4 могут быть соединены дополнительные заряды, причем длина детонирующего шнура от дополнительного боевика должна быть равна половине длины детонирующего шнура 5 между основными зарядами.

Во всех схемах длина отрезков детонирующего шнура от источника детонирующей волны до боевика заряда одинакова.

На фиг. 4 приведена схема действия волн и образования центральной полости раскола по оси ряда зарядов, где отображено шесть (а, б, в, г, д, е) периодов.

На приведенных схемах дополнительно введены следующие обозначения:
12 - ось ряда зарядов;
13 - начало распора зарядной полости;
14 - движение фронта ударных волн;
15 - образование радиальных трещин вокруг полости;
16 - район встречи волн напряжений;
17 - образование центральных трещин;
18 - образование фронта отраженной волны сжатия от полостей;
19 - растягивающий фронт (отраженной волны);
20 - увеличение трещин в полости по оси зарядов (линии главных напряжений);
21 - образование общей трещины раскола по оси зарядов.

Пример выполнения способа монтажа взрывной сети зарядов на выброс.

При инициировании капсюля-детонатора 1 детонационной импульс через детонационный шнур 2 и 5 инициирует взрыв боевика 6 заряда 7 (фиг. 1, 2).

Благодаря равной длине отрезков детонирующего шнура взрыв зарядов происходит одновременно (фиг. 4,а). Одновременно происходит выход ударной волны сжатия 14 в массив горных пород и начало распора зарядной полости 13 (фиг. 4,б). Полость и трещины, наполненные газом, образуют так называемую эквивалентную полость, т.е. воображаемую полость с радиусом 3,3 - 5,2 радиуса заряда для сосредоточенных зарядов и радиусом 6 - 12 радиуса заряда для цилиндрических зарядов, напряжения в массиве от которой равны напряжением от реальной полости; на этом этапе взрыва полость 15 (фиг. 4,в) с трещинами вокруг ее симметрична.

Встреча ударных волн 14 происходит посередине 16 междузарядного расстояния (фиг. 4,в), т.е. в наиболее удаленном (по линии расположения зарядов) от заряда месте массива, где взрывание нагрузки на массив минимальны.

Известно, что напряжения при встрече слабых волн складываются (принцип суперпозиции), поэтому суммарное напряжение в два раза превосходит величину напряжений от одной волны. Напряжения при встрече ударных волн (как показывают исследования) не складываются, а приумножаются, в несколько (до восьми) раз превышая напряжение одной волны. Ударные волны 14 действуют на расстоянии 5 - 9 радиусов заряда, после чего они перерождаются в упругие волны напряжений.

Расстояние между зарядами выброса на практике несколько больше, особенно у скважинных зарядов выброса (длина которых, как правило, меньше двенадцати радиусов). Следовательно, встреча волн происходит в области перехода ударных волн в упругие и суммарное напряжение при встрече волн больше, чем удвоенное, что будет способствовать разрыву массива и образованию центральной трещины 17 (фиг. 4,г) в месте встречи волн. Симметрия разрушения массива при этом нарушается. Еще больше симметрия нарушается при встрече и отражении волн сжатия 18 от полостей соседних зарядов и возвращения волн растяжения. При этом подрастут трещины полости 20 (фиг. 4,д).

Центральная трещина при обтекании ее волной напряжения так же подрастет и сольется с трещиной полости, образуя сложную трещину раскола (фиг. 4,е), соединяя соседние полости по оси расположения зарядов и предопределяя воронку выброса.

Таким образом происходит действие взрывных волн в массиве и повышение КПД волновой энергии взрыва при предлагаемой схеме монтажа взрывной сети.

При использовании схемы с дополнительным детонирующим шнуром (фиг. 2) процесс образования единой трещины раскола по линии размещения зарядов аналогичен.

Использование дублирующего детонирующего шнура (фиг. 3) между зарядами увеличивает надежность срабатывания боевиков и качество взрыва на выброс.

Изобретение относится к области взрывных работ, а именно к способам взрывания, и может быть использовано при строительстве каналов, траншей, котлованов в горных породах. Способ включает в себя размещение зарядов в массиве горных пород, установку боевиков в зарядах, монтаж взрывной сети с детонирующим шнуром и детонацию от капсюля-детонатора. Отличие заключается в том, что при монтаже взрывной сети капсюль-детонатор подключают к середине детонирующего шнура, концы которого соединены с серединами дополнительных детонирующих шнуров между боевиками зарядов. Кроме того, концы дополнительных детонирующих шнуров присоединяют к серединам второй группы дополнительных детонирующих шнуров, соединяющих попарно боевики между собой. Кроме того, боевики зарядов соединяются между собой дублирующим детонирующим шнуром. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости подготовки взрыва массива грунта на выброс. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ монтажа взрывной сети зарядов на выброс, включающий размещение зарядов в массиве горных пород, установку боевиков в зарядах, установку взрывной сети детонирующих шнуров, детонацию от капсюля-детонатора, отличающийся тем, что при монтаже взрывной сети капсюль-детонатор размещают в середине детонирующего шнура, концы которого подсоединены к середине дополнительных детонирующих шнуров между боевиками зарядов. 2. Способ монтажа взрывной сети зарядов на выброс по п.1, отличающийся тем, что концы дополнительных детонирующих шнуров подсоединяют к серединам второй группы дополнительных детонирующих шнуров, соединяющих попарно боевики между собой. 3. Способ монтажа взрывной сети зарядов на выброс по п.1, отличающийся тем, что боевики зарядов подсоединены между собой дублирующим детонирующим шнуром.