СПОСОБ ЭКРАНИРОВАНИЯ РАЗРУШИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА Российский патент 2000 года по МПК F42D5/45 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано для защиты массивов горных пород от разрушительного действия взрывных работ, производимых при вскрытии месторождений природного камня, заоткоске уступов, строительстве открытых и подземных горных выработок, гидротехнических сооружений и т.д.

Известен способ экранирования разрушительного действия взрыва, включающий создание экрана в виде щели, заполненной разрыхленной породой и расположенной между местом производства взрыва и охраняемым массивом горных пород, путем бурения сближенных шпуров (скважин), их заряжения взрывчатыми веществами (ВВ) и последующего взрывания (см. Волох A.C. Основы управления действием взрыва с помощью экранирования.- М.: Наука, 1988. - 224 с.).

Недостатком известного способа является невозможность защиты от разрушительного действия взрывов участка массива горных пород, непосредственно примыкающего к экрану в виде щели, так как последняя создается взрывами зарядов ВВ, располагаемых в шпурах (скважинах), пробуренных для ее создания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ экранирования действия взрыва, включающий создание экрана в виде цепочки сближенных и параллельных шпуров (скважин), расположенных между местом производства взрыва и охраняемым массивом (см. Бротанек И., Вода Й. Контурное взрывание в горном деле и строительстве. Пер. с чеш. Под ред. проф. Б.Н. Кутузова.- М.: Недра, 1983, 144 с. Пер. изд. ЧССР, 1981).

Недостатком известного способа является его высокая стоимость и сложность его реализации из-за большого объема буровых работ специальным дорогостоящим буровым оборудованием, так как способ будет соответствовать своему назначению при условии, если скважины (шпуры) будут строго параллельны друг другу, и расстояние между ними не будет превышать трех их диаметров. При других параметрах известный способ неэффективен.

Основныe задачи, на решение которых направлено предлагаемое изобретение: защита от разрушения охраняемых массивов горных пород от действия производимых в непосредственной близости взрывов; способ создания экрана не должен оказывать разрушительного воздействия на охраняемый массив; объем буровых работ по сравнению с прототипом должен быть уменьшен в 2-3 раза.

Решение поставленных задач достигается тем, что предлагаемый способ экранирования разрушительного действия взрыва, включающий создание экрана в виде цепочки сближенных параллельных шпуров (скважин), располагаемых между местом производства взрыва и охраняемым массивом, отличается тем, что в межшпуровом пространстве создают напряженно-деформированный слой пород посредством размещения в шпурах распорных элементов, например невзрывчатых разрушающих средств (НРС - 1). Напряженно-деформированный слой, состоящий из трех прослоев (сжатые породы - микротрещины и микропустоты - сжатые породы) экранирует взрывные волны, распространяющиеся от взрыва, произведенного поблизости от охраняемого массива горных пород и тем самым предотвращаeт его разрушение.

На чертеже представлена схема экранирующего слоя напряженно-деформированных пород, где 1 - шпур (скважина); 2 - невзрывчатое разрушающее средство (НРС - 1); 3 - прослой сжатых пород; 4 - прослой микротрещин и микроразрывов; P - давление на стенки шпура, создаваемое HPC-1; σ - статическое напряжение; 5 - фронт взрывной волны.

Способ экранирования разрушительного действия взрыва осуществляется следующим образом. Между местом запланированного взрыва и охраняемым массивом бурят сближенные параллельные шпуры (скважины) 1, расположенные в виде цепочки, в каждом из них размещают распорные элементы, например смесь невзрывчатого разрушающего средства (HPC-1) с водой 2. В результате химической реакции гидратации смесь 2 твердеет, увеличивается в объеме и создает давление P на стенки шпура (скважины) 1. В результате возникают статические напряжения σ, которые в межшпуровом пространстве создают напряженно-деформированный слой горных пород, состоящий из трех прослоев: двух прослоев сжатых пород 3 и прослоя микротрещин и микроразрывов 4. Энергия взрывной волны 5, проходящая через напряженно-деформированный слой экранируется в результате взаимодействия со статическим полем напряжений, отражения и преломления ее от поверхности раздела между прослоями 3 и 4 и поглощением ее прослоем 4.

В предлагаемом техническом решении положительный эффект заключается в следующем:
простота создания экрана, что осуществляется по известной технологии добычи блоков природного камня;
объем буровых работ может быть снижен по сравнению с прототипом не менее чем в 3-4 раза.

Создание экрана не оказывает разрушительного воздействия на охраняемый массив.

Способ экранирования действия взрывов предназначен для применения в горном деле и строительстве и может быть использован при разработке месторождений природного камня, заоткоске уступов, строительстве капитальных горных выработок и гидротехнических сооружений. Экраном служит слой из напряженно-деформированных пород, формируемый на границе охраняемого массива. Для его создания бурят сближенные шпуры (скважины) по заданному контуру и на стенки последних создают постоянные распорные усилия механическими средствами или невзрывчатыми разрушающими средствами. В результате в пространстве между шпурами (скважинами) создается статическое поле напряжений, которое взаимодействует с ударными волнами взрывов зарядов и формирует разрушение в виде трещин в напряженно-деформированном слое, ориентированных вдоль слоя. Способ позволяет повысить эффективность защиты объектов от действия взрыва. Преимущества способа экранирования действия взрыва заключаются в достаточно редком расположении скважин, отсутствии взрывных работ при создании экрана и возможности повторного использования скважин экрана для заоткоски охраняемого массива. 1 ил.

Способ экранирования разрушительного действия взрыва, включающий бурение сближенных шпуров по контуру охраняемого массива горных пород, отличающийся тем, что в межпуровом пространстве создают напряженно-деформированный слой породы путем размещения в шпурах распорных элементов, например, невзрывчатого разрушающего средства (НРС - 1).