УСТРОЙСТВО ДЛЯ УКРЫТИЯ МЕСТА ВЗРЫВА Российский патент 2001 года по МПК F42D5/45 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при взрывной отбойке горных пород на карьерах ценных руд и ведении взрывных работ в стесненных условиях при строительстве.

Известно, что укрытие взрываемого участка горных пород специальными устройствами позволяет исключить разлет кусков горной массы и повысить качество дробления горных пород. При этом применяют, как правило, жесткие укрытия в виде бревенчатых щитов или металлических арочных укрытий, поглощающих энергию взрыва за счет массы укрытия [1].

Известен также локализатор взрыва, содержащий разъемную раму из отдельных секций, шарнирно соединенных между собой, в котором внутри секций рамы размещены демпфирующие элементы в виде гибких емкостей с жидкостью, снабженных выбросными трубами с перфорированными крышками, в нижней части которых снаружи выполнены пневмокарманы, а внутри размещены пневмобаллоны со сжатым воздухом, снизу к гибким емкостям присоединены мягкие полости, заполненные пористым наполнителем либо псевдовязким порошком [2]. Наличие пневмобаллонов внутри гибкой емкости с жидкостью позволяет снизить жесткость демпфера в момент первого воздействия ударной волны.

Недостатком этого локализатора взрыва является то, что упругие свойства демпфирующего элемента распределены по объему неравномерно, что может привести к концентрации напряжений при ударе по нему продуктов детонации взрыва.

Цель изобретения - повышение энергопоглощения при взрывании за счет использования для укрытия устройства с энергопоглощающими элементами, наполненными двухфазной смесью жидкости с воздухом.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для укрытия места взрыва, содержащем шарнирно соединенные между собой секции, внутри которых размещены демпфирующие элементы в виде мягких емкостей с жидкостью, снабженных выбросными трубами с перфорированными крышками, в нижней части которых выполнены пневмокарманы, согласно изобретению, пневмокарманы отделены от основной полости мягкой емкости перфорированной гибкой перегородкой, под которую подведен шланг подачи сжатого воздуха.

Именно заявляемое выполнение устройства в виде мягкой емкости с перфорированной гибкой перегородкой в нижней части, обеспечивает при подаче под нее сжатого воздуха аэрацию жидкости и создание за счет этого двухфазной смеси, имеющей существенно меньшую жесткость, чем жидкость, и достижение тем самым цели изобретения.

Сопоставительным анализом заявляемого технического решения с прототипом установлено, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что пневмокарман отделен от полости мягкой емкости перфорированной гибкой перегородкой, под которую подведен шланг подачи сжатого воздуха.

На фиг. 1 схематично изображен демпфирующий элемент устройства в виде отдельной секции с жидкостью, а на фиг. 2 - тот же элемент с двухфазной средой.

Устройство для укрытия места взрыва собирают от отдельных секций 1, выполненных в виде прямоугольной или квадратной рамы 2, снабженной шарнирными звеньями 3. Внутри рамы 2 на цепной сетке 4 подвешен демпфирующий элемент в виде мягкой емкости 5 с жидкостью, в нижней части которой выполнен пневмокарман 6, отделенный от основного объема мягкой емкости 5 перфорированной гибкой перегородкой 7, под которую через штуцер 8 подведен шланг для подачи сжатого воздуха 9. На раме 2 размещена емкость 10 с выбросными трубами 11, снабженными перфорированными крышками 12. Жесткое днище 13 емкости 10 снабжено клапаном 14, соединяющим полости емкостей 10 и 5.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Вначале обуривают предназначенный к взрыванию участок массива вертикальными или горизонтальными шпурами или скважинами, заряжают их, монтируют взрывную сеть, а затем накрывают взрываемый массив, соединяя между собой с помощью шарнирных звеньев 3 такое количество сухих секций 1, которое позволяет укрыть всю площадь взрываемого блока. Затем через одну из съемных перфорированных крышек 12 на выбросной трубе 11 заполняют емкость 10 жидкостью, например водой. Через клапан 14 в жестком днище 13 жидкость самотеком поступает в мягкую емкость 5, заполняя и расправляя ее внутри рамы 2. При этом жидкость через перфорированную гибкую перегородку 7 заполняет и пневмокарман 6. Элемент устройства приобретает вид, изображенный на фиг. 1. Непосредственно перед взрывом по шлангу для подачи сжатого воздуха 9 через штуцер 8 в пневмокарман 6 подают сжатый воздух, который вытесняет воду из пневмокармана 6 и, проходя через отверстия в перфорированной гибкой перегородке 7, барботирует жидкость в мягкой емкости 5, превращая ее в двухфазную среду 15 (см. фиг. 2). Избыток воздуха в виде пузырей 16 выходит в емкость 10 и уходит в атмосферу через выбросные трубы 11. Устройство готово к работе.

При взрыве зарядов в скважинах (на схеме не показаны) начинается подвижка взрываемого объема пород вверх. При этом мягкие емкости 5 защищаются от повреждения острыми кромками разрушенной горной породы цепными сетями 4. Сначала деформируются пневмокарманы 6 мягких полостей 5, поглощая первую, самую жесткую часть ударной волны взрыва. Затем деформация распространяется на мягкие емкости 5 с двухфазной средой 15. Поглощение энергии взрыва отдельным демпфирующим элементом укрытия зависит от жесткости и вязкости этого элемента, определяемой прежде всего жесткостью жидкости и воздуха в мягкой оболочке 5. При этом вода как рабочее тело может оказаться излишне жесткой, а воздух - недостаточно жестким. Необходимую жесткость демпфирующему элементу придает двухфазная жидкостно-воздушная смесь, качественные характеристики которой можно менять, изменяя объемную концентрацию воздуха в смеси варьированием его расхода. Кроме того, в двухфазной среде происходит рассеяние волн на неоднородностях (пузырьках воздуха), размер которых можно регулировать изменением величины отверстий перфорации в гибкой перегородке 7.

Основная доля энергии взрыва расходуется на дробление породы и деформацию мягких емкостей 5 с двухфазной средой 15, зажатых между жестким днищем 13 и ребрами рамы 2. При деформации мягких емкостей 5 двухфазная среда за счет схлопывания воздушных пузырьков превращается в жидкость с существенно меньшим объемом, она перемещается в емкость 10, а затем ее избыток выбрасывается через выбросные трубы 11 и их перфорированными крышками 12 распыляется для пылеподавления. Разрушенная порода удерживается от разлета мягкими емкостями 5, большая часть пыли и газов остаются во взорванной горной массе, а пылевой выброс в значительной мере подавляется выбросом жидкости.

Таким образом, применение устройства для укрытия мест взрыва с использованием двухфазной среды для энергопоглощения позволяет существенно повысить возможности управления величиной поглощаемой каждым демпфирующим элементом энергии взрыва и достичь тем самым поставленной цели изобретения.

Источники информации
1. Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности.- М.: Недра, 1972, 240 с.

2. Шевкун Е.Б., Мирошников В.И., Леоненко Н.А., Павлова Н.А. Локализатор взрыва. Патент РФ N 2134403, 1999 (прототип).

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при взрывной отбойке горных пород на карьерах и ведении взрывных работ в стесненных условиях. Сущность изобретения: пневмокарманы мягких емкостей с жидкостью, размещенных в секциях устройства, отделены от основной полости мягкой емкости перфорированной гибкой перегородкой, под которую подведен шланг подачи сжатого воздуха. Изобретение обеспечивает повышение энергопоглощения при взрывании за счет использования для укрытия устройства с энергопоглощающими элементами, наполненными двухфазной смесью жидкости с воздухом. 2 ил.

Устройство для укрытия места взрыва, содержащее шарнирно соединенные между собой секции, внутри которых размещены демпфирующие элементы в виде мягких емкостей с жидкостью, снабженные выбросными трубами с перфорированными крышками, в нижней части которых выполнены пневмокарманы, отличающееся тем, что пневмокарманы отделены от основной полости мягкой емкости перфорированной гибкой перегородкой, под которую подведен шланг подачи сжатого воздуха.