СПОСОБ ОТБОЙКИ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 2008 года по МПК F42D3/04 

Изобретение относится к области разрушения горных пород и предназначено для повышения эффективности процесса взрывания котловых скважинных зарядов.

Известен заряд для отбойки горных пород (патент №2137091, кл. F42D 3/04), содержащий взрывчатое вещество, скрученные металлические пластины в виде параллельно спаренных между собой и диаметрально расположенных с коллинеарным направлением ленточно-винтовых поверхностей, жестко соединенных в верхней и нижней частях посредством П-образных сегментов, а расстояние между поверхностями равно произведению ширины одной поверхности на кратность отношений диаметров котловой полости и верхней нерасширенной части, боевик и детонирующий шнур, в котором ленточно-винтовые поверхности, скрученные в одном направлении, обеспечивают за счет полученного импульса от детонационной волны повышение КПД взрыва - прототип.

К недостаткам этого способа отбойки следует отнести низкую энергонасыщенность взрываемого блока, из-за закрутки металлических пластин в скважинах в одном направлении.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности взрывания скважин с котловыми полостями путем изменения направления вращения коллинеарно расположенных ленточно-винтовых поверхностей на противоположное в соседних скважинах - источниках механических напряжений в разрушаемом блоке.

Указанный результат достигается тем, что заряд для отбойки горных пород, содержит взрывчатое вещество, скрученные металлические пластины в виде параллельно спаренных между собой и диаметрально расположенных с коллинеарным направлением ленточно-винтовых поверхностей, жестко соединенных в верхней и нижней частях посредством П-образных сегментов, боевик и детонирующий шнур. При этом скрученные металлические пластины размещены внутри взрывчатого вещества в его верхней части на нижнем торце боевика.

Заряды для отбойки горных пород выполнены двух видов: со скрученными металлическими пластинами, закрученными по часовой стрелке и со скрученными металлическими пластинами, закрученными против часовой стрелки.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид заряда для отбойки горных пород, состоящий из боевика 1, спаренных ленточно-винтовых поверхностей 2, детонирующего шнура 3 и взрывчатого вещества 4.

На фиг.2 и фиг.3 изображены спаренные ленточно-винтовые пластины, изготовленные в 2-х вариантах: с возможностью вращения по часовой стрелке - фиг.2 и против часовой стрелки - фиг.3.

На фиг.4 показана схема расположения скважинных зарядов на взрываемом блоке.

Работа предложенной конструкции осуществляется следующим образом. При прохождении ударной детонационной волны внутри коллинеарно направленных винтообразных поверхностей металлических пластин, расположенных в скважинах согласно фиг.4, двигающийся за фронтом волны поток продуктов детонации предает спаренным пластинам, жестко соединенным между собой, импульс вращательно-поступательного движения. После прохождения детонационной волны спаренные пластины по инерции вращаются, двигаясь вслед за волной. При вращении ленточно-винтовых поверхностей пластин в скважине образуются вихревые потоки, обеспечивающие возникновение механических напряжений в зависимости от направления движения спаренных ленточно-винтовых поверхностей в скважинах.

Представляется правомерным полагать, что согласно фиг.4 с точки зрения повышения энергонасыщенности пород при их механическом нагружении нормальными (сжимающими) и касательными напряжениями целесообразно реализовать нагружение так, чтобы на границе действовали как можно больше касательные напряжения. В этом случае каждый элементарный объем накапливает большую величину механической энергии деформаций, следовательно, может быть разрушен с большим КПД.

Этот вывод можно подтвердить следующим примером, сравнив в статике упругие потенциалы от одного источника нагружений в случае плоского напряженного состояния при осесимметричной форме нагружения.

В этом случае упругий потенциал вычисляется по формуле

где σ_r, σ_θ, τ_rθ - нормальные (сжимающие) и касательные напряжения в цилиндрической системе координат.

Е, ν - модуль Юнга и коэффициент Пуассона.

Положив на границе контакта

при такой форме деформирования имеет место равенство

Из анализа формулы (1) нетрудно убедиться в том, что с ростом доли касательных напряжений упругий потенциал существенно возрастает за счет изменения направления закрутки продуктов детонации, при которой знаки механических напряжений в формуле (1) различны.

Так, например, упругий потенциал, вызванный действием только касательных напряжений, при ν=0,25 превышает аналогичную величину, вызванную действием только нормальных напряжений в 2 раза на расстоянии 8-10 м друг от друга.

Отсюда следует, что, располагая скважинные заряды на взрываемом блоке, чередуя заряды для отбойки горных пород, в которых скрученные металлические пластины закручены по часовой стрелке, и заряды для отбойки горных пород, в которых скрученные металлические пластины закручены против часовой стрелки, добиваются резкого повышения эффективности взрывания скважин с котловыми полостями, обеспечивая повышение КПД взрыва до 40% за счет наращивания энергонасыщенности взрываемого блока образованием касательных напряжений вместо нормальных (сжимающих) в процессе деформирования взрывными нагрузками.

Изобретение относится к области разрушения горных пород. Способ отбойки горных пород включает применение зарядов для отбойки горных пород, содержащих взрывчатые вещества 4, скрученные металлические пластины в виде параллельно спаренных между собой и диаметрально расположенных с коллинеарным направлением ленточно-винтовых поверхностей 2, жестко соединенных в верхней и нижней частях посредством П-образных сегментов с расстоянием между винтообразными поверхностями, равным произведению ширины одной поверхности на кратность отношений диаметров котловой полости и верхней нерасширенной части, боевик 1 и детонирующий шнур 3. Скрученные металлические пластины размещены внутри взрывчатого вещества в его верхней части на нижнем торце боевика 1, а скважинные заряды на взрываемом блоке выполняют путем размещения в соседних скважинах блока зарядов, чередуя скрученные металлические пластины, закрученные по часовой и против часовой стрелки. Изобретение позволяет повысить эффективность взрывания котловых скважинных зарядов. 4 ил.

Способ отбойки горных пород, включающий применение зарядов для отбойки горных пород, содержащих взрывчатые вещества, скрученные металлические пластины в виде параллельно спаренных между собой и диаметрально расположенных с коллинеарным направлением ленточно-винтовых поверхностей, жестко соединенных в верхней и нижней частях посредством П-образных сегментов с расстоянием между винтообразными поверхностями, равным произведению ширины одной поверхности на кратность отношений диаметров котловой полости и верхней нерасширенной части, боевик и детонирующий шнур, отличающийся тем, что скрученные металлические пластины размещены внутри взрывчатого вещества в его верхней части на нижнем торце боевика, а скважинные заряды на взрываемом блоке выполняют путем размещения в соседних скважинах блока зарядов, чередуя скрученные металлические пластины, закрученные по часовой и против часовой стрелки.