Способ взрывной отбойки горных пород и скважинный заряд для его осуществления Российский патент 2022 года по МПК F42D3/04 F42D1/08 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, способам взрывной отбойки горных пород от массива, и может быть использовано, прежде всего, при добыче полезных ископаемых открытым способом.

Известны различные способы ведения взрывных работ, общими недостатками которых являются отсутствие направленного действия ударной волны в массиве взрываемого блока, сложность конструкции заряда взрывчатого вещества и их исполнения и т.д.

Известен способ взрывной отбойки горных пород от массива, включающий бурение скважины, заряжание скважины зарядом взрывчатого вещества (ВВ), рассредоточенного в скважине на две части инертным промежутком, например воздухом, и взрывание зарядов ВВ (см. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Часть 1. Разрушение горных пород взрывом. Учебник для вузов. – 2 изд., стер. – М.: Издательство «Горная книга», - 2009. 471 с. (рис. 9.16, с. 429)). При этом каждая часть заряда ВВ снабжена боевиком. Боевики в частях заряда ВВ инициируются детонирующими шнурами (ДШ) независимо друг от друга, причем нижняя часть заряда инициируется первой, а верхняя – с некоторым замедлением.

Известен скважинный заряд ВВ, включающий верхнюю и нижнюю секции, разделенные инертным промежутком, например, воздухом и снабженные каждая боевиком (см. см. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Часть 1. Разрушение горных пород взрывом. Учебник для вузов. – 2 изд., стер. – М.: Издательство «Горная книга», - 2009. 471 с.). Боевики индивидуально подключены через детонирующие шнуры к поверхностной взрывной сети.

Общим недостатком способа и скважинного заряда для его осуществления является то, что для исключения инициирования верхней части заряда необходимо изолировать ДШ нижней части заряда дополнительной оболочкой, например, путем помещения ДШ в резиновый шланг. Подобный подход усложняет технологию заряжания скважин. Помимо этого, после взрывания нижней части в инертном промежутке образуется ударная волна, которая может нанести механические повреждения верхней части заряда, что приведет к неполной ее детонации или к невозможности ее детонации.

Способ взрывной отбойки горных пород (см. Дугарцыренов А.В., Рахманов Р.А., Мингазов Р.Я. Учет разброса времени срабатывания детонаторов в заряде с воздушными промежутками // Сборник «Взрывное дело» №124/81, М., 2019) включает бурение скважин, формирование в ней заряда взрывчатого вещества, рассредоточенного на две секции инертным промежутком, причем, каждую секцию снабжают боевиком, инициируемым от проводника детонации, например, детонирующего шнура или ударно-волновой трубки, инициирование самого проводника детонации. Последний передает детонацию боевику и в результате происходит взрывание заряда ВВ. При этом нижняя секция взрывается первой, а верхняя – с некоторым интервалом замедления.

Из вышеуказанного источника также известен скважинный заряд ВВ для осуществления способа взрывной отбойки горных пород, включающий верхнюю и нижнюю секции, разделенные инертным промежутком, например, воздухом, и снабженные каждая боевиком. К боевикам подведены проводники детонации, от которых они инициируются и взрываются. Соответственно, от взрыва боевиков происходит взрывание самих зарядов.

Общим недостатком известных технических решений для взрывной отбойки горных пород и скважинного заряда для его осуществления является то, что в зависимости от расположения боевиков и интервала замедления между ними, а также разброса времени срабатывания детонаторов возможны различные случаи негативного развития взрывных процессов. При взрыве донной части заряда детонационная волна на границе с воздушным промежутком переходит в ударную волну. Далее она воздействует на верхнюю часть заряда. Если при этом детонационная волна от верхнего боевика не подошла к верхней границе промежутка, то происходит разрушение не прореагировавшей части заряда и ударная волна от нижнего донного заряда может вытолкнуть верхний заряд. Это ведет к неполной детонации верхнего заряда.

Похожая ситуация может произойти в случае, если детонационная волна от верхнего заряда будет доставлена к воздушному промежутку раньше, чем завершится детонация донной части заряда. При этом произойдет неполная детонация нижней донной части заряда и ударная волна от верхнего заряда, суммируясь с волной донной части, будет оказывать небезопасное сейсмическое воздействие на нижележащие сооружения. Решением проблемы может быть расположение боевиков в зарядах таким образом, чтобы детонационные волны от обоих зарядов подошли к воздушному промежутку одновременно. В этом случае ударные волны от обоих зарядов встречаются в инертном промежутке, обеспечивая интенсивное перемешивание газовых потоков и снижение давления в скважине. Давление газов после детонации зарядов в скважине уменьшается вследствие заполнения ими пространства инертного промежутка. Пониженное давление газов в скважине исключает «пиковое» давление и уменьшает переизмельчение породы в ближней зоне, что способствует более равномерному дроблению породы. Однако на практике будет крайне сложно реализовать подбор расстояния от боевиков до границы зарядов, при этом учесть разброс срабатывания детонаторов в боевиках, чтобы детонационные волны от них одновременно подошли к границам инертного промежутка.

Известен способ биологической рекультивации нефтезагрязненных почв (см. SU №1816415, кл. А01В 79/02, С09К 17/00, опубл. 23.05.1993), по которому при помощи скважинного заряда, размещенного на двух уровнях – верхнего загрязненного и нижнего, соединенных общим проводником детонации, перемещают рекультивируемую почву. Для чего, сначала инициируют заряды верхнего уровня, а во время обратного падения взорванного грунта инициируют заряды нижнего уровня.

Недостатком известного решения также является отсутствие возможности исключения механическое повреждение зарядов второго ряда, что не может способствовать достижению интенсивного перемешивания взорванных грунтов.

Задачей, на которое направлено заявленное изобретение, является повышение технико-экономических показателей рыхления горной породы при взрывной отбойке пород от массива.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключении механического повреждения зарядов, обеспечения взаимодействия ударных волн от зарядов только в пределах инертного промежутка, достижения интенсивного перемешивания продуктов детонации в инертном промежутке и уменьшения суммарной массы скважинного заряда.

Для решения поставленной задачи способ взрывной отбойки горных пород от массива, включающий бурение скважин, формирование в скважине заряда взрывчатого вещества, инициирование проводника детонации и взрывание заряда взрывчатого вещества от боевиков, характеризуется тем, что скважинный заряд взрывчатого вещества состоит из верхней и нижней секций, разделенные инертным промежутком, например, воздухом, и снабженные каждая зарядом, при этом, заряды в секциях соединены общим проводником детонации, например, выполненного посредством детонирующего шнура или ударно-волновой трубки, проходящего через инертный промежуток и соединенный с устройством инициирования, включающим заряд с электродетонатором, подключенным к взрывной сети. Кроме того, в инертном промежутке установлено устройство, включающее дискообразные основания с центральным отверстием, соединенные с трубчатой колонкой, в средней части которой расположен короб для устройства инициирования, причем, проводник детонации, соединяющий устройство инициирования и заряды в секциях, пропущен через трубчатую колонку и отверстия в основаниях.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Совокупность признаков изобретения обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, создание пониженного давления продуктов детонации и увеличение общего времени воздействия взрыва на массив в процессе взрывной отбойки при одновременном уменьшении расхода взрывчатых веществ. Таким образом, техническим решением обеспечивается одновременный выход ударных волн от зарядов в инертный промежуток и интенсивное перемешивание в нем продуктов детонации.

Практика подтверждает, что разделение заряда ВВ инертным промежутком, в частности, воздухом, существенно меняет динамику взрыва: увеличивается время действия взрыва на массив горных пород, снижается пик давления продуктов детонации, появляется интерференционная волновая картина в массиве. Все эти факторы приводят к тому, что повышается равномерность дробления горной массы – снижается выход как крупных, так и мелких фракций. Помимо этого, одновременно снижается и расход взрывчатых веществ. При этом встреча и взаимодействие ударных волн в инертном промежутке и их взаимное гашение позволяют избежать их негативного механического влияния на части скважинного заряда и обеспечить их стабильную детонацию.

Заявленное техническое решение поясняется чертежом, где на фигуре показано схематическое изображение скважины с рассредоточенным скважинным зарядом ВВ при способе взрывания согласно заявленному изобретению.

Предварительно, до формирования скважинного заряда, на поверхности производят сборку устройства для создания инертного промежутка и инициирования заряда. Для этого собирают каркас устройства, включающий дискообразные основания 1 и 2, а также трубчатую колонку 3 (см. фигуру). Длина каркаса должна соответствовать требуемой длине инертного промежутка 4. Основания 1 и 2 снабжены прокладками 5 для предотвращения проникания взрывчатого вещества в инертный промежуток. В средней части трубчатой колонки 3 предусмотрен короб 6 для дополнительного заряда 7, снабженного электродетонатором 8. Последний через провод 9 подключен к взрывной сети. Через трубчатую колонку 3 и отверстия в основаниях 1 и 2 пропущен проводник детонации 10. В качестве проводника детонации может быть использован детонирующий шнур или ударно-волновая трубка. Заряд 11 верхней секции 12 размещен над верхним основанием 1, а заряд 13 нижней секции 14 - под нижним основанием 2. Заряды 11 и 13 присоединены к концам проводника детонации 10.

Существенным признаком также является то, что заряды 11 и 13 соединены общим проводником детонации 10 с закрепленным на нем устройством инициирования, состоящим из заряда 7 с электродетонатором 8.

Таким образом, каркас устройства выполняет вспомогательную роль, на котором закреплены заряды 11, 13 и проводник детонации 10 с дополнительным зарядом 7 и электродетонатором 8.

Формирование скважинного заряда начинают с заполнения взрывчатым веществом донной части скважины 15 для нижней секции 14, на которую опускают собранное устройство для создания инертного промежутка и инициирования заряда. После чего, заполняют взрывчатым веществом верхнюю секцию 12 и сверху формируют забойку.

Способ осуществляют путем последовательного выполнения следующих операций.

Формируют скважинный заряд согласно вышесказанному. Заряд разделяют на две секции: верхнюю 12 и нижнюю 14. При этом устройство для создания инертного промежутка и инициирования заряда размещают между секциями заряда. Далее, производят взрывание дополнительного заряда 7 с помощью электродетонатора 8. От взрыва заряда 7 происходит инициирование проводника детонации 10 и детонационная волна начинает распространяться по проводнику в обе стороны от заряда 7. Детонационные волны достигают соответствующие заряды 11 и 13 практически одновременно и детонируют их. Далее взрыв зарядов приводит к взрыванию секций 12 и 14. При этом ударные волны от секций уходят в инертный промежуток 4, где они встречаются и приводят к интенсивному перемешиванию продуктов детонации.

Использование заявленного изобретения будет способствовать улучшению технико-экономических показателей рыхления горной породы за счет обеспечения пониженного давления продуктов детонации и увеличения общего времени воздействия взрыва на массив в процессе взрывной отбойки, что, в свою очередь, создает интенсивное перемешивание продуктов детонации в инертном промежутке и уменьшение суммарной массы скважинного заряда. Кроме того, реализация технического решения исключает механическое повреждение зарядов и снижает расход взрывчатых веществ.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, способам взрывной отбойки горных пород от массива, и может быть использовано, прежде всего, при добыче полезных ископаемых открытым способом. Способ взрывной отбойки горных пород от массива, включающий бурение скважин, формирование в скважине заряда взрывчатого вещества, инициирование проводника детонации и взрывание заряда взрывчатого вещества. Скважинный заряд взрывчатого вещества состоит из верхней 12 и нижней 14 секций, разделенных инертным промежутком 4, например, воздухом, и снабженных каждая зарядом 11, 13, соединенных общим проводником детонации 10, например, посредством детонирующего шнура или ударно-волновой трубки, проходящим через инертный промежуток 4, соединенный с устройством инициирования, включающим заряд 7 с электродетонатором 8, подключенным к взрывной сети. В инертном промежутке 4 установлено устройство, включающее дискообразные основания 1, 2 с центральным отверстием, соединенные с трубчатой колонкой 3, в средней части которой расположен короб 6 для устройства инициирования, причем, проводник детонации 10, соединяющий устройство инициирования и заряды 11, 13 в секциях 12, 14, пропущен через трубчатую колонку 3 и отверстия в основаниях 1, 2. Использование заявленного изобретения обеспечит улучшение технико-экономических показателей рыхления горной породы за счет обеспечения пониженного давления продуктов детонации и увеличения общего времени воздействия взрыва на массив в процессе взрывной отбойки. Реализация технического решения исключает механическое повреждение зарядов и снижает расход взрывчатых веществ. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Скважинный заряд, состоящий из верхней и нижней секций, разделенных инертным промежутком, где каждая секция снабжена зарядом, соединенных общим проводником детонации, проходящим через инертный промежуток и соединенным с устройством инициирования, включающим заряд с электродетонатором, подключенным к взрывной сети, отличающийся тем, что в инертном промежутке установлено устройство, включающее дискообразные основания с центральным отверстием, соединенные с трубчатой колонкой, в средней части которой расположен короб для устройства инициирования, причем, проводник детонации, соединяющий устройство инициирования и заряды в секциях, пропущен через трубчатую колонку и отверстия в основаниях.

2. Способ взрывной отбойки горных пород, включающий бурение скважин, формирование в скважине заряда взрывчатого вещества, инициирование проводника детонации и взрывание заряда взрывчатого вещества, характеризующийся тем, что скважинный заряд взрывчатого вещества выполнен по п. 1.