Зарядный рукав Российский патент 2023 года по МПК F42D1/08 F42B3/87 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при производстве взрывных работ, как в сухих скважинах, так и обводненных.

Известен рукав зарядный универсальный (патент RU 155612 U1, 10.10.2015, заявка RU 2015126992 U, класс МПК F42D1/08).

Рукав зарядный универсальный, включающий заряд взрывчатого вещества, размещенный в эластичной оболочке, детонаторы, стопорное кольцо. Рукав содержит крышку, соединенную со стопорным кольцом и две части забоечную и зарядную, забоечная часть имеет диаметр равный диаметру скважины, а зарядная часть имеет ограничители рукава и диаметр зарядной части рукава менее диаметра скважины и определяется при заданном соотношении D_p/D_c в диапазоне от 0,564 до 0,9, где

D_p - диаметр зарядной части рукава;

D_c - диаметр скважины.

Недостатком известного рукава является отсутствие утяжелителя для равномерного развертывания рукава внутри скважины.

Известен рукав зарядный универсальный (патент RU 2716067 C1, 05.03.2020, заявка RU 2019111971 A, класс МПК F42D1/08).

Известный рукав зарядный универсальный, включает забоечную часть диаметром равным диаметру скважины и зарядную часть с герметично закрытым торцом и диаметром менее диаметра скважины, выполненный с возможностью размещения боевика в зарядной части рукава. Зарядная и забоечная часть выполнены как единое целое, на поверхности зарядной части выполнен карман для размещения боевика, а на герметично закрытом торце расположены регулируемые застежки.

Недостатком известного устройства является то, что существует вероятность не полной детонации взрывчатых веществ. Устройство не обеспечивает полноты детонации вторичных продуктов взрыва (газодисперсная смесь в скважине, содержащая как продукты полного сгорания ВВ, так и пылевидные частицы не прореагировавшего ВВ, а также и полиэтилена разрушенного устройства).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности детонации скважинного заряда.

Детонация (от фр. détoner - «взрываться» и лат. detonare - «греметь») - режим горения, при котором по веществу распространяется ударная волна, которая инициирует химические реакции горения, в свою очередь, поддерживающие движение ударной волны за счёт выделяющегося в экзотермических реакциях тепла. Комплекс, состоящий из ударной волны и зоны экзотермических химических реакций за ней, распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью и называется детонационной волной. (Википедия).

Предлагается зарядный рукав, включающий забоечную часть и зарядную часть, выполненную с возможностью размещения в ней боевика, стопорное кольцо. Внизу зарядной части расположен герметичный карман для размещения груза, над которым зафиксирована труба, внутри которой размещен динамический завихритель, стенки рукава прошиты по направлению от герметичного кармана по направлению к верхней части трубы.

Предлагается еще один вариант зарядного рукава. Зарядный рукав включает забоечную часть и зарядную часть, стопорное кольцо. Отличием является то, что рукав содержит динамический завихритель расположенный в трубе, труба закреплена в рукаве.

Сущность предлагаемого изобретения показано на фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 показан первый вариант исполнения изобретения, на фиг. 2 показан второй вариант исполнения изобретения. Cтопорное кольцо - 1, зарядный рукав - 2, груз, расположенный в герметичном кармане, - 3, динамический завихритель - 4, труба - 5, направление швов от герметичного кармана к верхней части трубы - 6, крепления трубы с динамическим завихрителем - 7.

Зарядный рукав 2 выполнен из эластичного материала. Материал может быть, в том числе и водонепроницаемым, для использования в обводненных скважинах. Эластичный материал должен быть одновременно прочным, легко складывающимся и иметь относительно гладкую поверхность для скольжения по скважине. Материал не должен быть поврежден во время погружения в скважину, за счет прочности и легкого скольжения вдоль стенок скважины. Целостность зарядного рукава существенно влияет на повышение эффективности детонации скважинного заряда. Кроме того, материал должен быть легкоплавким для достижения заявленного технического результата. Технические характеристики полиэтиленов, полипропиленов соответствуют по температурам их плавления и прочностным характеристикам заявленному техническому результату. Примерами материала может быть любой прочный полиэтилен, полипропилен, гибкий пластик и др. Режим горения при температурах плавления хорошо поддерживается, достигается эффективность детонации.

В верхней части расположено стопорное кольцо 1, которое прочно закреплено с зарядным рукавом. Стопорное кольцо 1 может быть выполнено из плотного материала, например из твердого пластика, предназначено для фиксации рукава в скважине и исключения его сползания во время подготовки к взрыву и, таким образом, исключается его повреждение, что повышает в целом эффективность проведения взрывных работ, повышает эффективность детонации скважинного заряда.

Зарядный рукав 2 может быть выполнен цельнокроеным, может быть сшивным прочным швов, склеен, спаян и по другому прочно соединен. Верхняя часть рукава выполняет роль забоечной части, нижняя часть рукава выполняет роль зарядной части. Части определены условно и выполнены как единое целое, не показаны на чертеже. Наличие забоечной части и зарядной части в рукаве необходимо по технологии проведения взрывных работ. Забоечная часть рукава предохраняет разлет продуктов взрыва и породы, а следовательно и не допускает снижения действия ударной волны, что способствует повышению эффективности детонации скважинного заряда. В зарядной части размещен детонатор для детонации скважинного заряда (не показано). Наличие детонатора напрямую связано с заявленным техническим результатом, его отсутствие не позволит произвести детонацию.

В нижней части зарядного рукава расположен герметичный карман, верхняя часть которого либо прошита, либо зафиксирована прочным соединением. В кармане расположен груз 3, который служит для утяжеления зарядного рукава и его равномерного распределения по скважине. В качестве груза может быть использован, например, песок. Использование утяжелителя позволяет быстро и равномерно распределить зарядный рукав по скважине, равномерно распределить взрывчатое вещество (например, сухое), исключить образование складок, и как следствие, за счет соблюдения технологии взрывных работ, повысить эффективность детонации скважинного заряда и взрывных работ.

Над карманом расположена труба 5 с размещенным внутри динамическим завихрителем 4 в виде спиралеобразной пластины из легкоплавкого материала, например алюминий, полиэтилен 0,15-1 мм, который закреплен в трубе. Динамический завихритель установлен с возможностью вращения в момент взрыва.

Для устойчивой фиксации трубы 5 с размещенным внутри динамическим завихрителем 4 зарядный рукав с двух сторон прошит прочными швами 6 по направлению от стыка кармана и стенки рукава до верхней точки трубы 5, стенки рукава прошиты от герметичного кармана по направлению к верхней части трубы. Таким образом труба устойчиво зафиксирована внутри зарядного рукава 2 и удерживается двумя швами. Швы 6 удерживают трубу 5 в перпендикулярном положении к основанию рукава, и при загрузке взрывчатых веществ труба 5 сохраняет свое положение, динамический завихритель при этом способен выполнить заданные ему функции, что в совокупности с другими признаками повышают эффективность взрывных работ и эффективность детонации скважинного заряда. Динамический завихритель (из полиэтилена или листового алюминия толщиной 0,15-1 мм или другого подходящего материала) выполнен в виде спиралеобразной пластины. На фиг. 1 показаны швы по направлению от герметичного кармана до верхней части трубы. Но при этом в отдельных случаях швы могут быть и вдоль трубы, и выполнены в двух и трех рядном исполнении для дополнительной надежности фиксации. Стабильное устройство трубы 5 с расположенным в ней завихрителем 4 способствует повышению эффективности детонации заряда за счет создания турбулентных завихрений и захвата и полного использования вторичных продуктов детонации.

По второму варианту зарядный рукав включает забоечную часть и зарядную часть, стопорное кольцо 1. Динамический завихритель 4 расположен в трубе 5, труба 5 закреплена в рукаве. Место расположения трубы с завихрителем может быть любое. По второму варианту стопорное кольцо может иметь проушины 8 для закрепления трубы в подвешенном состоянии. Крепление трубы показаны 7. Наличие проушин 8 показаны как частный вариант исполнения изобретения. Крепления могут быть выполнены в виде напайки, клеем и др. возможными вариантами. Крепление трубы 7 может быть выполнено из шпагата, полипропиленовых гибких нитей, пластиков, возможны варианты использования. Например, частично крепление может быть выполнено из пластика, частично из полипропилена, может содержать элементы из дерева или металла. Крепление трубы 7 должно выполнять функцию прочного удержания трубы до момента детонации, чтобы динамический завихритель выполнил свою функцию по созданию турбулентных завихрений и полного использования вторичных продуктов детонации. Следовательно, при этом обеспечивается причинно-следственная связь с заявленным техническим результатом.

По второму варианту изобретения, возможны разные варианты крепления трубы в рукаве. Могут быть использованы и варианты наложения швов. Например, вдоль трубы и в нижней ее части и др.

Детонатор размещается над трубой 5 (не показан). Глубина закладки детонатора определяется технологически. При взрыве скважинного заряда ВВ ударная волна опережает детонационную волну. При этом она через зазор между внутренней частью трубы и динамическим завихрителем обтекает его. Создается ускоряющийся поток воздуха с частицами среды по направлению вверх, захватывая элементы ВВ. Однако следующая за ней детонационная волна, проходя вдоль спиралеобразной пластины динамического завихрителя, сообщает ему импульс вращательно-поступательного движения. Вращающийся динамический завихритель создает в скважине, позади детонационной волны, мощные турбулентные вихри, тем самым вызывая и обеспечивая полноту детонации вторичных продуктов взрыва в промежутках между зарядами, при их перемешивании между собой, благодаря чему повышается эффективность взрыва скважинного заряда ВВ. Таким образом, достигается полнота использования вторичных продуктов детонации и за счет этого обеспечивается более высокая полнота детонации вторичных продуктов взрыва ВВ, что способствует повышению эффективности детонации скважинного заряда.

По взрывчатому веществу распространяется ударная волна, которая инициирует химические реакции горения, захватывая при этом вторичные продукты детонации и повышая эффективность детонации скважинного заряда.

Критерием оценки пригодности взрывчатых показателей ВВ считается среднее обжатие свинцового цилиндра, удовлетворяющее нормам технического задания или технических условий на испытуемое ВВ[4].

Результаты испытаний предлагаемого изобретения приведены в таблице.

Вид
заряда Наименования ВВ Гранулит УП-1 Эмульсионное ВВ
Порэмит- 1А ВВ Динамический завихритель Горизонтальная
полость Горизон
тальная
полость и динамический завихритель ВВ Динамический завихритель Горизонтальная
полость Горизонтальная
полость и динамический завихритель Эффективность
взрыва,
мм 30 32 31-32 35 37 39 37-38 41-42 Остатки после
взрыва нет нет нет нет нет нет нет нет

Как видно из данных таблицы, лучшие показатели по эффективности взрывания гранулированные и водоэмульсионные ВВ имеют в том случае, когда используется динамический завихритель, который успевает полностью принять участие во взрывных процессах.

Источники информации:

1. Мучник С.В. «Разработка и научное обоснование технических и технологических решений по управлению фугасным действием взрыва в горнодобывающей промышленности» Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Новосибирск, 2000.

2.«Определение параметров буровзрывных работ на кимберлитовых

Карьерах криолитозоны»: учебное пособие / И.В. Зырянов, И.Ф. Бондаренко, С.Н. Жариков. - Якутск: Издательский дом СВФУ, 2019. - с. 9-10.

3. Жариков И.Ф. «Рациональные конструкции зарядов при дроблении горных пород взрывом». В кн. Взрывное дело, № 89/46. М., Недра, 1986, с. 134-135.

4. Кушнеров П.И., Панчишин В.Я., Панчишин О.В. «Способы оценки эффективности действия промышленных ВВ». В кн. Взрывное дело, №107/64. М., Недра, с. 248-254.

Группа изобретений относится к горнодобывающей промышленности и может быть использована при производстве взрывных работ как в сухих скважинах, так и обводненных. Зарядный рукав - вариант 1 - включает забоечную часть, выполненную с возможностью размещения в ней детонатора, и стопорное кольцо. Внизу зарядной части рукава расположен карман для размещения груза, над которым внутри зарядного рукава в зарядной части установлена труба, зафиксированная швами по стенкам зарядного рукава по направлению от стыка кармана и стенки зарядного рукава до верхней точки трубы, внутри трубы размещен динамический завихритель. Зарядный рукав - вариант 2 - включает забоечную часть и зарядную часть, выполненную с возможностью размещения в ней детонатора, и стопорное кольцо. Внизу зарядной части рукава расположен карман для размещения груза, внутри зарядного рукава в зарядной части закреплена труба, внутри которой размещен динамический завихритель, крепление трубы выполнено с возможностью ее удержания до момента детонации. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности детонации скважинного заряда. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Зарядный рукав, включающий забоечную часть и зарядную часть, выполненную с возможностью размещения в ней детонатора, и стопорное кольцо, отличающийся тем, что внизу зарядной части рукава расположен карман для размещения груза, над которым внутри зарядного рукава в зарядной части установлена труба, зафиксированная швами по стенкам зарядного рукава по направлению от стыка кармана и стенки зарядного рукава до верхней точки трубы, внутри трубы размещен динамический завихритель.

2. Зарядный рукав, включающий забоечную часть и зарядную часть, выполненную с возможностью размещения в ней детонатора, и стопорное кольцо, отличающийся тем, что внизу зарядной части рукава расположен карман для размещения груза, внутри зарядного рукава в зарядной части закреплена труба, внутри которой размещен динамический завихритель, крепление трубы выполнено с возможностью ее удержания до момента детонации.