Способ измерения скорости детонации скважинного заряда при прямом инициировании Российский патент 2024 года по МПК E21C37/16 F42D3/04 

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли и может быть использовано при подготовке горной массы к выемке буровзрывным способом.

Известен способ определения затухания детонации, характеризующийся заряжанием взрывчатого вещества в оболочку, подрывом и определением величины полноты инициирования заряда. Заряд взрывчатого вещества заряжают в скважинное отверстие, выполненное в монолитном блоке, а величину полноты инициирования заряда определяют по расстоянию, на котором детонационный импульс от заряда передался свидетелям, выполненным в виде детонирующих от детонационного импульса заряда отрезков шнуров, проложенных к заряду через каналы, выполненные, как минимум, в одной из стенок блока, при этом каждому каналу присваивают индивидуальное обозначение [1].

Способ направлен исключительно на исследование процесса затухания детонации по простиранию заряда в скважинном отверстии монолитного блока и в значительной мере сужает возможности поиска оптимальных параметров конструкции заряда взрывчатого вещества в промышленных условиях.

Известны фотографический, ионизационный, реостатный методы измерения скорости детонации, а также - метод импульсной рефлектометрии, называемый также методом отраженных импульсов или локационным методом, который базируется на распространении импульсных сигналов в проводных системах связи [2]. Сущность метода импульсной рефлектометрии заключается в выполнении операций зондирования измерительного кабеля импульсами напряжения, приеме импульсов от места замкнутой цепи, выделении отражений от места замыкания на фоне помех (случайных и отражений от неоднородностей линий, определении расстояния до замкнутой цепи (соединения) по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего.

Наиболее эффективным является способ импульсной рефлектометрии и развитие технических средств измерения, в основе которых лежит данный способ, существенно повысит точность измерения.

Известен способ определения влияния эмульсионных взрывчатых веществ на скорость детонации скважинного заряда [3], который включает производство измерений скорости детонации заряда на двух взрывных блоках посредством установки коаксиального кабеля через три расположенные последовательно скважины каждого блока с подключением соответствующего измерительного кабеля к прибору VoD-305, удаленному от взрыва в безопасное место. Измерение скорости детонации скважинного заряда осуществлялось при обратном инициировании взрывчатого вещества. Для измерений скорости детонации скважинного заряда ВВ применялся прибор VoD-305 производства ShotTrack Pty Ltd (Австралия).

Измерение скорости детонации скважинного заряда исключительно при обратном инициировании взрывчатого вещества сужает возможности исследований поиска рациональных параметров буровзрывных работ.

Технический результат предлагаемого способа измерения скорости детонации скважинного заряда при прямом инициировании заключается в повышении точности измерения фиксации срабатывания заряда взрывчатого вещества.

Технический результат достигается за счет того, что в способе измерения скорости детонации скважинного заряда при прямом инициировании, включающем зарядную скважину с размещенным зарядом взрывчатого вещества и измерительного коаксиального кабеля, установленного для измерения скорости детонации заряда взрывчатого вещества и подключенного к измерительному прибору, основанному на методе импульсной рефлектометрии, измерение скорости детонации осуществляется при верхнем расположении боевика в зарядной скважине, причем один измерительный коаксиальный кабель устанавливается в зарядной скважине через дополнительно пробуренную скважину со стороны откоса уступа, а другой - со стороны дневной поверхности и подсоединяются к измерительным приборам, основанным на методе импульсной рефлектометрии, при этом концы измерительных коаксиальных кабелей оснащены магнитами для протягивания их из нижней части зарядной скважины до устья зарядной скважины и фиксации на дневной поверхности, а измерительные приборы, основанные на методе импульсной рефлектометрии, связаны с автоматизированным комплексом для вычисления точности параметров скорости детонации, определения погрешности измерения и вычисления рациональных параметров заряда взрывчатого вещества и боевика.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг. 1 - общий вид разреза реализации способа; на фиг. 2 - концы измерительных коаксиальных кабелей с металлическими наконечниками и магнитами для захвата; на фиг. 3 - блок-схема алгоритма вычисления рациональных параметров заряда взрывчатого вещества для автоматизированного комплекса.

Способ выполняется с помощью формирования зарядной скважины 1 с размещенным зарядом взрывчатого вещества 2 и верхнем 3 расположении боевика 4 в зарядной скважине 1. Измерительный коаксиальный кабель 5 для измерения скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2 устанавливается в зарядной скважине 1 через дополнительно пробуренную скважину 6 со стороны откоса уступа 7 и подсоединяется к измерительному прибору 8, основанному на методе импульсной рефлектометрии. Измерительный коаксиальный кабель 9 устанавливается со стороны дневной поверхности 10 и подсоединяется к измерительному прибору 11, основанному на методе импульсной рефлектометрии, для измерения скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2. Концы 12, 13 измерительных коаксиальных кабелей 5 и 9 оснащены металлическими наконечниками 14, 15 для протягивания их из нижней части 16 зарядной скважины 1 до устья 17 и фиксации на дневной поверхности 10 посредством магнитов 18, 19. Измерительные приборы 8, 11, основанные на методе импульсной рефлектометрии, связаны с автоматизированным комплексом 20 для вычисления точности параметров скорости детонации, определения погрешности измерения и вычисления рациональных параметров заряда взрывчатого вещества 2. Измерительный коаксиальный кабель 9 устанавливается со стороны дневной поверхности 10 через скважину 21.

Способ измерения скорости детонации скважинного заряда при прямом инициировании осуществляется следующим образом.

Способ осуществляется посредством формирования зарядной скважины 1 и дополнительно пробуренных скважин 6, 21 - со стороны откоса уступа 7 и со стороны дневной поверхности 10. Измерительный коаксиальный кабель 5 для измерения скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2 устанавливается в зарядной скважине 1 через дополнительно пробуренную скважину 6 со стороны откоса уступа 7 и подсоединяется к измерительному прибору 8, основанному на методе импульсной рефлектометрии. Измерительный коаксиальный кабель 9 устанавливается со стороны дневной поверхности 10 и подсоединяется к измерительному прибору 11, основанному на методе импульсной рефлектометрии, для измерения скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2. Концы 12, 13 измерительных коаксиальных кабелей 5 и 9 оснащены металлическими наконечниками 14, 15 для протягивания их из нижней части 16 зарядной скважины 1 до устья 17 посредством магнитов 18, 19 и жесткой фиксации на дневной поверхности 10 для устойчивости и точности передачи импульса при срабатывании боевика 4. Осуществляется размещение заряда взрывчатого вещества 2 при верхнем 3 расположении боевика 4 в зарядной скважине 1. Измерительные приборы 8, 11, основанные на методе импульсной рефлектометрии, подключаются к автоматизированному комплексу 20 для вычисления точности параметров скорости детонации, определения погрешности измерения и вычисления рациональных параметров заряда взрывчатого вещества 2. В коаксиальные кабели 5, 9 заданной длины подается высокочастотный сигнал, с частотой дискретизации 256 кГц. Далее измерительные приборы 8, 11, основанные на методе импульсной рефлектометрии, посредством отражения данного сигнала от конца кабеля фиксируют время его прохождения по факту возвращения сигнала. Зная скорость и время прохождения отраженного сигнала, автоматически рассчитывается длина кабеля. Мгновенная скорость на отрезке прохождения детонационной волны определяется дифференцированно. Посредством автоматизированного комплекса 20 осуществляется согласование действий отдельных процессов в соответствии с блок-схемой алгоритма вычисления рациональных параметров заряда взрывчатого вещества. Осуществляется ввод параметров системы, начальных условий, кодов управления данными заряда взрывчатого вещества 2 по ТУ 7276-003-58995878-2004 и боевика 4 по ГОСТ 21984-76. Определение дисперсии адекватности измерения скорости детонации измерительными приборами, расчет среднего значения скорости детонации D и сравнение полученного значения D со скоростью детонации D_ту по ТУ 7276-003-58995878-2004 и скоростью детонации D_б по ГОСТ 21984-76. При значительном отклонении D от D_ту и D_б оценивается качество заряда взрывчатого вещества 2, физические характеристики срабатывания боевика 4 по ГОСТ 21984-76, с принятыми к нему изменениями №1-6 согласно пункту 4.5 ГОСТ Р 50843-95, и визуализация характеристик разрушения породы.

Способ измерения скорости детонации скважинного заряда при прямом инициировании повышает технологическую эффективность процесса по определению рациональных параметров скважинного заряда взрывчатого вещества и боевика.

Источники информации

1. Патент 2748830 RU, МПК Е21С 37/16; F42B 35/00. Способ определения затухания детонации. - опубл. 31.05.2021. Бюл. №16.

2. Кутуев В.А., Меньшиков П.В., Жариков С.Н. Анализ методов исследования детонационных процессов ВВ / Проблемы недропользования. - 2016. - №3.

3. Мишнев В.И., Плотников А.Ю., Галимьянов Ал.А., Казарина Е.Н., Галимьянов Ан.А., Гевало К.В. Влияние эмульсионных взрывчатых веществ на скорость детонации скважинного заряда / Горная промышленность. 2022. №6. С. 69-73, https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-6-69-73.

Изобретение относится к способу измерения скорости детонации скважинного заряда при прямом инициировании. Техническим результатом является повышение точности измерения фиксации срабатывания заряда взрывчатого вещества. Способ включает формирование зарядной скважины с размещенным зарядом взрывчатого вещества и измерительным коаксиальным кабелем, установленным для измерения скорости детонации заряда взрывчатого вещества и подключенным к измерительному прибору. Измерительный прибор основан на методе импульсной рефлектометрии. Измерение скорости детонации осуществляется при верхнем расположении боевика в зарядной скважине. Один измерительный коаксиальный кабель устанавливается в зарядной скважине через дополнительно пробуренную скважину со стороны откоса уступа, другой измерительный коаксиальный кабель - со стороны дневной поверхности. Кабели подсоединяются к измерительным приборам, основанным на методе импульсной рефлектометрии. Концы измерительных коаксиальных кабелей оснащены магнитами для протягивания их из нижней части зарядной скважины до устья зарядной скважины и фиксации на дневной поверхности. Измерительные приборы, основанные на методе импульсной рефлектометрии, связаны с автоматизированным комплексом для вычисления точности параметров скорости детонации, определения погрешности измерения и вычисления рациональных параметров заряда взрывчатого вещества и боевика. 3 ил.

Способ измерения скорости детонации скважинного заряда при прямом инициировании, включающий формирование зарядной скважины с размещенным зарядом взрывчатого вещества и измерительным коаксиальным кабелем, установленным для измерения скорости детонации заряда взрывчатого вещества и подключенным к измерительному прибору, основанному на методе импульсной рефлектометрии, отличающийся тем, что измерение скорости детонации осуществляется при верхнем расположении боевика в зарядной скважине, причем один измерительный коаксиальный кабель устанавливается в зарядной скважине через дополнительно пробуренную скважину со стороны откоса уступа, а другой - со стороны дневной поверхности и подсоединяются к измерительным приборам, основанным на методе импульсной рефлектометрии, при этом концы измерительных коаксиальных кабелей оснащены магнитами для протягивания их из нижней части зарядной скважины до устья зарядной скважины и фиксации на дневной поверхности, а измерительные приборы, основанные на методе импульсной рефлектометрии, связаны с автоматизированным комплексом для вычисления точности параметров скорости детонации, определения погрешности измерения и вычисления рациональных параметров заряда взрывчатого вещества и боевика.