Рукав зарядный формообразующий универсальный Российский патент 2024 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 в обводненных.

Известны способы управления конструкцией заряда путем изменения пространственной формы скважины [с. 146 книги «Основы теории и методы взрывного дробления горных пород/ Под ред. В.М. Комира. - Киев: Наук. думка, 1979. - 224 с.]. Однако данные способы требуют выполнения дополнительных взрывных или буровых работ, что сопряжено со снижением производительности и повышением стоимости взрывных работ. В настоящее время при открытой добыче полезных ископаемых при создании нисходящих скважинных зарядов широко применяются тканевые рукава-оболочки. В качестве преимуществ данного способа формирования заряда отмечаются не только снижение удельного расхода ВВ, уменьшение экологической нагрузки на окружающую среду и более равномерного дробления взорванной горной массы, но и возможность получения необходимой формы заряда, позволяющей повысить эффективность взрывных работ, например, [RU 154388, RU 154389, RU 2804470, RU 155612, RU 2716067]. Придание заряду посредством соответствующей конструкции рукава-оболочки позволит в широких пределах изменять плотность распределения энергии, получаемой средой при взрыве заряда, по высоте отбиваемого слоя, что позволит снизить негативное воздействие обратного выброса, облегчит преодоление сопротивления по подошве и получить более равномерное дробление.

Известен способ формирования контурных зарядов из эмульсионных взрывчатых веществ (патент РФ №2061864, опубл. 10.06.1996, класс МПК Е21С 37/00), включающий газогенерацию горячей смеси, ее заливку в оболочку и охлаждение до полной кристаллизации окислителя, согласно изобретению с целью снижения нарушений законтурного массива при создании контурной щели путем приведения плотности контурного заряда по его длине в соответствие с разрушаемостью пород по высоте уступа, в процессе газогенерации смеси изменяют процентное содержание вводимой в нее добавки, а охлаждение заряда до полной кристаллизации окислителя ведут при постоянном гидростатическом давлении до помещения его в скважину. Процентное содержание вводимой газогенерирующей добавки нитрита натрия определяют в зависимости от крепости пород из соотношения.

Недостатком метода является сложность формирования заряда переменной плотности и трудоемкость выполнения зарядных работ.

В патенте RU 2716067C1 (заявка №2019111971, опубликован 05.02.2020 г., бюл. №7, класс МПК F42D 1/08), (принят за прототип) предлагается применять рукав, включающий забоечную часть диаметром равную диаметру скважины и зарядную часть с герметично закрытым торцом и диаметром менее диаметра скважины с размещением боевика в специальном кармане. При этом зарядная и забоечная часть выполнены как единое целое (монолитными), а на герметично закрытом торце расположены регулируемые застежки, позволяющие регулировать длину зарядной части рукава.

Недостатком этого способа является неизменность диаметра зарядной части рукава по его длине, что осложняет управление взрывным воздействием на отбиваемый массив, так как не позволяет дифференцировать распределение плотности энергии, передаваемой массиву при взрыве, по высоте заряда. Между тем сопротивление среды разрушению возрастает в направлении от кровли к подошве уступа [с. 147 книги «Основы теории и методы взрывного дробления горных пород / Под ред. В.М. Комира. - Киев: Наук. думка, 1979. - 224 с.].

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности взрыва за счет распределения энергии взрыва по длине скважины в зависимости от сопротивления горной породы разрушению.

Предлагается два варианта выполнения рукава зарядного формооборазующего универсального. Заявленный технический результат достигается за счет того, что зарядная часть рукава выполнена с переменным диаметром по длине.

В первом варианте рукав зарядный формообразующий универсальный включает зарядную часть с герметично закрытым торцом с регулируемыми застежками и забоечную часть с диаметром равным диаметру скважины, зарядная и забоечная части выполнены как единое целое, на поверхности зарядной части выполнены карманы для размещения боевика и для размещения груза.

Отличием является то, что зарядная часть выполнена в виде конуса, где верхняя часть конуса, соединяющая забоечную часть и зарядную часть, имеет диаметр, который рассчитан в зависимости от прочности горной породы по формуле:

,

где d - диаметр верхней части конуса зарядной части рукава,

ƒ - крепость горных пород по М.М. Протодьяконову,

- диаметр скважины,

а внизу зарядная часть выполнена по размеру скважины.

Во втором варианте рукав зарядный формообразующий универсальный включает зарядную часть с герметично закрытым торцом с регулируемыми застежками и забоечную часть, зарядная и забоечная части выполнены как единое целое, на поверхности зарядной части выполнены карманы для размещения боевика и для размещения груза.

Отличием является то, что забоечная часть выполнена в виде конуса, где диаметр верхней части конуса равен диаметру скважины, а нижняя часть конуса имеет диаметр, рассчитанный по формуле:

,

где d - диаметр верхней части конуса забоечной части рукава,

ƒ - крепость горных пород по М.М. Протодьяконову,

- диаметр скважины,

а зарядная часть рукава имеет вид объемной фигуры, имеющей нижний диаметр равный диаметру скважины, а в верхней части в месте нахождения более прочных пород, выполненной с диаметром d₁, который рассчитан в зависимости от прочности горной породы по формуле:

,

где d₁ - диаметр верхней части конуса зарядной части рукава,

f ₁ - крепость горных пород по М.М. Протодьяконову,

- диаметр скважины.

Сущность изобретения показана на фиг. 1 и фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, где: на фиг. 1 показан рукав по первому варианту, на фиг. 2 показан рукав по второму варианту, на фиг. 3 - зависимость приведенного радиуса полости в момент окончания расширения (R*/Ro) от приведенного расстояния (z/L), на фиг. 4 - зависимость коэффициента возрастания вертикальной составляющей силы, действующей на массив, при взрыве конусообразного заряда по сравнению с цилиндрическим от коэффициента крепости пород.

Как известно из уровня техники лучшей формой заряда при отбойке однородных пород является конусообразная форма «…при которой количество взрывчатых веществ (ВВ), приходящее на единицу длины зарядной камеры, является величиной переменной и возрастает от кровли к подошве уступа» (с. 147 книга «Основы теории и методы взрывного дробления горных пород /под ред. В.М. Комира. - Киев: Наук. Думка, 1979. - 224 с.).

Описание сущности по первому варианту.

Масса конусообразного заряда равна:

М=pV,

где р - плотность ВВ,

V - объем усеченного конуса.

Объем усеченного конуса рассчитываем по формуле (справочник по математике для инженеров и студентов втузов / Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. - Наука, 1980, с. 974).

, (1)

где h-длина заряда,

d и D - диаметры верхнего и нижнего сечения заряда соответственно,.

D_c - диаметр скважины.

В случае, когда D=D_c отношение массы конусообразного заряда к массе заряда такой же высоты, но заполненного ВВ на полное сечение скважины определяется:

, (2)

Согласно [с. 263. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2008, № 3/ Оптимизация взрывных работ путем рассредоточения заряда в скважинах разреза / С.М. Федотенко, С.В. Гришин, С.В. Кокин, В.С. Федотенко] оптимальный удельный расход при заряжании скважины с воздушным промежутком равен

, (3)

где - удельный расход для заряда, заряженного на все сечение скважины, кг/м³;

- крепость горных пород по М.М. Протодьяконову.

Учитывая, что удельный расход ВВ прямо пропорционален массе заряда, на основании (2), (3) получаем условие для оптимального конусообразного заряда:

, (4)

На основании (4) получаем

, (5)

Уравнение (5) выражает технически значимое значение диаметра верхней части конусообразного заряда по первому варианту, позволяющее производить необходимый раскрой рукавов-оболочек.

В табл. 1 приведены значения отношения при различной крепости горных пород.

Табл. 1. Значения приведенного диаметра верхней части конусообразного заряда в зависимости от коэффициента крепости пород по М.М. Протодьяконову

4 6 8 10 0,618 0,725 0,785 0,823

Сущность технического решения рукава зарядного формообразующего универсального по первому варианту поясняется на фиг. 1, где зарядная часть обозначена 1, швы, которыми сшит рукав по раскрою - 2, боковые сгибы - 3, герметичный нижний конец - 4, забоечная часть - 5, стопорное кольцо - 6, регулируемые застежки 7 (расположенные на нижнем торце рукава 4), карман для размещения груза 8, груз обозначен 9, карман 10 для размещения детонатора (боевика) 11.

Рукав прошит по всей длине прочными швами 2 в соответствии с раскроем, как следует из расчетов. Заявляемый рукав зарядный формообразующий универсальный (далее по тексту рукав) состоит из зарядной и забоечной частей, выполненных как единое целое (монолитными) из цельнотянутого эластичного рукава путем прошивания вдоль его боковых сгибов по длине зарядной части рукава. Главное свойство материала, используемого для рукава, - это эластичность, т.е. растяжимость, гибкость, упругость. Он должен легко скользить по скважине и если есть неровности в скважине (смещение кусков породы в скважине, неровности, изгибы и т.д.) легко изгибаться. Это препятствует его повреждению в скважине, а следовательно, влияет на эффективность взрывных работ. Цельнотянутый эластичный рукав прошивают вдоль его боковых сгибов по длине зарядной части согласно раскрою, выполненному на основании вышеуказанных расчетов. Если боковой шов порвется, то ВВ не высыпается из рукава, так как рукав цельнотянутый, что придает рукаву дополнительную надежность. Боковые сгибы 3 при этом повышают надежность и, следовательно, эффективность проведения взрывных работ. При этом эластичную оболочку рукава зарядного предполагается выполнять в разных вариантах исполнения. Эластичная оболочка может быть как герметичной гидроизолирующей, так не обладать этими свойствами. Поэтому рукав может быть использован как в условиях обводненных скважин, так и сухих. Рукав может быть использован для заряжания в него как водоустойчивых эмульсионных ВВ (или других аналогичных типов ВВ), так и для различных типов сыпучих ВВ. Таким образом, с разнообразным назначением для разнообразного применения. Поэтому рукав универсален при его использовании.

Расстояние от стопорного кольца 6 до места, где диаметр d верхней части конуса зарядной части рукава, определяется принятой в проекте буровзрывных работ длиной забойки. Обычно длина забойки принимается равной , где - л.н.с. (линия наименьшего сопротивления) [с. 170. Кучерявый Ф.И. Разрушение горных пород / Ф.И. Кучерявый, Ю.М. Кожушко. - М.: Недра. - 1972. - 240 с.]. Забоечная часть 5 прочно соединяется со стопорным кольцом 6. За счет этого рукав зарядный формообразующий универсальный надежно фиксируется в устье скважины, что является существенным для процесса формирования заряда ВВ и эффективного проведения взрывных работ. На герметичном нижнем торце 4 рукава расположены регулируемые застежки 7, например, ряд крючков, а на расстоянии кратном 0,1-0,15 м (шаг, который не влияет на надежность рукава за счет возможности правильного формирования в нем заряда подгоняя друг к другу длину рукава и фактическую глубину скважины) друг от друга выполнены по длине рукава несколько рядов петель для крючков (вместо крючков могут быть использованы застежки-липучки, кнопки, пуговицы, шнуровка и т.п.). Регулируемые застежки 7 предназначены для того, чтобы изменять длину рукава в соответствии с глубиной скважины на заряжаемом блоке. Карман 8 для размещения груза 9 расположен на поверхности рукава выше регулируемой застежки 7 и предназначен для равномерного распределения рукава в скважине. На этой же поверхности, выше кармана 8 для груза 9, расположен карман 10, который предназначен для размещения в нем промежуточного детонатора 11 (боевика) в момент формирования заряда ВВ. Количество карманов 10 для промежуточного детонатора 11 определяется в соответствии с проектом массового взрыва Размещение детонатора (боевика) 11 в кармане 10 позволит упростить его опускание в скважину во время ее заряжания.

Заявляемое устройство работает следующим образом. После доставки заявляемых устройств на заряжаемый буровзрывной блок и определения скважин, предназначенных для заряжания зарядными рукавами универсальными с конкретными параметрами (согласно проекту массового взрыва), необходимо:

- проверить глубину скважины до заряжания, и убедиться, что глубина скважины не превышает общую длину заявляемого устройства.

- подготовить заявляемое устройство: с помощью регулируемых застежек: привести в соответствие длину рукава и глубину скважины.

- промежуточный детонатор поместить в карман, предназначенный для него. В процессе заряжания опустить промежуточный детонатор на необходимую глубину. Количество промежуточных детонаторов определяется проектом массового взрыва.

- произвести опускание устройства в скважину под действием груза, размещенного предварительно в специальном кармане. Произвести заряжание скважины взрывчатым веществом. Заряд ВВ подается массой, определенной в техническом расчете, но при этом столб заряда не может быть больше длины зарядной части рукава. По окончании заряжания производится засыпка забоечной части устройства забоечным материалом (буровой штыб, отсев, щебень). Заполнение забоечной части рукава забоечным материалом необходимо производить до уровня стопорного кольца Заявляемое устройство работает следующим образом. После доставки заявляемых устройств на заряжаемый буровзрывной блок и определения скважин, предназначенных для заряжания зарядными рукавами универсальными с конкретными параметрами (согласно проекту массового взрыва), необходимо:

- проверить глубину скважины до заряжания, и убедиться, что глубина скважины не превышает общую длину заявляемого устройства.

- подготовить заявляемое устройство: с помощью регулируемых застежек: привести в соответствие длину рукава и глубину скважины.

- промежуточный детонатор поместить в карман, предназначенный для него. В процессе заряжания опустить промежуточный детонатор на необходимую глубину. Количество промежуточных детонаторов определяется проектом массового взрыва.

- произвести опускание устройства в скважину под действием груза, размещенного предварительно в специальном кармане. Произвести заряжание скважины взрывчатым веществом. Заряд ВВ подается массой, определенной в техническом расчете, но при этом столб заряда не может быть больше длины зарядной части рукава.

Одной из составляющих повышения эффективности взрывных работ являются запирающие свойства забойки. По окончании заряжания производится засыпка забоечной части устройства забоечным материалом (буровой штыб, отсев, щебень). Заполнение забоечной части рукава забоечным материалом необходимо производить до уровня стопорного кольца. Происходит запирание продуктов взрыва в полости скважины, что «обеспечивает увеличение длительности действия газообразных продуктов детонации на зарядную полость и на первичные (радиальные) трещины, образующиеся на границе с зарядной полостью в процессе возникновения и прохождения ударной волны, а также способствует уменьшению количества ядовитых газов, в частности окиси углерода, за счет более полного протекания вторичных реакций в продуктах детонации» (с.185 книги «Основы теории и методы взрывного дробления горных пород / Под ред. В.М. Комира. - Киев: Наук. думка, 1979. - 224 с.].).

Разрушение горных пород при взрыве заряда ВВ происходит под воздействием напряжений, возникающих в среде под действием расширяющихся продуктов детонации, которые образуются при взрыве.

Сравним разрушающее воздействие взрыва конусовидного и цилиндрического зарядов на окружающие их горные породы. Рассмотрим случаи взрыва зарядов в обводненной скважине, т.к. данный случай имеет наибольший практический интерес для угольных разрезов Кузбасса.

Рассмотрим цилиндрический заряд радиуса , размещенный в скважине радиуса . Ось заряда и скважины совпадают, а пространство между зарядом и стенками скважины заполнены водой.

Введем следующие обозначения:

А). Параметры, характеризующие ВВ

- среднее начальное давление в продуктах детонации;

- коэффициент политропы продуктов детонации;

Б). Параметры в законе Тэта при сжатии воды (с. 357 книги Баум Ф.А. Физика взрыва / Ф.А. Баум, К.П. Станюкович, Б.И. Шехтер. - М.: Физматгиз, 1959. - 800с.) -

A = 394 Мпа; n = 8;

В). Параметры, характеризующие разрушаемую среду:

- модуль сдвига, Па;

- предел прочности породы на сжатие, Па;

- предел прочности породы на разрыв, Па;

- сцепление, Па;

- коэффициент внутреннего трения.

Рассмотрим конечную стадию расширения взрывной полости.

Под действием давления взрывных газов вокруг полости образуется зона мелкого дробления (переизмельчения), а далее - зона радиальных трещин (с. 71 статьи Друкованый М.Ф. Расчет зон разрушения при взрыве цилиндрических зарядов в скальных породах / М.Ф. Друкованый, В.С. Кравцов, Ю.Е. Чернявский, В.В. Шеленок, И.П. Рева, С.Н. Зверьков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1976. - № 3. - С. 70-75.). При этом радиус радиальных трещин, определяющий размеры зоны управляемого дробления, пропорционален радиусу взрывной полости после ее расширения под действием продуктов взрыва (с. 74 статьи Друкованый М.Ф. Расчет зон разрушения при взрыве цилиндрических зарядов в скальных породах / М.Ф. Друкованый, В.С. Кравцов, Ю.Е. Чернявский, В.В. Шеленок, И.П. Рева, С.Н. Зверьков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1976. - № 3. - c. 70-75). Поэтому знание конечного радиуса полости при взрыве позволяет осуществлять сравнение эффективности применения конусовидного или цилиндрического зарядов.

Введем дополнительные обозначения:

R_* и r_* - радиусы скважины и границы «продукты детонации-вода» в момент прекращения расширения скважины, соответственно;

и - начальная плотность воды и плотность сжатой воды в момент прекращения расширения скважины, соответственно.

Масса воды, окружающей заряд остается неизменной, следовательно

, (6)

Из (6) получаем

, (7)

Давление в среде на границе полости в момент окончания ее расширения равно (с. 73 статьи Друкованый М.Ф. Расчет зон разрушения при взрыве цилиндрических зарядов в скальных породах / М.Ф. Друкованый, В.С. Кравцов, Ю.Е. Чернявский, В.В. Шеленок, И.П. Рева, С.Н. Зверьков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1976. - № 3. - c. 70-75):

, (8)

Принимаем, что расширение газа политропное (с.19 книга «Основы теории и методы взрывного дробления горных пород/под ред. В.М. Комира. - Киев: Наук. Думка, 1979. - 224 с.). Тогда

, (9)

На основании (9) получаем

, (10)

Закон Тэта для сжатой воды в момент окончания расширения скважины запишется в виде (с. 357 книги Баум Ф.А. Физика взрыва / Ф.А. Баум, К.П. Станюкович, Б.И. Шехтер. - М.: Физматгиз, 1959. - 800 с.):

, (11)

Исходя из (7), (8)-(11), получаем

, (12)

В случае конусовидного заряда величина радиуса заряда изменяется по длине заряда, что обуславливает в соответствие с (12) изменение величины радиуса полости в момент окончания расширения по длине заряда.

Для наглядности на рис. 1 представлена, построенная на основании (12) для взрыва скважинного заряда в известняке, зависимость приведенного радиуса (R*/Ro) от приведенного расстояния (z/L), где L - длина заряда, м; z - расстояние от забоя скважины до рассматриваемого сечения заряда.

Применяемое ВВ - ЭВВ с характерными значениями: = 4 ГПа; = 2,8 (с. 170 книги Горинов С.А. Инициирование и детонация эмульсионных взрывчатых веществ / С.А. Горинов. - Йошкар-Ола: ООО ИПФ «Стринг». - 2020. - 214 с.).

Физико-механические параметры известняка: = 2,1 ГПа; = 62 МПа; = 6,3 МПа; = 42 МПа; = 0,42 (с. 75 статьи Друкованый М.Ф. Расчет зон разрушения при взрыве цилиндрических зарядов в скальных породах / М.Ф. Друкованый, В.С. Кравцов, Ю.Е. Чернявский, В.В. Шеленок, И.П. Рева, С.Н. Зверьков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1976. - № 3. - С. 70-75).

Расчет величины приведенного радиуса конусообразного заряда в зависимости от приведенного расстояния осуществлялся по формуле

, (13)

где, в соответствии с (5), , (14)

На фиг. 3 показана зависимость приведенного радиуса полости в момент окончания расширения (R_*/Ro) от приведенного расстояния (z/L)

Из уравнения (13) определяем радиус цилиндрического заряда при наиболее эффективной плотности заряжания:

. (15)

Для длинных зарядов () можно пренебречь влиянием объема полости в концах заряда на общий объем полости, образующейся при взрыве линейного заряда. Тогда, учитывая, что форма полости, образующейся при взрыве конусообразного заряда, имеет форму близкую к форме усеченного конуса, находим отношение объема полости конусообразного заряда к объему полости цилиндрического заряда, взятые в момент окончания их расширения:

, (16)

где , , - радиусы полостей, образующихся в среде при взрыве цилиндрического и конусообразного (в верхней и нижней части) зарядов, соответственно.

Расчеты, выполненные на основании (14)-(16), показывают, что в широком диапазоне параметров ВВ и физико-механических свойств горных пород выполняется условие . При этом равенство выполняется с точностью до 0,2-0,9%. Таким образом, объемы полостей конусообразного и цилиндрического зарядов (при ), взятые в момент окончания их расширения, практически совпадают. Следовательно, совпадают и объемы зон регулируемого дробления, образующиеся в горных породах при взрыве зарядов.

Однако конусообразные заряды, не уступая цилиндрическим зарядам в вопросах дробления пород, обладают преимуществом в проработке пород подошвы уступа. Последнее объясняется тем, что при взрыве конусообразного заряда в среде возникают более значительные вертикальные силы, по сравнению с цилиндрическим зарядом. Это облегчает разрушение пород в нижней части уступа и позволяет осуществлять более качественную проработку подошвы уступа.

Действительно, в момент окончания квазистатической фазы действия взрыва вертикальная составляющая сил, действующих на разрушаемый массив, равна:

А). Для цилиндрического заряда -

, (17)

Б). Для конусообразного заряда -

, (18)

где - внутренняя поверхность полости, образующаяся при взрыве заряда;

- длина вдоль образующей внутренней поверхности полости;

- угол между образующей внутренней поверхности и осью заряда.

На основании (17) и (18), получаем следующее значение коэффициента возрастания вертикальной составляющей силы, действующей на массив, при взрыве конусообразного заряда по сравнению с цилиндрическим

, (19)

Исходя из (12), (15) и (19), получаем

, (20)

Анализ выражения (20) показал, что наибольшее влияние на величину оказывает крепость отбиваемых руд. На рис. 2 приведена зависимость .

На фиг. 4 показана зависимость коэффициента возрастания вертикальной составляющей силы, действующей на массив, при взрыве конусообразного заряда по сравнению с цилиндрическим от коэффициента крепости пород

Таким образом, заявленный технический результат при использовании первого варианта достигается за счет того, что конусовидная форма заряда, размещенного в зарядной части рукава направляет часть энергии взрыва вверх, чем существенно облегчает проработку подошвы забоя.

Описание сущности по второму варианту

Второй вариант изобретения предлагается при отбойке разной прочности пород по длине скважины.

В этом случае заряд будет представлять собой сложную объемную фигуру, состоящую из усеченного конуса с нижним диаметром, равным диаметру скважины, и верхним, определяемым в зависимости от прочности преобладающей породы, переходящую в местах пересечения прочных слоев посредством соединительных конусных поверхностей, образующие которых образуют угол 30-40 градусов с осью заряда, в цилиндры, диаметры которых соответствуют прочности пород в рассматриваемых сечениях заряда.

Рассмотрим взрывное разрушение разнопрочного по высоте заряда массива. Основной объем отбиваемых пород представлен средой с крепостью . Скважина пересекает слой более прочных пород с крепостью (фиг. 2).

Расчет d и d₁ (уравнения 5).

, (21)

, (22)

Приведенные уравнения выражают значения диаметров нижней части конуса забоечной части d и d₁ диаметра зарядной части, соответствующей зоне пересечения прочного слоя горной породы. Расчеты используются для раскроя рукавов.

На фиг. 2 обозначения элементов рукава соответствуют указанным выше обозначениям. Нижняя часть забоечной части рукава обозначена d, а d₁ диаметр зарядной части, соответствующей зоне пересечения прочного слоя горной породы

Участок горной породы обычной крепости показан f, а участок с более крепкой породой показан .

Конусовидная форма заряда, размещенного в зарядной части рукава, направляет часть энергии взрыва вверх, чем существенно облегчает проработку подошвы забоя. Однако при наличии в массиве отбиваемых пород более прочного, чем основная масса пород, слоя возникает необходимость в локальном увеличении интенсивности взрывного воздействия на породы слоя. Это достигается формированием в области пересечения прочного слоя посредством специального кроя рукава цилиндрических частей заряда, имеющих диаметр соответствующий наиболее эффективной для разрушения пород данной крепости плотности заряжания, величина которого определяется по уравнению (22).

Соединение цилиндрических поверхностей и основной конусообразной поверхности осуществляется посредством конусных поверхностей, направляющие которых составляют угол 30-40 градусов с осью заряда. Данное обстоятельство имеет существенное значение, т.к. позволяет осуществить столкновение ударных волн, исходящих из сочлененных конусных поверхностей - основной и переходной, в результате чего давление в окружающей заряд среде повышается в 4-8 раз по сравнению со взрывным воздействием скользящей детонационной волны, распространяющейся вдоль взрывной скважины (с. 693 книги Баум Ф.А. Физика взрыва / Ф.А. Баум, К.П. Станюкович, Б.И. Шехтер. - М.: Физматгиз, 1959. - 800 с.).

Таким образом, заявленный технический результат достигается за счет того, что:

- конусовидная форма заряда, размещенного в зарядной части рукава направляет часть энергии взрыва вверх, чем существенно облегчает проработку подошвы забоя;

- диаметр цилиндрических частей заряда имеет размеры, обеспечивающие оптимальную плотность заряжания для разрушения пород твердого слоя;

- соединение цилиндрических поверхностей и основной конусообразной поверхности осуществляется посредством конусных поверхностей, направляющие которых составляют угол 30-40 градусов с осью заряда, что позволяет осуществить столкновение ударных волн, исходящий от конусных поверхностей, в результате чего давление в окружающей заряд среде повышается в 4-8 раз.

Сущность предлагаемого способа и достигаемые результаты более наглядно могут быть проиллюстрированы следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. Осуществляется отбойка участка угольно-породного тела. Взрывные скважины участка обводнены. Диаметр скважин 228 мм. Применяемое взрывчатое вещество - эмульсионное ВВ, плотностью 1,15 г/см³. Глубина скважин - 16 м. Длина заряда - 10, 5. Крепость основного массива пород по М.М. Протодьяконову - f = 6. На глубине 10 метров находится прослоек прочных пород крепостью f = 9 и толщиной 2 метра.

Отбойка осуществлялась с применением зарядных рукавов, имеющий диаметр равный диаметру скважины. Посредством выточек, выполненных по шаблону, рукав позволял создать заряд, имеющий сложную объемную фигуру. Рукава имели длину 16 метров. В нижней части рукав имел диаметр 230 мм. Диаметр рукава в верхней части, расположенной на расстоянии 5,5 метров от верха забойной части, составлял - 170 мм. На расстоянии 10 метров от верха забойной части было создано расширение заряда. Диаметр расширения - 210 мм. Длина расширения - 2 метра. Расширение соединяется с основным конусом заряда посредством плавных переходов, имеющих угол 40 градусов с осью заряда.

Взрыв показал удовлетворительное качество дробления. Качество подошвы уступа характеризуется как хорошее.

Пример 2. Осуществляется отбойка участка угольно-породного тела. Взрывные скважины участка обводнены. Диаметр скважин 228 мм. Применяемое взрывчатое вещество - эмульсионное ВВ, плотностью 1,12 г/см³. Глубина скважин - 18 м. Длина заряда - 12. Крепость основного массива пород по М.М. Протодьяконову - f = 5. На глубине 8 метров находится прослоек прочных пород крепостью f = 8 и толщиной 1,5 метра.

Отбойка осуществлялась с применением зарядных рукавов, имеющий диаметр равный диаметру скважины. Посредством выточек, выполненных по шаблону, рукав позволял создать заряд, имеющий сложную объемную фигуру. Рукава имели длину 18 метров. В нижней части рукав имел диаметр 230 мм. Диаметр рукава в верхней части, расположенной на расстоянии 6 метров от верха забойной части, составлял - 170 мм. На расстоянии 8 метров от верха забойной части было создано расширение заряда. Диаметр расширения - 205 мм. Длина расширения - 1,5 метра. Расширение соединяется с основным конусом заряда посредством плавных переходов, имеющих угол 40 градусов с осью заряда.

Взрыв показал хорошие как качество дробления, так и проработку подошвы уступа.

Группа изобретений относится к горнодобывающей промышленности и может быть использована при производстве взрывных работ как в сухих скважинах, так и в обводненных. Рукава зарядные формообразующие универсальные включают зарядную часть с герметично закрытым торцом с регулируемыми застежками и забоечную часть. Зарядная и забоечная части выполнены как единое целое. На поверхности зарядной части выполнены карманы для размещения боевика и для размещения груза. В первом варианте диаметр забоечной части рукава равен диаметру скважины. Зарядная часть выполнена в виде конуса, где верхняя часть конуса, соединяющая забоечную часть и зарядную часть, имеет диаметр, который рассчитан в зависимости от прочности горной породы по формуле. Во втором варианте забоечная часть выполнена в виде конуса, где диаметр верхней части конуса равен диаметру скважины, а нижняя часть конуса имеет диаметр, рассчитанный по формуле. Зарядная часть рукава имеет вид объемной фигуры, имеющей нижний диаметр, равный диаметру скважины, а в верхней части, в месте нахождения более прочных пород, диаметр, который рассчитан в зависимости от прочности горной породы по формуле. Соединение цилиндрических поверхностей и основной конусообразной поверхности осуществлено посредством конусных поверхностей, направляющие которых составляют угол 30-40° с осью заряда. Технический результат заключается в повышении эффективности взрыва за счет распределения энергии взрыва по длине скважины в зависимости от сопротивления горной породы разрушению. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 2 пр.

1. Рукав зарядный формообразующий универсальный, включающий зарядную часть с герметично закрытым торцом с регулируемыми застежками и забоечную часть с диаметром, равным диаметру скважины, зарядная и забоечная части выполнены как единое целое, на поверхности зарядной части выполнены карманы для размещения боевика и для размещения груза, отличающийся тем, что зарядная часть выполнена в виде конуса, где верхняя часть конуса, соединяющая забоечную часть и зарядную, имеет диаметр, который рассчитан в зависимости от прочности горной породы по формуле:

$$d=\frac{\sqrt{\left(\frac{12f}{f+2}-3\right)}-1}{2}\cdot D_c$$ ,

где d - диаметр верхней части конуса зарядной части рукава,

f - крепость горных пород,

D_c - диаметр скважины,

а внизу зарядная часть выполнена по размеру скважины.

2. Рукав зарядный формообразующий универсальный, включающий зарядную часть с герметично закрытым торцом с регулируемыми застежками и забоечную часть, зарядная и забоечная части выполнены как единое целое, на поверхности зарядной части выполнены карманы для размещения боевика и для размещения груза, отличающийся тем, что забоечная часть выполнена в виде конуса, где диаметр верхней части конуса равен диаметру скважины, а нижняя часть конуса имеет диаметр, рассчитанный по формуле:

$$d=\frac{\sqrt{\left(\frac{12f}{f+2}-3\right)}-1}{2}\cdot D_c$$ ,

где d - диаметр нижней части конуса забоечной части рукава,

f - крепость горных пород,

D_c - диаметр скважины,

а зарядная часть рукава имеет вид объемной фигуры, имеющей нижний диаметр, равный диаметру скважины, а в верхней части в месте нахождения более прочных пород, выполненной с диаметром d₁, который рассчитан в зависимости от прочности горной породы по формуле:

$$d_1=\frac{\sqrt{\left(\frac{12f_1}{f_1+2}-3\right)}-1}{2}\cdot D_c$$ ,

где d₁ - диаметр верхней зарядной части,

f ₁ - крепость горных пород,

D_c - диаметр скважины,

соединение цилиндрических поверхностей и основной конусообразной поверхности осуществлено посредством конусных поверхностей, направляющие которых составляют угол 30-40° с осью заряда.