СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ЗАРЯДА Советский патент 2010 года по МПК F42D3/04 

Изобретение относится и взрывным работам в горной и строительной промышленности и преимущественно предназначено для взрывной отбойки горных пород при разработке месторождений полезных ископаемых или сооружения объектов различного назначения.

Известны различные способы инициирования колонковых зарядов (см., например, патент США №3654866, А.С. СССР №1840799 кл. МКИ E21C 37/12, 1988). Однако известные решения не обеспечивают желаемого эффекта по отбойке горных пород, не достаточно полно используется энергия взрыва.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ разрушения горных пород удлиненными зарядами взрывчатых веществ, устанавливаемыми в предварительно пробуренные в массиве скважины с последующим инициированием зарядов в смежных скважинах соседних рядов со стороны противоположных, внешних, относительно разрушаемого массива, стенок скважин (см., например, А.С. СССР №894317 МКИ F42D 3/04, 1981). Однако известное решение не обеспечивает повышения степени дробления горных пород, из-за того, что взрываемые ряды работают хорошо только между собой, а между такими парами рядов будет наблюдаться плохое качество дробления.

Целью изобретения является повышение степени дробления горных пород путем создания нелинейного динамического инициирования в направлении откоса уступа взрываемого блока.

Поставленная цель достигается тем, что в инициаторе колонкового заряда, включающем детонирующий шнур, детонирующий шнур выполняют в виде правильной ломаной линии со стороны внешней, относительно разрушаемого массива, стенки заряда, причем период ломаной линии, м:

Н=2d_c·cosα·sinα, где

d_c - диаметр колонкового заряда, м; α=15÷52 град., а амплитуда колебания a=d_c·sin²α.

Расположение детонирующего шнура или боевика 1 (см. чертеж) в виде правильной ломаной линии обуславливает направленное движение детонации заряда 3 и создание периодических зон наложения детонационных волн на стенки скважины 2, которые в свою очередь создают направленное действие волн напряжений.

Величина периода ломаной линии определится из подобных треугольников AMN, ABC, AKC (см. чертеж). Из треугольника ABC выразим AC=sinα·d_c, а из треугольника AKC выразим АК=cos·AC=cosα·sinα·d_c. Тогда период

где H - период правильной ломаной линии, м;

d_c - диаметр колонкового заряда, м;

α - угол, формирующий зону наложения детонационной волны, град.

Из параметров треугольника AMN определим угол α

где l_з=(20÷35)d_c - длина забойки, м. (см. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. М.: Недра, 1974, с.85), где верхний предел относится к трещиноватым, а нижний - к монолитным трудновзрываемым горным породам;

b - расстояние между скважинами (см. с.88-89)

где m - коэффициент сближения скважин, m=0,85÷1,2 от трудно- до легковзрываемых пород; W - линия сопротивления по подошве, м. W=(25÷45)d_c, где нижний предел относится к трудновзрываемым, а верхний предел относится к легковзрываемым горным породам. Тогда b=(21,25÷54)d_c. Подставляя значения в формулу (2), получим

Амплитуду колебания выразим из треугольника AKC

a=d_c·sinα·sinα=d_c·sin₂α.

Приведенная совокупность существенных признаков в известных аналогах не обнаружена, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Пример 1. Рудное месторождение полезных ископаемых разрабатывается открытым способом. Буровзрывные работы проводятся при ведении вскрышных и добычных работ. Средняя высота уступа по карьеру составила 10 м. Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова составляет 10-15. Взрывные скважины проходят буровым станком СБШ-250 МН диаметром 269 мм. Для проведения взрывных работ используют ВВ Грамонит 19/21. Сетка скважин 6×6 м. В качестве инициатора используют детонирующий шнур и толовые шашки Т-400. Длина забойки 3,5 м.

Пример 2. Разрабатываемое месторождение и технология проведения работ аналогичны приведенным в примере 1.

Детонирующий шнур выполняют в виде правильной ломаной линии следующим способом. Берут две нитки шпагата, привязывают их к отвесам. На нитках делают метки с шагом Н=0,277 мм. А на детонирующем шнуре, состоящем из двух ниток, делают метки с шагом, равным стороне треугольника АС=0,179 мм, и затем поочередно эти метки привязывают в метках на шпагате. На следующем этапе эту конструкцию опускают в скважину, натяжением шпагатин устанавливают правильную ломаную линию с направлением в сторону откоса уступа. Шпагатины разводят на расстояние, равное амплитуде a=0,119 мм.

За счет увеличения степени дробления горных пород увеличилась производительность экскаватора на 9%, а автосамосвала - на 2%.

Полученные данные сведены в таблицу.

Таблица. Результаты использования известного и предлагаемого инициатора колонкового заряда. Показатели Прототип Предлагаемый способ 1 2 3 Годовой объем производства горных работ, тыс. м³ 10000 10000 Затраты на бурение 1 м горных пород, руб. 0,103 0,103 Затраты на взрывные работы 1 м³ горных работ, руб. 0,181 0,182 Часовая производительность экскаватора, м³ 191 203 Затраты на экскавацию 1 м³ горных пород, руб. 0,115 0,101 Часовая производительность автосамосвала, м³ 65,9 67,1 Затраты на транспортирование 1 м³ горных пород, руб. 0,318 0,303 Общие удельные затраты на 1 м³ горных пород, руб. 0,717 0,689 Годовой экономический эффект, тыс. руб. - 280

Изобретение позволяет повысить степень дробления горных пород путем создания нелинейного инициирования в направлении откоса уступа взрываемого блока за счет выполнения детонирующего шнура в виде правильной ломаной линии со стороны внешней, относительно разрушаемого массива, стенки заряда, причем период ломаной линии, м:

Н=2d_c·cosα·sinα,

где d_c - диаметр колонкового заряда, м;

α=15÷52 гр.,

а амплитуда колебания, м:

a=d_c·sin²α. 1 ил., 1 табл.

Способ инициирования колонкового заряда ВВ, включающий размещение в колонковом заряде ВВ детонирующего шнура по ломаной линии и подачу взрывного импульса, отличающийся тем, что, с целью повышения степени дробления горных пород путем нелинейного инициирования в направлении откоса уступа взрываемого блока, детонирующий шнур размещают со стороны внешней, относительно разрушаемого массива, стенки заряда, при этом период ломаной линии определяют из соотношения
Н=2d_c·cosα·sinα, м;
где d_c - диаметр колонкового заряда, м;
α = 15°÷52°,
а максимальное удаление детонирующего шнура от стенки заряда определяют из соотношения
a=d_c·sin²α, м.