Забойный пыж шпурового заряда
Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при формировании шпуровых зарядов взрывчатых материалов. Забойный пыж шпурового заряда включает твердое тело цилиндрической формы, на боковой поверхности которого в плоскости, перпендикулярной оси пыжа, выполнены кольцевые канавки. Забойный пыж выполнен из углепласта. Твердое тело пыжа выполнено в виде единой монолитной структуры из материала, содержащего 74,8 массовых долей мелкого угля - штыб, шлам, скрепленного фенолоформальдегидной смолой холодного отверждения СФЖ-3032 в количестве 20,6 массовых долей и отвердителя в объеме 4,6 массовых долей водного раствора технической бензосульфокислоты. Изобретение позволяет повысить эффективность буровзрывных работ на угольных шахтах за счет уменьшения трудоемкости процессов изготовления пыжей и соответственно их себестоимости. Позволяет повысить качество отбиваемого угля за счет снижения его разубоживания. Забойный пыж упрощенной конструкции пригоден для заряжания шпуров в автоматическом режиме соответствующими роботами. 4 ил.
Изобретение относится к области взрывных работ и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, в частности угольной.
Известны забойные пыжи для шпуровых и скважинных зарядов ВВ, выполненные в виде водонаполненных ампул из полиэтиленовой пленки в форме продолговатых цилиндрических сосудов (см. В.Е. Александров и др. Безопасность взрывных работ в угольных шахтах. М.: Недра, 1986, с.66-69).
Недостатками указанных пыжей являются низкая надежность целостности гидроампул при их заполнении водой под давлением не свыше 0,05 МПа и их досылки в шпур при заряжании, отчего возрастает трудоемкость процесса формирования заряда. Кроме того, для обеспечения герметичности шпура после гидрозабойки вводится запирающий пыж из глины или песчано-глинистой смеси.
Известны забойные пыжи, выполненные в виде отдельных шашек, приготовленных из глины или песчано-глинистой смесей, при этом шашки изготавливают непосредственно в забое перед заряжанием шпуров на специальной машине, а чаще всего вручную.
Недостатками указанных пыжей являются значительная трудоемкость изготовления их в забое, трудность заряжания шпура или скважины, т.к. пыж, выполненный из пластичного материала при его досылке, имеет склонность к распиранию в шпуре, невозможность его извлечения из шпура. Известно, что плотность глины имеет значительную величину, что предопределяет трудоемкость доставки пыжей, особенно по восстающим выработкам на пластах крутого падения. Отметим, что глина и песок засоряют отбиваемый уголь с помощью взрывчатых веществ (далее ВВ), т.е. искусственно повышается зольность угля, ухудшая его качество. Кроме того, глина и песок являются довольно дефицитными строительными материалами, цена которых будет неизбежно повышаться в связи с ограниченностью их запасов на земле.
Кроме того, время сопротивления продуктам детонации для обоих пыжей составляет порядка 7 мс (миллисекунд), в связи с чем разработку конструкций пыжей с большим сопротивления следует считать вполне целесообразной, т.к. это будет способствовать экономии ВВ и уменьшению загрязнения окружающей среды токсичными газами.
Известно устройство для забойки шпуров (А.с. СССР №1536954), включающее цилиндрический корпус, выполненный из двух односкатных клиньев, прилегающих друг к другу плоскостями скатов. Клинья скреплены между собой с помощью срезных пружинящих элементов, установленных в кольцевых пазах. Плоскости скатов могут быть покрыты антифрикционным материалом. Клинья изготавливают методом литья или штамповки из металла, пластмассы или композиционных материалов.
Недостатками указанного устройства, принятого нами в качестве прототипа, являются: его конструктивная сложность, предопределяющая высокую трудоемкость его изготовления, большой ассортимент комплектующих материалов и деталей предопределяет высокую стоимость изделия. Использование указанного устройства в условиях угольных шахт приведет к разубоживанию угольной массы несгораемым балластом, что недопустимо при его экспортных поставках на международный рынок.
Задачами изобретения являются: повышение эффективности буровзрывных работ на угольных шахтах за счет уменьшения трудоемкости процессов изготовления пыжей и соответственно их себестоимости, а также повышения качества отбиваемого угля за счет снижения его разубоживания, а также разработка забойного пыжа упрощенной конструкции, пригодной для заряжания шпуров в автоматическом режиме соответствующими роботами.
Задача решается тем, что забойный пыж выполнен из углепласта.
Действительно, предлагаемое техническое решение позволяет организовать поточное производство пыжей на высокопроизводительном штамповочном оборудовании с исключительно низкими трудозатратами с использованием недефицитного сырья - мелкого угля. Его сырьевая база в Кузбассе практически неограниченна и сосредоточена в отвалах обогатительных фабрик.
Утилизация мелкого угля положительно скажется на экологической обстановке Кузбасса.
Углепласт в своем составе содержит 74,8 массовых долей мелкого угля, скрепленного фенолоформальдегидной смолой холодного отверждения СФЖ-3032 (20,6 массовых долей) и отвердителем в объеме 4,6 массовых долей водного раствора технической бензосульфокислоты.
Производство углепласта было освоено в НПО «Прокопьевскгидроуголь» (Кузбасс) для изготовления тюбинговой крепи восстающих горных выработок (см. В.В. и др. Полимерные композиционные материалы в горном деле. М.: Недра, 1988, с.187-189).
Углепласт имеет следующие физико-механические характеристики: Плотность 1,15-1,2 г/куб.см, предел прочности на сжатие 25-40 МПА, при растяжении 4МПа, изгибе 5,8 МПа.
Фенолоформальдегидная смола относится к категории трудносгораемых материалов, т.е. практически негорюча.
Как видно из характеристики, плотность углепласта в 6,4-6,5 раза меньше плотности стали (7,7-7,9 г/куб.см), а это значит во столько же раз снижается трудоемкость по доставке забоечного материала в шахту к месту производства буровзрывных работ. Отметим, что сам процесс доставки углепластовых пыжей в шпур не представляет трудностей, т.к. он подобен процессу ввода патронированного ВВ в шпур. В перспективе операции ввода патронированного ВВ и забойных пыжей в шпур могут быть возложены на специальные роботизированные аппараты, что несомненно повысит производительность и безопасность буровзрывных работ. Отметим также, что использование углепластовых пыжей никоим образом не ухудшает качество отбиваемого угля, т.к. углепласт - это практически тот же уголь.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез углепластового пыжа; на фиг.2 изображен продольный разрез канала заряда ВВ, в котором размещен заряд ВВ и забойка из углепластовых пыжей; на фиг.3 представлен узел 1 фиг.2, поясняющий принцип работы газового затвора; на фиг.4 представлен узел 2 фиг.2, поясняющий схему уплотнения канала шпура с помощью кольца из упругого материала.
Забойный пыж из углепласта представляет собой шашку 1 цилиндрической формы, в торце которой выполнено конусообразное или сферообразное углубление 2 и поперечные кольцевые канавки 3. Пыж или пыжи помещаются в шпур после шашек 4 взрывчатого вещества, при этом торцы пыжей с углублениями 2 ориентированы в сторону заряда ВВ. В канавку или канавки последнего запирающего пыжа помещают кольца 5 из упругого негорючего материала, например из негорючей резины или базальтового шнура.
Забойный пыж работает следующим образом. После подрыва заряда 4 ВВ происходит резкое возрастание давления продуктов детонации, которые, воздействуя на стенки конусообразной части 2 пыжа 1 в направлении нормали к поверхности конуса, обеспечивают разворот кромок пыжа и их расклинивание в канале шпура. Газы, прорвавшиеся в закромочное пространство, двигаются по щелевому каналу вдоль шпура и попадают в пространство поперечных кольцевых канавок 3, где происходит их расширение, в результате чего образуется вихревой поток обратной направленности газов, создающих дополнительное гидравлическое сопротивление газам на данном участке, препятствующих их утечке. Установка в крайней канавке 3 запирающего пыжа упругого кольца 5 из негорючего материала способствует дополнительной герметизации шпура, а также удержанию гирлянды шашек от выпадения их из шпура, имеющего уклон в сторону забоя.
Реализация предлагаемого решения позволит повысить эффективность буровзрывных работ на угольных шахтах за счет уменьшения трудоемкости процессов изготовления пыжей из недефицитного мелкого угля, а также повышения качества отбиваемого угля за счет снижения его разубоживания негорючим балластом.
Забойный пыж шпурового заряда, включающий твердое тело цилиндрической формы, на боковой поверхности которого в плоскости, перпендикулярной оси пыжа, выполнены кольцевые канавки, отличающийся тем, что твердое тело пыжа выполнено в виде единой монолитной структуры из материала, содержащего 74,8 массовых долей мелкого угля - штыб, шлам, скрепленного фенолоформальдегидной смолой холодного отверждения СФЖ-3032 в количестве 20,6 массовых долей и отвердителя в объеме 4,6 массовых долей водного раствора технической бензосульфокислоты.
