Скважинный заряд переменного диаметра для рыхления горных пород

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород. Конструкция заряжаемой скважины включает воздушную полость и сформированный над ней заряд переменного диаметра. Заряд содержит два закрытых с нижнего конца рукава из эластичного материала разной длины, размещенных один в другом, выполненные на заданную высоту ВВ. Внешний рукав выполнен размером, большим диаметра скважины, внутренний-верхний рукав выполнен размером, меньшим диаметра скважины, нижняя часть внутреннего рукава с зарядом лежит на верхней части нижнего заряда. Между внешним и внутренним рукавами формируется воздушная оболочка. Боевик размещают в верхней части нижнего заряда либо в нижней части верхнего заряда. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение высоты развала горной массы и уменьшение затрат при дроблении горных пород средней крепости. 4 ил.

 

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород.

Известно, что воздушный слой между зарядом и стенками зарядной полости позволяет уменьшить долю энергии взрыва на пластические деформации и переизмельчение породы вблизи заряда и за счет этого увеличить долю энергии на разрушение и выброс большего объема горной породы /1/. Известна также способность скважинных зарядов с воздушной подушкой в нижнем торце заряда увеличивать дальность отброса горной массы от остающегося целика массива горных пород и снижать высоту развала при качественной проработке подошвы до уровня забоя скважин /2/. Это позволяет увеличивать высоту уступа при взрывном рыхлении скальных горных пород, вынимаемых экскаваторами типа обратная лопата.

Известно также устройство для создания рассредоточенных зарядов и образования воздушных промежутков в скважинах, включающее закрытый с нижнего конца рукав из эластичного материала с грузом, которое снабжено жестким кольцом и воронкой из эластичного материала, нижнее основание которой соединено с верхним концом рукава, а жесткое кольцо вмонтировано в верхнее основание, при этом диаметры рукава и жесткого кольца выполнены превышающими диаметр скважины, соответственно, на 10-20 мм и 150-250 мм; рукав и воронка изготовлены из тканого полипропилена; устройство содержит, по крайней мере, два рукава разной длины с воронкой и жесткими кольцами, размещенными один в другом /3/. С его помощью можно сформировать заряд с воздушными промежутками в заданном месте.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение высоты развала горной массы и уменьшение затрат при дроблении горных пород средней крепости.

Поставленная задача достигается тем, что конструкция заряжаемой скважины включает воздушную полость, сформированный над ней заряд переменного диаметра, заряд содержит два закрытых с нижнего конца рукава из эластичного материала разной длины, размещенных один в другом, выполненные на заданную высоту ВВ, причем внешний рукав выполнен размером, большим диаметра скважины, боевик, согласно изобретению, внутренний (верхний) рукав выполнен размером, меньшим диаметра скважины, нижняя часть внутреннего рукава с зарядом лежит на верхней части нижнего заряда, при этом между внешним и внутренним рукавами формируется воздушная оболочка; боевик размещают в верхней части нижнего заряда либо в нижней части верхнего заряда.

На фиг. 1 схематично изображена конструкция заряжаемой скважины с зарядом переменного диаметра с размещением боевика в верхней части нижнего заряда; на фиг. 2 - выполнение верхнего рукава ступенчатого диаметра с размещением боевика в верхнем заряде; на фиг. 3 - развал горной массы при взрывании обычных сплошных зарядов; на фиг. 4 - развал горной массы при взрывании скважинных зарядов переменного диаметра.

Конструкция заряжаемой скважины с зарядом переменного диаметра состоит из нижнего заряда 1, размещенного над воздушной полостью 2 в рукав 3 размером, большим диаметра скважины 4, и верхнего заряда 5, размещенного в рукав 6 размером, меньшим диаметра скважины 4 с образованием воздушной оболочки 7 между рукавами 6 и 3 и стенками скважины 4; над зарядом 5 в рукаве 6 размещена забойка 8.

Скважинный заряд переменного диаметра формируют следующим образом.

Вначале в скважину 4 опускают рукав 3 размером больше диаметра скважины 4 на 15-20 мм, который с помощью воронки 9 закрепляется в устье скважины 4 так, что под ним остается воздушная полость 2 заданной высоты. После этого засыпкой в рукав 3 взрывчатого вещества (ВВ) формируют нижний заряд 1 на заданную высоту и размещают в его верхней части боевик 10 на проводнике инициирующего импульса 11. При формировании нижнего заряда 1 рукав 3 расширяется и распирается в стенки скважины 4. Этим обеспечивается плотный контакт нижнего заряда 1 со стенками скважины 4 и передача массы вышележащего ВВ нижнего заряда на стенки скважины 4, что, с одной стороны, снимает нагрузку с рукава 3, с другой - обеспечивает передачу всей энергии заряда на дробление горных пород.

Завершив формирование нижнего заряда 1, внутрь рукава 3 до контакта с нижним зарядом 1 опускают рукав 6 размером, меньшим диаметра скважины 4, помещая его воронку 12 в воронку 9. Затем засыпают ВВ в рукав 6 и формируют на заданную высоту верхний заряд 5, при этом между рукавами 6 рукавом 3 и стенками скважины 4 образуется воздушная оболочка 7. Над верхним зарядом 5 в рукаве 6 размещают забойку 8. Опора рукава 6 на нижний заряд 1 предохраняет его от возможного обрыва за счет массы верхнего заряда 5 и забойки 8.

Для снижения нагрузки на рукав 6 его на длине забойки можно выполнить диаметром, большим диаметра скважины, передавая тем самым вес забойки 8 на стенки скважины 4. Кроме того, при этом улучшается запирающее действие забойки исключением воздушной оболочки 7 в районе забойки.

Размещение боевика 10 в нижней части верхнего заряда 5 упрощает зарядку, сохраняя принципиальную сущность механизма детонации скважинного заряда переменного диаметра.

Скважинный заряд переменного диаметра при рыхлении горных пород работает следующим образом.

После детонации боевика 10 детонационная волна распространяется по нижнему заряду 1 вниз, к воздушной полости 2, и вверх, к верхнему заряду 5, возбуждая в нем детонационную волну, распространяющуюся вверх, к забойке 8. Механизм передачи в горную породу энергии взрыва от нижнего заряда 1 и верхнего заряда 5 различен, но в обоих случаях он способствует снижению доли энергии на пластические деформации горной породы вблизи заряда и увеличению длительности воздействия продуктов взрыва на массив горных пород, увеличивая долю энергии на дробление и перемещение пород от откоса уступа.

Установлено /4/, что ударная волна, распространяющаяся по воздушной полости в нижнем торце заряда, достигнув забоя скважины, отражается от него, а давление на фронте отраженной волны возрастает на порядок, что способствует улучшению проработки подошвы уступа. Кроме того, увеличивается продолжительность действия продуктов взрыва на стенки скважины при снижении их пикового давления. Оптимальная длина воздушной полости составляет 0,25-0,35 длины скважинного заряда. Тогда длина нижнего заряда может составлять, например, 4 м при длине воздушной полости 1 м. Конкретные параметры длины воздушной полости и нижнего заряда подбирают опытным путем, исходя из условий предприятия.

Благодаря воздушной оболочке у верхнего заряда 5 продукты взрыва расширяются в большем объеме, что позволяет снизить пик их давления, кроме того, отсутствие прямого контакта заряда с горной породой также снижает долю энергии на переизмельчение горной породы вблизи заряда и за счет этого увеличивает долю энергии на разрушение и выброс большего объема породы. Воздушная оболочка у заряда служит как бы компенсатором, растягивающим во времени нарастающее давление и уменьшающим его, а также увеличивающим время воздействия газов взрыва на разрушаемую породу, и одновременно снижает расход ВВ /1/. Длину и диаметр верхнего заряда также подбирают опытным путем, исходя из условий предприятия.

Пример выполнения заявляемого технического решения рассмотрим на опыте работы разреза «Буреинский-2», где обычные скважинные заряды сплошной конструкции диаметром 220-250 мм в песчаниках крепостью f=4-6 при поскважинном взрывании системой ИСКРА приводили к формированию высоты развала взорванной горной массы вдвое больше высоты уступа (фиг. 3). А при работе обратных лопат, на которые переходит большинство горных предприятий, предпочтителен пониженный развал горной массы.

На фиг. 4 представлен развал горной массы, полученный при взрывании скважинных зарядов переменного диаметра по той же сетке скважин 6×6 м со следующими параметрами: диаметр скважины 250 мм (вместимость Граммонита М - 52 кг/м), глубина скважин - 12 м, высота воздушной подушки -1 м, высота нижнего заряда - 4 м, высота верхнего заряда - 4 м, диаметр верхнего заряда 160 мм (вместимость Граммонита М - 32 кг/м), длина забойки - 3 м. Как видно на фиг. 4, развал горной массы практически не превысил высоты уступа. Экскаватор выбрал горную массу по отметке забоев скважин (перебур не понадобился). Снижение расхода ВВ за счет отказа от перебура и уменьшения диаметра верхнего заряда составило 132 кг по каждой скважине или 0,5 кг/м3.

Таким образом, заявляемая конструкция заряжаемой скважины позволяет решить поставленную техническую задачу за счет снижения высоты развала горной массы практически вдвое и уменьшения расхода ВВ в среднем на 25-30%.

Источники информации

1. Мельников Н.В., Марченко Л.Н. К вопросу о работе и механизме действия взрыва в твердых средах // Сб. Взрывное дело №45/2. М.: Госгортехиздат, 1960. - С. 5-19.

2. Шевкун Е.Б., Лещинский А.В., Добровольский А.И., Галимьянов А.А. Совершенствование взрывных работ на разрезе «Буреинский-2» ОАО «Ургалуголь» // Уголь. 2014, №1. С 11-14.

3. Патент Российской Федерации на полезную модель №46299, МПК Е21С 2005.

4. Жунусов К. Отбойка скальных пород зарядами с воздушной подушкой / Алма-Ата, «Наука» КазССР, 1979, 120 с.

Конструкция заряжаемой скважины включает воздушную полость, сформированный над ней заряд переменного диаметра, заряд содержит два закрытых с нижнего конца рукава из эластичного материала разной длины, размещенных один в другом, выполненные на заданную высоту ВВ, причем внешний рукав выполнен размером, большим диаметра скважины, боевик, отличающаяся тем, что внутренний-верхний рукав выполнен размером, меньшим диаметра скважины, нижняя часть внутреннего рукава с зарядом лежит на верхней части нижнего заряда, при этом между внешним и внутренним рукавами формируется воздушная оболочка; боевик размещают в верхней части нижнего заряда либо в нижней части верхнего заряда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при заряжании вертикальных или крутонаклонных сухих и обводненных скважин взрывчатым веществом, а также при необходимости размещения в скважинах каких-либо сыпучих или жидких веществ, упакованных в рукава.

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ формирования в рукав короткой комбинированной забойки взрывных скважин послойно, включающий формирование нижней засыпной части из инертных мелкодисперсных материалов высотой 1-2 диаметра скважины над воздушным промежутком и верхней комбинированной части, заполненной элементами каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины.

Изобретение относится к горной промышленности. Способ определения рационального удельного расхода ВВ включает производство массового взрыва, размещение экскаватора на блоке, определение рационального значения удельного расхода ВВ по формуле qp=f·Δq, кг/м3, выполнение черпания и разгрузки горной массы в транспортный сосуд.

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к способам взрывания на открытых разработках слоистых массивов горных пород с нижним менее прочным слоем породы и верхним более прочным слоем.

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ формирования короткой комбинированной забойки включает формирование нижней засыпной части из инертных мелкодисперсных материалов высотой 1,5-2 диаметра над воздушным промежутком и формирование на нижнюю засыпную часть верхней части из элементов каменного материала на высоту 0,5-1,5 диаметра скважины.

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин включает формирование нижней засыпной части из инертных мелкодисперсных материалов высотой 1,0-1,5 диаметра скважины над воздушным промежутком и формирование на неё верхней части - слоя из элементов каменного материала, на высоту 0,5-1,5 диаметра скважины, для чего на нижнюю засыпную часть опускают транспортный контейнер с элементами каменного материала размером 0,2-0,7 диаметра скважины, разгружают его и удаляют из скважины.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для механизированного заряжания шпуров и скважин непатронированными взрывчатыми веществами, преимущественно в подземных горных работах.

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.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при пневматическом заряжании шпуров и скважин гранулированными взрывчатыми веществами. Способ включает прием акустического сигнала, его усиление, фильтрацию, регистрацию и сравнение.
Изобретение относится к горному делу, в частности к взрывным работам на горячих массивах, и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при открытой разработке полезных ископаемых.
Изобретение относится к области горного дела, в частности к способам заряжания взрывных скважин, и может быть использовано на подземных горных работах при разработке месторождений полезных ископаемых. Способ заряжания эмульсионным взрывчатым веществом (ЭВВ) заключается в том, что ЭВВ изготавливают в процессе заряжания путем смешивания эмульсии с газогенерирующей добавкой (ГГД) перед подачей смеси в скважину. При этом эмульсию и газогенерирующую добавку подают без смешения к смесителю по одному зарядному шлангу в виде коаксиального потока, в котором наружный кольцевой слой формируют из газогенерирующей добавки и используют для снижения внутреннего сопротивления центрально формируемого потока эмульсии при его движении в зарядном шланге. Смеситель, предназначенный для смешивания эмульсии и ГГД, размещают в непосредственной близости от устья заряжаемой скважины. Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в повышении эффективности использования ЭВВ за счет исключения разбавления эмульсии в процессе ее транспортирования по зарядному шлангу, проложенному по горным выработкам к смесителю.

Изобретение относится к строительству и горному делу, может быть использовано при разделке негабаритов, разборке сооружений, отделении каменных блоков от массива при добыче строительного камня и кристаллического сырья и т.д. Способ невзрывного разрушения горных пород включает заполнение скважин невзрывчатым разрушающим средством с оставлением в устье скважины свободного пространства для размещения запирающего устройства, включение в состав невзрывчатого разрушающего средства ускорителя действия. Высота оставленного в устье скважины свободного пространства - три диаметра скважины. Затем в скважину засыпают пенополистирол на высоту 0,5 диаметра скважины, а на него устанавливают запирающее устройство высотой 2.5 диаметра скважины, выполненное в виде полого цилиндра. Внутрь цилиндра и в зазор между цилиндром и стенками скважины заливают суспензию невзрывчатого разрушающего средства с ускорителем действия. Запирающее устройство выполнено в виде металлического цилиндра с несколькими рядами выступов снаружи в нижней части и продольными прорезями. Металлический полый цилиндр в верхней части на длине 0,1 диаметра и в нижней части на длине 0,3 диаметра имеет толщину стенок, втрое большую, чем по остальной длине. Цилиндр разрезан снизу на 80% длины вдоль образующих цилиндра не менее чем на четыре лепестка одинакового размера. Изобретение позволяет повысить эффективность невзрывного разрушения горных пород за счет запирания НРС в скважине запирающим устройством многоразового использования. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к производству патронов предохранительных взрывчатых веществ. Способ изготовления патрона взрывчатого вещества с герметичным устройством ввода капсюля-детонатора заключается в герметизации одного из торцов трубчатой оболочки из полимерного материала, заполнении ее полости со стороны открытого торца эмульсионным или водногелевым промышленным взрывчатым веществом с последующей герметизацией открытого торца, а затем закрепляют капсюль-детонатор. Для трубчатой оболочки используют гибкий полимерный материал. Перед заполнением полости трубчатой оболочки из гибкого материала в эту оболочку со стороны открытого торца вводят штуцер дозирующего устройства и размещают оболочку со стороны ее герметизированного торца в стаканообразном элементе с упиранием этого торца в закрепленный на донной части этого элемента трубчатый шток. Затем производят заполнение полости трубчатой оболочки эмульсионным или водногелевым промышленным взрывчатым веществом, при котором происходит обхват стенкой трубчатой оболочки трубчатого штока для образования втянутой в полость оболочки выемки для последующего размещения в ней капсюля-детонатора. Изобретение позволяет повысить долговечность и надёжность сохранения свойств патрона. 3 н.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, к способам взрывного разрушения взрывания разнопрочных массивов. Способ включает бурение основных рассредоточенных и дополнительных укороченных скважин с кумулятивным эффектом, определение в процессе бурения контура в плане, отметок почвы и кровли крепких включений, размещение в основных и дополнительных укороченных скважинах зарядов взрывчатых веществ (ВВ), выполнение забойки и взрывание. При заряжании дополнительных укороченных скважин, на дно скважины опускают пенопластовый цилиндр, длину которого определяют по формуле, затем опускают конус, диаметром, равным диаметру скважины с углом вершины от 90° до 30°, при этом высоту конуса определяют по формуле, далее закладывают заряд ВВ, количество которого рассчитывают по формуле. Взрывание рассредоточенных зарядов ВВ производят разновременно с опережающим короткозамедленным инициированием верхнего заряда. Взрывание заряда ВВ в дополнительных укороченных скважинах производят с короткозамедленным опережением от расположенных вблизи верхних рассредоточенных зарядов. Изобретение позволяет повысить эффективность использования энергии взрыва при дроблении крепких включений, залегающих в менее прочных породах. 1 ил.
Изобретение относится к производству взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано для заряжания взрывных скважин, шпуров, независимо от степени их обводненности, на открытых горных работах и на специальных взрывных работах, а также при строительстве. Способ формирования заряда ВВ заключается в получении комбинированного заряда из двух типов ВВ, которые располагаются концентрично друг другу. Для этого в заряжаемую выработку устанавливают трубу, затем пространство вокруг нее заполняют ВВ, делают забойку или нет, после чего заполняют трубу. При этом ВВ, располагаемое в центральной части заряда, имеет скорость детонации больше скорости детонации ВВ, расположенного в периферийной части (снаружи трубы). Концентричная конструкция заряда позволяет повысить эффективность взрыва, снизить экологическую нагрузку на окружающую среду, упростить и повысить безопасность операции заряжания. 7 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к производству взрывных работ для разрушения негабаритных блоков пород средней и ниже средней крепости. До начала проведения взрывных работ производят подготовку АС марки А: обработку ПАВом - нейтрализованным черным контактом (НЧК) в количестве 0.8-1.2% от массы АС и размешивают до тех пор, пока все гранулы не покроются тонким слоем ПАВ. Для получения диспергированной АС берут обработанную ПАВом аммиачную селитру и измельчают. В негабаритном блоке бурят укороченный шпур на глубину 0,2-0,25 высоты негабаритного блока. В пробуренный шпур помещают линейный инициатор (типа ДШ) и гранулированную АС, обработанную ПАВом, на всю глубину шпура. Над шпуровым зарядом размещают накладной заряд с обработанной измельченной АС дисперсностью 0,1-1 мм. Масса накладного заряда составляет 1-5 масс шпуровой части заряда, высота накладной части заряда не менее 0,4 его диаметра. Заряд может формироваться как в полиэтиленовом пакете, так и бумажной оболочке или насыпью. Производят подрыв заряда. В результате детонирования ДШ происходит взрыв в шпуровой части заряда, а от шпурового - подрыв накладной части заряда. Продукты детонации накладного заряда запирают продукты детонации шпурового заряда, тем самым удлиняя время импульсного нагружения на негабаритный блок, что способствует эффективному его разрушению. Изобретение позволяет повысить эффективность действия взрыва и снизить потери энергии. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород. В забоечной машине для формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин с каменным материалом, оборудованной гидравлическим грейфером-манипулятором и двумя бункерами с обогревом и вибрацией стенок, на днищах которых установлены пластинчатые питатели, выдающие забоечный материал, согласно изобретению, мелкодисперсный и крупнокусковый материалы размещены в разных бункерах, а выдаются на общую поворотную течку, шарнирно закрепленную в нижней части бункеров. Изобретение позволяет повысить производительность и снизить трудоемкость работ при формировании короткой комбинированной забойки скважин путем механизации процесса размещения забоечного материала. 3 ил.

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при взрывной подготовке слоистого породного массива к экскавации при открытой разработке полезных ископаемых. Способ включает получение геологической информации непосредственно на обнажении откоса уступа об элементах залегания горных пород, расчет параметров БВР и проектирование сетки скважин, бурение параллельных рядов скважин, заряжание их взрывчатым веществом с последующей забойкой, монтаж взрывной сети, короткозамедленное взрывание и отработку взорванных пород. Причем в зависимости от пространственного расположения напластований в массиве скважины бурят перпендикулярно или параллельно плоскости простирания напластований. Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение эффективности с рациональной степенью дробления массива горных пород перед экскавацией за счет формирования фронта волны напряжений вдоль напластований пород. 4 ил.
Изобретение относится к области формирования зарядов взрывчатых веществ (ВВ) в скважинах и может быть использовано при заряжании взрывных восстающих скважин, независимо от степени их обводненности, на подземных горных работах для добычи полезных ископаемых. Способ заряжания восстающих взрывных скважин, включающий расположение боевика в верхней части скважины с последующим заполнением скважины ВВ и формированием, или нет, забойки ниже ВВ. В верхней части скважины над боевиком создается дренажная полость, путем расположения в скважине заглушки с дренажной трубкой, при этом нижний конец трубки, после формирования заряда, располагается ниже заряда. Изобретение позволяет обеспечить устойчивость колонки заряда ВВ в условиях большого водопритока.

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к взрывной отбойке горных пород и руд. Способ разрушения горных пород и руд гидровзрывом включает бурение скважин, формирование зарядов ВВ, размещение в скважине зарядов ВВ в оболочке, заполнение водой зазора, инициирование и взрывание зарядов. Формирование рассредоточенных патронированных зарядов ВВ осуществляют вне скважины, укрепляют их на двух нитях детонирующего шнура, помещают заряд в оболочку, при этом в донной части скважины к нижнему патрону заряда крепят груз - металлический цилиндр, диаметр которого меньше диаметра скважины, оболочку заполняют водой. Изобретение позволяет повысить эффективность гидровзрывания, улучшить качество дробления горной массы и снизить расход ВВ. 1 ил.
Наверх