скважинный заряд

Формула изобретения

Скважинный заряд, включающий колонку взрывчатого вещества, рассредоточенного на части инертными прослойками, и забойку, отличающийся тем, что прослойки для рассредоточения заряда выполнены в виде дискретно-инертных промежутков, при этом верхняя часть промежутка выполнена из кускового материала, а нижняя выполнена из гофрированного материала, причем забойка выполнена также дискретно-инертной, нижняя часть - гофрированной, верхняя - кусковой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, конкретно к взрывным работам на открытых горных работах.

Известен скважинный заряд, включающий колонку взрывчатого вещества (ВВ), рассредоточенного воздушными промежутками, и инициаторы взрыва (см.: Друкованный М.Ф и др. Справочник по буровзрывным работам. - М.: Недра, 1976 с.273).

Недостатком данного технического решения является то, что для создания воздушных промежутков необходимы специальные устройства, размещение которых в скважине весьма трудоемко.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является скважинный заряд (см. Кутузов Б.Н. Взрывные работы. - М.: Недра, 1988, с.214-217), включающий колонку взрывчатого вещества, рассредоточенного на части инертными прослойками и забойку.

Недостатком данного технического решения является то, что инертные промежутки не обеспечивают равномерного распределения продуктов взрыва по длине скважины. Конструкция заряда с такими промежужами не позволяет эффективно управлять качеством дробления горной массы, так как механизм воздействия на массив инертных промежутков имеет локальный характер и не обеспечивает дальнейшее снижение выхода некондиционных крупных и мелких фракций.

Единый технический результат предлагаемого технического решения - повышение качества дробления массива за счет перераспределения энергии взрыва и газообразных продуктов по длине скважинного заряда.

Единый технический результат достигается тем, что в известном скважинном заряде, включающем колонку взрывчатого вещества, рассредоточенного на части инертными прослойками, и забойку, отличающийся тем что прослойки для рассредоточения заряда выполнены в виде дискретно-инертных промежутков, при этом верхняя часть промежутка выполнена из кускового материала, а нижняя выполнена из гофрированного материала, причем забойка выполнена также дискретно-инертной, нижняя часть - гофрированной, а верхняя - кусковой.

Наличие гофрированной и кусковой частей в инертном прослойке обеспечивает создание инертно-пористого дискретного промежутка между частями колонки ВВ скважинного заряда.

Выполнение верхней части промежутка из кускового материала, а нижней части промежутка и забойки из гофрированного, позволяет в процессе движения продуктов детонации формировать криволинейную вогнутую поверхность нижней кусковой части забойки и промежутка, а также обеспечивает расклинивающее действие переуплотненного кускового материала.

Выполнение забойки дискретно-инертной с нижней частью гофрированной, а верхней - кусковой, приводит к ограничению верхней части колонки взрывчатого вещества снизу кусковым материалом, а сверху - гофрированным материалом.

Ограничение верхней части колонки взрывчатого вещества снизу кусковым материалом прослойки обеспечивает создание пульсирующего давления продуктов детонации в нижней части скважины и за счет многократного импульсного нагружения породы способствует повышению качества дробления и снижению выхода мелких фракций.

Ограничение верхней части колонки взрывчатого вещества сверху гофрированным материалом позволяет сократить длину забойки, сформированной из кускового материала, тем самым значительно уменьшить зону нерегулируемого дробления, которая характеризуется увеличенным входом негабаритных фракций, избегая при этом образования мелких некондиционных фракций.

Конструкция скважинного заряда с дискретным промежутком обеспечивает удлинение квазистического действия взрыва и перераспределение энергии поглощения части кинетической операции в зоне гофрированной (пористой) части дискретного промежутка.

Предлагаемый скважинный заряд поясняется чертежом, где изображен вертикальный разрез скважины, в которой формируется заряд.

Формирование скважинного заряда осуществляется следующим образом. В пробуренную в массиве скважину 1, в ее донную часть, засыпают порцию гранулированного взрывчатого вещества и размещают боевик 2 с помощью детонирующего шнура (ДШ) 3, затем досыпают порцию ВВ, образуя одну (нижнюю) часть 4 заряда, на которой для изоляции размещают пыж 5. Затем над изолированной пыжом 5 частью 4 заряда размещают гофрированную часть 6 дискретно-инертного промежутка, на гофрированной части дискретно-инертного промежутка 6 размещают кусковую часть (крошку) 7 дискретно-инертного промежутка Далее, размещают порцию ВВ и устанавливают боевик 8 с помощью ДШ 9, затем досыпают следующую порцию ВВ, образуя верхнюю часть 10 колонки ВВ. На последней части колонки ВВ 10 размещают гофрированную нижнюю часть 11 забойки. На гофрированной части забойки 11 размещают кусковую часть забойки (крошку) 12. Таким образом, в зависимости от свойств горных пород осуществляют рассредоточение колонки ВВ.

Гофрированную часть 6 дискретно-инертного промежутка и нижнюю часть забойки 11 формируют из инертных материалов, например из пакета пропиленовых мешков (2-3 шт.), которые перетягивают стяжкой, после чего досылают в скважину 1. При этом линейные размеры гофров не должны превышать диаметра скважины 1. В процессе размещения кусковой части 7 дискретно-инертного промежутка и забойки 12 крошка заполняет зазор между гофрированной частью 6 дискретно-инертного промежутка, гофрированной частью 11 забойки и стенками скважины 1, а также между гофрами, оседая на гофрах под углом естественного откоса, характерного для данного типа материала кусковой части 7 дискретно-инертного промежутка и забойки 12.

Скважинный заряд работает следующим образом. После подачи взрывного импульса инициатору (боевику) 8 посредством ДШ 3 происходит детонация взрывчатого вещества верхней части заряда 10, что приводит к резкому возрастанию давления продуктов детонации в зарядной полости скважины 1. Газы взрыва воздействуют на торец гофрированной части 11 забойки, деформируя ее, инертный материал, заполняющий зазор между гофрированной частью 11 забойки 12 и стенками скважины, вовлекается в движение. При этом происходит уплотнение инертного кускового материала забойки 12 и увеличение сил трения как между частицами инертного материала, так и между инертным материалом и стенками скважины (Миндели Э.О. и др. Забойка шпуров. - М.: Недра 1967, с. 60). Одновременно происходит уплотнение и перераспределение oт периферии к центру заключенного между гофр кускового материала 12, при этом концы гофр зажимаются между кусковым материалом (крошкой) 12. В результате происходит формирование инертно-пористого слоя, состоящего из кускового и гофрированного материала 11, за счет опережающей деформации инертно-пористого слоя, гофрированной части 11 забойки формируется криволинейная вогнутая поверхность забойки.

Продукты детонации воздействуют на криволинейную вогнутую поверхность забойки, по нормам к ней обеспечивают расклинивающее действие переуплотненного кускового материала на стенки скважины, что приводит к росту сил трения кускового материала о поверхность скважины и замедление вылета забойки из скважины.

Одновременно продукты детонации верхней колонки взрывчатого вещества 10 воздействуют на кусковую часть 7 дискретно-инертного промежутка, происходит уплотнение кускового материала и движение его в сторону гофрированной части 6 дискретно-инертного промежутка.

После подачи импульса к инициатору 2 посредством ДШ 9 происходит взрывание нижней части заряда 4. Аналогично, как и при взрыве верхней части заряда 10, происходит деформация гофрированной части 6 дискретно-инертного промежутка с образованием криволинейной вогнутой поверхности нижнего торца кусковой части 7 дискретно-инертного промежутка.

Противодействие продуктов детонации верхней част заряда 10 и нижней части заряда 4 через кусковой инертный прослоек 7 обеспечивает эффект пульсирующего давления продуктов детонации в нижней части скважины.

Увеличение времени запирания продуктов детонации в нижней части скважины cпocoбствует образованию газодинамического затвора с соответствующим усилением действия взрыва.

Данная конструкция скважинного заряда обеспечивает использование эффекта увеличения импульса взрывного нагружения массива за счет пульсирующею давления продуктов детонации при взрыве и приводит к снижению выхода переизмельченных и негабаритных фракций во взорванной горной массе.

Конструкция заряда прошла опробацию при отбойке трещиноватых доломитов Таензинского месторождения и обеспечила эффективное управление качеством дробления горных пород.