Способ формирования кумулятивного заряда

(51) 42 3/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ эффект кумулятивного взрыва, уменьшить расход ВВ. Взрыв каждого кумулятивного заряда приводит к концентрированию энергии взрыва в массиве породы, и увеличивает его дробление. Таким образом, повышается эффективность использования энергии взрыва для отбойки руды и породы. Параболическая полость фокусирует волны и газодинамические струи и отражает их в сторону основания, тем самым создает кумулятивный эффект. Таким образом,возникает преимущественное направление распространения энергии взрыва. Параболические полости располагаются перпендикулярно оси скважины с вершинами на оси, а основания направлены к стенкам скважины или в сторону откоса уступа, или в сторону массива.(72) Цой Самен Байысбеков Шыныбай Байысбекович Ниязова Шамсинур Валиевна Цой Лариса Саменовна(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КУМУЛЯТИВНОГО ЗАРЯДА(57) Изобретение относится к рудной промышленности и применяется как при добыче руд, так и при проведении горных выработок. Введение в каждый участок заряда в скважине параболических полостей позволяет увеличить свободную поверхность заряда, использовать 21032 Изобретение относится к рудной промышленности и применяется как при добыче руд, так и при проведении горных выработок. Известен способ А.с. СССР 1533451 опубл. 20.10.96 Бюл.29, МКИ 423/04, который осуществляется следующим образом бурят скважину, заряжают ее ВВ с одновременным введением полых конусов, соединенных попарно с общим основанием. При этом вершины этих конусов смещают относительно вертикальной оси симметрии скважины. От сдвоенных конусов образуется два встречных потока продуктов взрыва,усиленных действием эффекта аккумуляции. При фокусировании энергии кумулятивных потоков от таких конусов образуется газодинамическая струя,направленная перпендикулярно оси скважины,способствующая усиленному разрушению пород в месте концентрации газа. Заряжение скважины производят в следующем порядке. В скважину опускают детонирующий шнур с боевиком, затем засыпают в нее ВВ и опускают полый конус, соединенный с основанием, и снова засыпают порцию ВВ и т.д. В процессе зарядки полые конусы опускают вне зависимости от положения детонирующего шнура. Центрирование сдвоенных полых конусов осуществляется за счет выступов и хвостового оперения. Далее оставляется воздушный промежуток и снова засыпается ВВ,опускается на детонирующем шнуре боевик,опускают сдвоенный конус соединенный основанием, и засыпают следующую порцию ВВ и т.д. В конце зарядки засыпают забойку. Диаметр полых конуса по их основанию изготавливают на 40-50 мм меньше диаметра скважины. В основу этого способа положена идея о возможности более эффективного в сравнении с известным управления действием взрыва за счет расположения сдвоенных полых конусов с общим основанием и размещения их в массе ВВ с интервалом. При инициировании такого заряда детонационные волны распространяются по длине скважины в виде удлиненного эллипса, с некоторым отставанием сфокусированная кумулятивная энергия от полых конусов с общим основанием создает дополнительный толчок(удар) перпендикулярно оси скважины. Таким образом, за короткий промежуток времени горные породы вокруг скважины подвергаются ударным воздействиям от обычной детонации и кумулятивного эффекта, создавая суперпозицию в напряженном массиве. Преимущество от других способов заряжения - использование эффекта кумуляции заряда с помощью полых сдвоенных конусов,вводимых в заряд. Недостатки приведенного способа 1. Фокусирование энергии кумулятивных потоков не происходит, так как конические поверхности не имеют фокуса. 2. Встречные потоки продуктов взрыва могут,как и увеличивать энергию, так и гасить энергию взрыва. Во втором случае выход энергии взрыва в направлении перпендикулярном оси скважины ослабляется. 2 3. Не используется эффект увеличения поверхности заряда. Задачей изобретения является увеличение эффекта использования энергии взрыва для уменьшения выхода негабарита взорванной горной породы,уменьшения расхода ВВ. Путем концентрирования энергии взрыва обеспечивается требуемая степень дробления отбитой руды и максимальный объем отбитой руды при минимальном расходе ВВ. Задача изобретения решается за счет выбора формы полости и их определенного расположения внутри заряда. Существуют такие формы поверхности, которые имеют фокус и способны фокусировать и направлять газодинамические струи. Значительно увеличивается эффект кумулятивного взрыва за счет выбора параболической формы полости в заряде. Коэффициент измельчения увеличивается в два и более раз за счет дифференцирования энергии взрыва каждого участка кумулятивного заряда и увеличения ее поверхности. Достигается экономия расхода ВВ за счет введения полых полостей в заряд. Скважинный заряд (фиг.1) состоит скважины 1,заряда 2, детонирующего шнура 3 с боевиком 4,полых параболических полостей 5, воздушных промежутков 6, забойки 7. Способ осуществляется следующим образом в пробуренную горизонтально скважину 1, опускают детонирующий шнур 2 с боевиком 3, засыпают 4050 кг ВВ и горизонтально опускают параболическую полость с основанием в сторону стенки скважины 1, и снова засыпают порцию ВВ 4. Далее, как обычно принято, оставляется воздушный промежуток и снова засыпается ВВ 4,опускается на детонирующем шнуре 2 боевик 3, и засыпают следующую порцию ВВ и т.д. В конце зарядки в скважину 1 засыпают забойку 7. Высота полости составляет 100 мм при диаметре скважины 250 мм. Кумулятивная полость может быть направлена в сторону откоса (фиг.1), или поочередно, в шахматном порядке, как в сторону откоса, так и в сторону массива (фиг.2). Кумулятивная струя направляется из параболической полости в массив. Тогда коэффициент измельчения взорванной массы будет увеличен по сравнению с обычным способом взрывания. В целом заряженная скважина представляет собой массивный заряд с кумулятивными полостями, расположенными с определенным интервалом. Эти полости выполняются в виде параболоидов вращения и расположены в определенном порядке. При многорядном взрывании скважин предлагается расположить кумулятивные полости в первом и в последнем рядах по первому способу, а в средних рядах - по второму способу. Выбрав кумулятивное взрывание скважинных зарядов можно добиться концентрации энергии в 21032 сторону уступа и увеличить степень дробления отбиваемой руды. Кумулятивные полости можно располагать в трех позициях 1 - в сторону откоса, 2 - в сторону массива 3 - чередованием и в ту и другую сторону. Преимущества предлагаемого способа состоит в том, что, во-первых, сокращается расход ВВ, равная объему параболоидов, во-вторых, энергия взрывной волны усиливается в сторону выемки, так как геометрическая поверхность параболической формы способна фокусировать отраженные волны, втретьих, увеличивается эффективность взрыва ВВ за счет увеличения поверхности заряда. Заряд с большей поверхностью обладает большей энергией,потому что химическая реакция протекает более полно. Такой заряд при взрыве способен возбуждать в породе ударную волну большей интенсивности и энергии. Дополнительное усиление происходит за счет создания кумулятивных зарядов. Этим достигается дифференцированное изменение объемной концентрации энергии ВВ по всей длине скважины, если расположить параболоиды в ряд по всей длине скважины. Параболоид фокусирует энергию взрыва и создает дополнительный толчок перпендикулярно к стенке скважины в сторону к полости. Дополнительные толчки создают эффект импульсных ударов на взрываемую породу. Рудная масса вокруг скважины подвергается воздействию от обычной детонационной волны и от кумулятивного эффекта, создающего усиление энергии. Этим увеличивается время действия волн напряжений на массив, что приводит к равномерному гранулометрическому составу дробленной руды, так, например, расположение кумулятивных полостей в шахматном порядке в ряду скважин увеличивает степень дробления всей массы отбиваемой руды. Пример Размер параболической полости определены расчетным путем. Исходные данные диаметр скважины 250 мм, давление на фронте детонационной волны 10710398 МПа 10,5103 МПа (аммонит ПЖВ 20), средняя скорость детонации в активной зоне 3880 м/с (табл.5, с 25), глубина скважины 18 м,забойка составляет 5 м, перебур составляет 3-4 м,активная часть скважины 10 м. Детонационная волна оказывает давление по всем направлениям одинаково. Давление продуктов детонации в полости и по всей длине скважины имело бы величину одного порядка, прежде чем ударная волна достигнет свободного конца забойки и начнется выброс ее из скважины. Высота параболоида(х) ограничивается радиусом скважины/2, ордината у зависит от радиуса и высоты параболоида . Фокус параболы 2, равен 56,2 мм. Он составляет примерно одну третью часть диаметра скважины. Высота параболического конуса составляет 100 мм. Удельный расход ВВ на Джезказганском руднике составляет в среднем 0,560 кг/м 3. Средняя масса сплошного заряда в скважине диаметром 250 мм составляет 672 кг. Воздушных промежутков высотой 0,5 м три. Забойка высотой 7 м. В параболоид входит примерно 1,2 кг ВВ. Если засыпается заряд 4 раза, то расход ВВ на одну скважину уменьшится в 4,8 кг. Если при одном взрыве используетсяскважин, то расход ВВ уменьшится 4,8 кг. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ формирования кумулятивного заряда,включающий бурение скважины, заряжение ее ВВ с одновременным введением полостей отличающийся тем, что полости имеют форму параболоидов расположенных перпендикулярно к оси скважины, основания полостей прилегают в шахматном порядке к стенкам скважины в сторону откоса уступа, либо в сторону рудного массива, а вершины располагаются на оси скважины.