Устройство для разрушения горных пород высокочастотным взрывом

(51) 21 37/00 (2006.01) 421 3/04 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ кумулятивного потока и взрывание большей массы ВВ в единицу времени изменяет направление продуктов взрыва на 90 градусов фокусирует волны напряжения за пределами заряда. На воздушном промежутке время взрывного процесса замедляется,но на следующем участке заряда ВВ взрывной процесс возобновляется. Инициирование заряда от устья скважины создат каскадное взрывание заряда ВВ. При достижении взрывного процесса до донной части скважины ускоренный поток продуктов взрыва устремляется обратно вверх, поднимая и до разрушая горную массу. Ступенчатое фокусирование продуктов взрыва, взрывание большей массы ВВ в единицу времени, изменение направления взрыва,фокусирование волн напряжений за пределами заряда и обратное действие его взрывных газов от дна скважины к устью обеспечивают высокую частоту взрывному процессу.(76) Игбаев Тасбулат Монболович Данияров Нурлан Асылханович(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ВЗРЫВОМ(57) В работе изложен взрывной способ отбойки горных пород высокочастотным взрывом. Усиленно сфокусированный кумулятивный поток продуктов взрыва пробивает пустоту ускорителя и возбуждает взрыв заряда ВВ, находящегося вокруг объмной полоста ускорителя. Форма ускорителя обеспечивают фокусирование усиленного 23622 В качестве аналога приводится известное авторское свидетельство СССР 1362213 А 1 бюллетень 29 от 07.08.1988 г Способ взрывной отбойки горных пород М.Сатов. Где скважину заряжают россыпным ВВ, рассредоточенным на секции с промежутком цилиндрической и ступенчато-конической частей. Промежуток формируется из пенополистерола и направляется конической частью к боевику. При взрыве ступенчатая часть промежутка направляет ударную волну через цилиндрическую часть промежутка и снижает скорость ударной волны, способствует росту времени на концентрацию энергии, что не способствует улучшению степени дробления горных пород, ввиду слабой концентрации энергии взрыва на разрушающее действие. В качестве прототипа взят патент 1750336 на изобретение Скважинный заряд для разрушения скальных пород Игбаев Т.М. РФ, 1989 г. В том изобретении предусматривается бурение, заряжание взрывчатым веществом и размещение в нм полостей, выполненных в виде конусов, попарно соединнных основаниями,со смещнными противоположно направленными вершинами относительно вертикальной оси симметрии скважины, в каждом из которых расположены подобные конусы меньших размеров с зазорами по типу матршки. По данному изобретению при инициировании заряда с одной точки детонация,проходя через сдвоенный основаниями конус,создает в первом многократное фокусирование продуктов детонации, а во втором распределение продуктов детонации по заряду перпендикулярно поверхности образующей конуса. Но, ввиду того,что оба конуса имеют одинаковые геометрические размеры, поверхность второго не достаточна для обширной передачи энергии взрыва на разрушаемый массив. Задачей изобретения является повышение эффективности энергии взрыва заряда ВВ и улучшение степени дробления разрушаемой горной массы. Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе взрывания заряда ВВ,включающем скважину(шпур),взрывчатое вещество,рассредоточенное воздушными перегородками, детонирующий шнур с боевиком,полые объмные тела, состоящие каждый из двух конусообразных (полусферических, параболической формы) фигур вращения вокруг одной оси,соединнных основаниями трубчатой фигурой вогнутой во внутрь объмной образующей. Внутри одного из конусов со стороны боевика размещают дополнительные конуса по типу матршки для многократного фокусирования продуктов взрыва. В результате чего повышается использование потенциальной энергии взрыва и улучшается качество дробления горных пород путм увеличения в начале скорости продуктов взрыва, а затем площади возбуждения заряда в единицу времени по криволинейной поверхности и концентрации волн напряжений за пределами заряда в разрушаемом массиве. Сдвоенная полость в процессе взрыва 2 играет многоплановую роль. В многослойном (по типу матршки) конусе при взрыве боевика многократно сфокусированный в нм кумулятивный пест с большой скоростью пробивает пустоту объмной полости. Сконцентрированный кумулятивный поток возбуждает заряд,находящийся вокруг полости и одновременно,изменяя направление процесса возбуждения взрыва перпендикулярно оси скважины, то есть на 90 градусов. В зависимости от кратности фокусирования определяется длина объмной полости. Экспериментально достигнуто увеличение скорости продуктов взрыва на порядок по сравнению со скоростью детонации заряда ВВ,которая пробивала пустоту полости до одного метра. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что с целью более полного использования энергии взрыва сначала продукты детонации ускоряют свое движение посредством многократного фокусирования в конусообразной части полости. Затем перераспределяют е в вогнутую часть полости, увеличивая одновременно площадь возбуждения детонации с последующим сосредоточением волн напряжений за пределами заряда в разрушаемом массиве. Многократно ускоренный поток продуктов взрыва в воздушной перегородке замедляет свой ход, но в следующей части, где находится заряд с объемной полостью,процесс снова восстанавливается. Инициирование скважинного (шпурового) заряда начинается от устья скважины. Процесс возбуждения проходит в каскадном режиме сверху скважины в е донную часть. В процессе взрывания заряда происходит ступенчатое инициирование заряда сверху вниз. Предусматривается дифференцированное регулирование нарастающей скорости продуктов взрыва от устья в сторону дна скважины и рассредоточенное ускорение многократно сфокусированных продуктов взрыва с помощью ускорителей. Специальная форма ускорителя позволяет, рассредоточено взрывать большую массу заряда ВВ в единицу времени и рассредоточено концентрировать волны напряжения за пределами заряда. Управляемый ускоренный поток взрывных газов, достигнув донной части скважины, двигается обратно вверх, обеспечивая дополнительное дробление разрушенной горной массы. Совокупные,одновременные действия во время взрыва этих процессов создают разные по форме и усилию взрывные импульсы, которые обеспечивают высокочастотное взрывное разрушение горных пород. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения новизна. Принцип работы способа при взрывании заряда ВВ поясняется чертежами. На фиг. 1 показана конструкция скважинного заряда для высокочастотного взрывания горных пород, где 1 скважина, 2 - взрывчатое вещество, 3- воздушные перегородки,4-ускорители,5-боевик на детонирующем шнуре. На фиг. 2 показаны ускорители в разрезе А-А - однократного 23622 фокусирования, Б-Б - двукратного фокусирования и В-В - трхкратного фокусирования продуктов взрыва. Многослойные конусы - 6, собранные по типу матршки показаны на этих разрезах А-А, ББ, В-В. Заряд формируется следующим образом. В скважину 1 фиг. 1 опускают воздушную перегородку 3, изготовленную из пенополистерола или полиэтилена или из других материалов, а затем засыпают порцию ВВ 2 и опускают ускоритель 4 и досыпают ВВ 2 до полного покрытия ускорителя 4. После того как убедились, что ускоритель 4 полностью покрылся взрывчатым веществом 2,опускают воздушную перегородку 3, а затем досыпают порцию ВВ 2 и опускают ускоритель 4 и досыпают ВВ 2. Когда необходимое количество ВВ 2 покрыло ускоритель 4, досылают воздушную перегородку 3 и засыпают небольшое количество ВВ 2, и затем снова опускают ускоритель 4 и досыпают ВВ 2. После того как ускоритель полностью покрылся взрывчатым веществом 2,опускают боевик 5 на ДШ и досыпают ВВ 2 до покрытия боевика. Многослойные конусыматршки всех ускорителей должны быть поврнуты в сторону боевика. При формировании скважинного заряда в верхней е части устанавливают слабый ускоритель 4, показанный на фиг. 2, разрез А-А, с однократным фокусированием,а в средней части скважины 1 устанавливают ускоритель 4, показанный на фиг. 2, разрез Б-Б, с двух кратным фокусированием продуктов детонации, а в нижней части скважины устанавливают более усиленный ускоритель 4,показанный на фиг. 2, разрез В-В, с трх кратным фокусированием взрывных газов. Принцип действия способа основан на следующем. При взрыве скважинного заряда, показанного на рис. 1,продукты детонации, распространяясь от боевика 5,проходят через ускоритель 4 ( см. фиг. 2 разрез А-А) и собираются в единый кумулятивный поток,скорость которого выше скорости детонации ВВ 2 до ускорителя. Такой поток обладает большой кинетической энергией, попадая в удлиннную перераспределительную часть ускорителя 4,изменяет направление своего распространения перпендикулярно поверхности вогнутой образующей. Кумулятивный поток одновременно возбуждает взрыв заряда ВВ 2, находящееся вокруг ускорителя, повышая массу ВВ 2, взрываемого в единицу времени. А, учитывая, что образующая перераспределительной части ускорителя 4 имеет вогнутость вовнутрь,волны напряжения фокусируются за пределами заряда в точках . Продукты взрыва,подходя к воздушной перегородке снижают свою скорость, но подойдя к средней части заряда приобретают скорость детонации заряда ВВ 2. При прохождении продуктов взрыва через ускоритель 4 (см. фиг. 2 разрез Б-Б) они собираются в усиленный двухкратный кумулятивный поток, скорость которого выше чем скорость потока после ускорителя, показанного в разрезе, А-А фиг. 2. Этот усиленный кумулятивный поток пробивает пустоту сдвоенного ускорителя и взрывает заряд ВВ 2,направляя продукты взрыва перпендикулярно поверхности ускорителя, а, учитывая, что поверхность е вогнута во внутрь, волны напряжения фокусируются в точкахза пределами заряда (см. фиг. 2 разрез Б-Б). Далее продукты взрыва, подходя к воздушной перегородке, снижают свою скорость, но при возбуждении заряда ВВ 2 нижней части снова приобретают скорость детонации ВВ 2. При прохождении продуктов взрыва через ускоритель 4 (см. фиг. 2, разрез, В-В) они снова собираются в более усиленный трхкратный кумулятивный поток, скорость которого выше чем скорость потока после ускорителя 4 (см. фиг. 2 разрез Б-Б). Трхкратно усиленный кумулятивный поток пробивает пустоту ускорителя 4 и взрывает большую массу заряда ВВ 2 вокруг удлиннного ускорителя (см. разрез, В-В фиг. 2) и фокусирует волны напряжения за пределами заряда в разрушаемом массиве в точках(см. разрез В-В фиг. 2). Ускорители в заряде, вопервых, разгоняют скорость продуктов взрыва, а во вторых обеспечивают динамическое торможение взрывными газами, при взрывании большей массы заряда ВВ и развороте взрывного импульса на 90 градусов. При взрывании различных по крепости пород ускорители используются кратностью фокусирования от 2 до 10, а длина ускорителей при этом зависит от кратности концентрации продуктов взрыва и принимается от 0,3-0,9 метра и с увеличением кратности фокусирования увеличивается длина ускорителя. На экспериментах установлено, при пятикратном фокусировании, что скорость продуктов взрыва повысилась, с 3402 м/сек, до 25500 м/сек, а длительность взрывного импульса уменьшилась с 241,2 мкс до 40,8 мкс. Это позволило уменьшить массу заряда на 30-40, а сетку скважин расширить на 25-35. Эксперименты показали,что эффективность использования энергии взрыва заряда ВВ и качество дробления горных пород достигнуто за счт применения высокочастотного взрыва. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Скважинный заряд для разрушения горных пород высокочастотным взрывом, включающий каскадное возбуждение взрыва от устья скважины,разделенных на части зарядов, в каждом из которых располагают ускоритель, с многослойным конусом типа матршка, с зазорами между конусами для многократного фокусирования продуктов взрыва,отличающийся тем, что ускоритель выполнен в виде двух конусов, соединенных основаниями объемной трубчатой фигурой с вогнутыми во внутрь боковыми поверхностями, а сторона ускорителя с многослойным конусом повернута в сторону боевика.