Заряд взрывчатого состава для контурного взрывания

Полезная модель относится к производству взрывных работ для получения заданных контуров выемки без значительного нарушения сплошности массива пород за пределами проектного профиля в горнодобывающих отраслях промышленности и строительстве.

Сущность полезной модели: заряд взрывчатого состава для контурного взрывания выполнен в виде сплошной колонки, диаметром больше критического диаметра детонации взрывчатого состава в открытом заряде, с кольцевым зазором или без кольцевого зазора между зарядом и стенками скважины, из взрывчатого состава, состоящего из смеси взрывчатого вещества на основе пористой аммиачной селитры и вспученного перлитового песка в соотношении от 9:1 до 1:9 по объему, а в качестве инициатора взрыва использован один или несколько промежуточных детонаторов, размещенных на детонирующем шнуре вдоль колонки заряда, при этом диаметр колонкового заряда (dз), выполненного в полимерном рукаве с кольцевым зазором между зарядом и стенками скважины, рассчитывается по формуле:

где: d_з - диаметр заряда в полимерном рукаве, мм,

dc - диаметр скважины, мм

р_з - плотность заряжания, кг/м³,

р_вс - плотность взрывчатого состава, кг/м³ .

1 зав.п. ф-лы, 4 фиг.

Полезная модель относится к производству взрывных работ, а именно к зарядам взрывчатых веществ для контурного взрывания шпуров и скважин для получения заданных контуров выемки без значительного нарушения сплошности массива пород за пределами проектного профиля.

Контурное взрывание позволяет избежать нарушения скального массива горных пород за пределами проектного контура, обеспечить получение более крутых и устойчивых откосов уступов и выемок, уменьшить трудоемкость работ по заоткоске оснований и откосов и увеличить устойчивость законтурного массива. При контурном взрываний по проектной границе заданной выемки бурят сближенные скважины, в которых размещают рассредоточенный заряд взрывчатого вещества (ВВ) с пониженной плотностью заряжания. При взрыве контурных скважин образуется откольная (экранирующая) щель. Контурные заряды обычно взрывают до взрыва зарядов рыхления или в одной серии с ними с опережением на 50-100 мс. Способ взрывания называется методом предварительного щелеобразования. Ударные волны зарядов рыхления гасятся откольной щелью и разрушающее действие заряда в глубь массива снижается. Глубина контурных скважин в общем случае равна глубине скважин рыхления или для получения более точных контуров выемки контурные скважины бурят несколько глубже скважин рыхления.

Известен скважинный контурный заряд, состоящий из отдельных секций, отделяемых друг от друга посредством зажимов, в качестве которых используются кольца из эластичного материала - резины (1). Известен контурный заряд, рассредоточение которого выполнено в виде гирлянды из патронов ВВ (2). Каждый патрон гирлянды привязан к детонирующему шнуру и шпагату, гирлянда патронов опускается в скважину вдоль ее оси на шпагате, конец которого привязывают к деревянной рейке, уложенной поперек скважины над устьем.

Известен заряд, формируемый от дна скважины в виде гирлянды в едином полимерном рукаве, отдельные цилиндрические элементы которого отстоят друг от друга на одинаковом расстоянии и образованы путем пережима рукава (3), принятый авторами в качестве прототипа. Недостатками этих зарядов является сложность и трудоемкость формирования гирлянды контурного заряда при использование высокоплотных ВВ - аммонита 6ЖВ, граммонита 79/21 и др.

Точность контурного взрывания зависит от мощности ВВ, плотности заряда, расстояния между зарядами и конструкции заряда. Плотность заряжания контурных скважин для ВВ средней плотности поддерживают на уровне 50-200 кг/м³. Скважины предконтурного (буферного) ряда имеют также пониженную плотность заряжания - 350-550 кг/м ³.

Сформировать сплошной колонковый заряд с такой плотностью заряжания при плотности ВВ 850-1050 кг/м ³ при диаметре скважин 100-250 мм практически невозможно, поэтому заряжание таких контурных скважин осуществляют рассредоточенными зарядами из отдельных патронов диаметром 32-90 мм, что сдерживает механизацию взрывных работ, существенно повышает их трудоемкость. В этой связи предпринимались попытки разработки сыпучих ВВ с низкой насыпной плотностью, близкой к требуемой для контурного взрывания плотностью заряжания, и сбалансированных по кислородному балансу. В качестве понизителей плотности должны использоваться малоплотные вещества с насыпной плотностью в пределах 20-80 кг/м ³, с малым размером частиц, совместимых с основными компонентами штатных взрывчатых веществ (аммиачной селитрой, жидкими и твердыми горючими), свойства которых позволяли бы изготавливать взрывчатые составы для заряжания контурных скважин на местах ведения взрывных работ, в том числе с использованием существующих зарядных и смесительно-зарядных машин. Известны ВВ, состоящие из аммиачной селитры, дизельного топлива, низкоплотного наполнителя в виде гранул вспененного полистирола, которые могут дополнительно содержать пиануровую кислоту, поверхностно-активные - вещества, воду, растворы этиленгликоля (4-7). Недостатком этих ВВ является необходимость создания производств по выпуску вспененного полистирола; трудности получения сбалансированных по кислородному балансу ВВ со стабильными детонационными характеристиками в области насыпных плотностей 100-300 кг/м³.

Технической задачей создания полезной модели является повышение Эффективности контурного взрывания скважинных и шпуровых зарядов за счет снижения трудоемкости и стоимости взрывных работ, использования существующих средств их механизации., повышения надежности инициирования и полноты взрывчатого превращения взрывчатого состава.

Техническая задача была решена путем разработки конструкции заряда взрывчатого состава для контурного взрывания, включающего, взрывчатое вещество и средство инициирования, размещенные в оболочке, который выполнен в виде сплошной колонки из взрывчатого состава диаметром (d_з) равным в оболочке из полимерного рукава с одним или несколькими промежуточными детонаторами, размещенными на детонирующем шнуре вдоль колонки заряда, при этом взрывчатый состав содержит смесь взрывчатого вещества на основе пористой аммиачной селитры и вспученного перлитового песка в соотношении от 9:1 до 1:9 по объему, где:

d_с - диаметр скважины, м;

_з - плотность заряжания, кг/м³;

_вс - плотностьвзрывчатого состава, кг/м ³.

В качестве полимерного рукава могут использоваться полиамидные, полипропиленовые, полиэтиленовые одно- или многослойные рукава. Для повышения прочности и эластичности полиамидные рукава могут предварительно выдерживаться в воде.

В качестве ВВ используются гранулированные и порошкообразные ВВ на основе низкоплотной пористой аммиачной селитры, обладающие высокой детонационной способностью при низком критическом диаметре детонации в открытом заряде. Для предотвращения пыления, расслоения взрывчатого состава, исключения образования зарядов статического электричества могут дополнительно вводиться в процессе заряжания скважин увлажняющие добавки.

В качестве низкоплотного наполнителя используется перлитовый песок вспученный с насыпной плотностью от 30 до 75 кг/м³. Он биологически стоек, инертен, негорюч. Размер частиц вспученного перлитового песка 0,16-0,25 мм позволяет получать физически стабильные взрывчатые составы, не расслаивающиеся в процессе заряжания скважин. Низкоплотная пористая аммиачная селитра и низкоплотный перлитовый песок вспученный приводят к получению взрывчатого состава с плотностью 100-780 кг/м³, обеспечивающего формирование сплошной колонки контурного заряда, а не гирлянды, состоящей из отдельных секций.

Предлагаемый заряд для контурного взрывания (фиг.1, 2) представляет собой сплошную колонку взрывчатого состава 1, заполняющего скважину 2 на полное сечение (фиг.1) или сплошную колонку заряда 3 взрывчатого состава 1 в полимерном рукаве 4 с кольцевым зазором 5 между зарядом 3 в полимерном рукаве 4 и стенками скважины 2 (фиг.2). Промежуточные детонаторы 6 размещены на детонирующем шнуре 7 вдоль колонки заряда. Нижний торец 8 полимерного рукава 4 перед опусканием его в скважину 2 герметично заделывают любым известным способом. Незаполненную верхнюю часть полимерного рукава 9 закрепляют над устьем скважины любым известным способом. В соответствии с проектом взрыва производят забойку верхней незаряженной части скважины инертным материалом 10, допускается производить взрывание контурных скважин без забойки. Подачу взрывчатого состава в скважину производят с использованием любых известных устройств 11, устанавливаемых в устье скважины и обеспечивающих центрирование заряда по оси скважины.

Предлагаемые заряды формируются из взрывчатых составов, состоящих из смеси взрывчатого вещества на основе пористой аммиачной селитры и вспученного перлитового песка в соотношении от 9:1 до 1:9 по объему, имеющих в зависимости от объемного содержания вспученного перлитового песка плотность от 780 до 100 кг/м³. На фиг.3 показано изменения плотности взрывчатого состава от объемного содержания вспученного перлитового песка с насыпной плотностью 30, 40 и 75 кг/м³ (1-75 кг/м³, 2-40 кг/м³ , 3-30 кг/м³). Как следует из данных фиг.3, плотность взрывчатого состава зависит от плотности вспученного перлитового песка, его объемного содержания. На фиг.4 приведена зависимость соотношения диаметра заряда к диаметру скважины (dз/dc) от плотности взрывчатого состава (_вс) для разных плотностей заряжания (з) контурных скважин (кривые 1, 2, 3, 4 для плотностей заряжания контурных скважин 50, 100, 150, 200 кг/м³ соответственно). Сплошная колонка заряда на полное сечение скважины (dз/dc=1) достигается при равенстве плотностей заряжания и взрывчатого состава. Изменением соотношения плотностей заряжания и взрывчатого состава (p_з/_вс) регулируется величина кольцевого зазора между зарядом и стенками скважины.

Основные преимущества заявляемого заряда взрывчатого состава для взрывания контурных скважин:

- возможность формирования сплошной колонки заряда разного диаметра, что позволяет осуществлять механизированное заряжание скважин существующими, зарядными и смесительно-зарядными машинами, снизить стоимость и повысить производительность ведения взрывных работ;

- использование промежуточных детонаторов, размещенных на детонирующем шнуре вдоль колонки заряда обеспечивает ннадежность инициирования и полноту взрывчатого превращения взрывчатого состава;

- использование низкоплотного взрывчатого состава обеспечивает формирование сплошной колонки взрывчатого состава.

Примеры осуществления полезной модели:

Диаметр контурных скважин для заоткоски бортов карьера, составляет d_c=0,25 м. Требуемая по проекту взрывных работ плотность заряжания скважин составляет d_з=100 кг/м³.

Пример 1.

Взрывчатый состав берется с плотностью _вс=250 кг/м³, критическим диаметр детонации в открытом заряде d_кр.=100 мм. Он содержит (по объему) 20% ВВ на основе пористой аммиачной селитры с плотностью 780 кг/м³ и 80% вспученного перлитового песка с насыпной плотностью 75 кг/м³. Контурный заряд выполняется в виде сплошной колонки диаметром 0,16 м в полимерном рукаве с 4-мя промежуточными детонаторами, размещенными на детонирующем шнуре (плотность заряжания меньше плотности взрывчатого состава). Так как d_з=0,16 м превышает критический диаметр детонации взрывчатого состава в открытом заряде (d_кр.=100 мм), то будет обеспечена безотказная детонация контурного заряда взрывчатого состава.

Пример 2.

Взрывчатый состав берется с плотностью _вс=100 кг/м³, критическим диаметр детонации в открытом заряде d_кр.=180 мм. Он содержит (по объему) 10% ВВ на основе пористой аммиачной селитры с плотностью 780 кг/м³ и 90% вспученного перлитового песка с насыпной плотностью 30 кг/м³. Контурный заряд выполняется в виде сплошной колонки на полное сечение скважины (диаметром 0,25 м) с 4-мя промежуточными детонаторами, размещенными на детонирующем шнуре (плотность заряжания равна плотности взрывчатого состава). Так как d_з=0,25 м превышает критический диаметр детонации взрывчатого состава в открытом заряде (d_кр.=180 мм), то будет обеспечена безотказная детонация контурного заряда взрывчатого состава.

Основной технический результат полезной модели - повышение эффективности ведения взрывных работ - достигается за счет отличительных признаков конструкции заряда взрывчатого состава:

- механизированное заряжание скважин существующими зарядными и смесительно-зарядными машинами за счет формирования сплошной колонки контурного заряда;

- снижение трудоемкости стоимости ведения взрывных работ за формирования сплошной колонки скважинного заряда взрывчатого состава низкой плотности;

- повышение надежности инициирования скважинного заряда и обеспечение полноты взрывчатого преращения взрывчатого состава за счет использования промежуточных детонаторов, размещенных на детонирующем шнуре вдоль колонки заряда, использования низкоплотноговзрывчатого состава.

Предлагаемая конструкция заряда взрывчатого состава была проверена при производстве взрывных работ в породах различной крепости и трещиноватости при постановке нерабочих бортов карьеров в предельное состояние.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР 199729.

2. Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности, «Недра», М., 1972.

3. Патент РФ 2404755.

4. Патент РФ 2102367.

5. Патент РФ 2063946.

6. Авторское свидетельство СССР 1601972.

7. Механические смеси граммонитов с пенополистиролом - составы «ФП» Технические условия ТУ 48 ЯАССР 46-22-79.

1. Заряд взрывчатого состава для контурного взрывания, включающий скважину, взрывчатое вещество и средство инициирования, отличающийся тем, что он выполнен в виде сплошной колонки из взрывчатого состава диаметром, равным , с одним или несколькими промежуточными детонаторами, размещенными на детонирующем шнуре вдоль колонки заряда; при этом взрывчатый состав содержит смесь взрывчатого вещества на основе пористой аммиачной селитры и вспученного перлитового песка в соотношении от 9:1 до 1:9 по объему, где

d_з - диаметр заряда, м;

d_c - диаметр скважины, м;

_з - плотность заряжания, кг/м³;

_вс - плотность взрывчатого состава, кг/м ³.

2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что во взрывчатый состав в процессе заряжания скважин могут вводиться увлажняющие добавки.

3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полимерный рукав.