Свердловинний заряд із гранульованих вибухових речовин

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано как на открытых, так и на подземных разработках рудных месторождений при разрушении горных пород взрывным способом. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является скважинный заряд из гранулированных ВВ, включающий колонку ВВ в забойной части скважины, забойку о устьевой части скважины, воздушный промежуток между колонкой ВВ и забойкой, детонирующий шнур (ДШ) по всей длине скважины и патрон-боевик в донной части колонки ВВ [1]. К недостаткам данного заряда из гранулированных ВВ относятся: неравномерное дробление горной массы вызвано размещением забойки в устьевой части скважины, не позволяющей обеспечить взрывное воздействие на массив по всей длине скважины; большой удельный расход ВВ из-за неравномерного распределения взрывного импульса по всей длине скважины; большие объемы выброса продуктов взрыва в атмосферу из-за большой массы забойки, применяемой в скважине и большого удельного расхода ВВ. Причиной, препятствующей получению технического результата заявленного изобретения, является большая длина забойки, достигающая нескольких метров устьевой части скважины. Участок скважины, занимаемый забойкой, исключается из активного воздействия на примыкающий массив. Энергия взрыва расходуется на выталкивание забойки в атмосферу. Так как забойка занимает устьевую часть скважины, то массив, расположенный против этой части скважины, плохо дробится и является источником выхода негабарита. Большая масса забойки, выбрасываемая взрывом в атмосферу, сильно загрязняет последнюю. Известной конструкцией скважинного заряда из гранулированных ВВ невозможно решить задачу, поставленную изобретением из-за большой длины забойки в скважине. Задачей изобретения является разработка конструкции скважинного заряда из гранулированных ВВ, в котором путем обеспечения взрывного воздействия на массив по всей высоте уступа за счет равномерного распределения взрывного импульса по всей длине скважины, достигают более равномерного дробления горной массы при снижении удельного расхода ВВ, выбросов продуктов взрыва в атмосферу и снижение трудозатрат на изготовление зарядов. Поставленная задача решается тем, что в скважинном заряде из гранулированных ВВ, включающем колонку ВВ в забойной части скважины, воздушный промежуток над колонкой В В, детонирующий шнур по всей длине скважины и патрон-боевик в донной части колонки ВВ, согласно изобретению в устье скважины установлен пыж, а длина воздушного промежутка между пыжом и колонкой ВВ равна или больше 20 диаметров скважин. Существенными признаками изобретения являются: колонка ВВ в забойной части скважины; воздушный промежуток над колонкой ВВ; детонирующий шн ур (ДШ) по всей длине скважины; патрон-боевик в донной части колонки ВВ; установка пыжа в устье скважины; длина воздушного промежутка между пыжом и колонкой ВВ равна или больше 20 диаметров скважины. Новыми существенными признаками изобретения являются: установка пыжа в устье скважины; длина воздушного промежутка между пыжом и колонкой ВВ равна или больше 20 диаметров скважины. Указанные существенные признаки являются необходимыми и достаточными во всех случаях осуществления скважинного заряда из гранулированных ВВ для получения технического результата. Благодаря тому, что пыж установлен в устье скважины, вся ее длина свободная для распространения в ней взрывного импульса и воздействия его на массив по всей высоте уступа чем достигается более равномерное дробление горной массы, снижение удельного расхода ВВ и выброса продуктов взрыва в атмосферу. На подземных горных работах можно управлять границей разрушения массива, устанавливая пыж в скважине именно на этой границе. Благодаря тому, что длина воздушного промежутка между пыжом и колонкой ВВ равна или больше 20 диаметров скважины, создаются условия для достижения высокой скорости потока детонационной струи от колонки ВВ и столкновения этой струи с пыжом, что обеспечивает резкое повышение давления взрывного импульса по всей длине скважины. Кроме того, обеспечиваются условия безопасной работы взрыва по дальности разлета кусков породы, т.к. 20 диаметров (20Д) скважины, это величина близкая к расчет ной линии наименьшего сопротивления (ЛНС) для зарядов рыхления, которые не дают опасного разлета кусков породы, чем достигается более равномерное дробление горной массы, снижения удельного расхода ВВ и выброса продуктов взрыва в атмосферу. Если длину воздушного промежутка между колонкой ВВ и пыжом брать меньшей 20Д, то в этом случае детонационная струя от колонки ВВ может не получить максимальной скорости и эффект взаимодействия с пыжом будет снижен. В пределе, если пыж расположить на колонке ВВ без воздушного промежутка, то в этом случае заряд не дробит массива, хотя и детонируют с высокой скоростью. Это объясняется тем, что ДШ при детонации образует канал не только в колонке ВВ, но и в пыже и даже в забойке, если ее применить над колонкой ВВ. После взрыва патрона-боевика детонирует колонка ВВ, которая в этот момент имеет открытый канал до самого устья скважины. Как показали исследования, такой заряд ВВ детонирует, не разрушая массива вокруг скважины, т.к. детонационная струя по каналу выжигает ВВ и уносит продукты взрыва через устье скважины в атмосферу. Экспериментально установлено, что при длине воздушного промежутка между колонкой ВВ и пыжом, равном 20 диаметров скважины (2ОД) достигается более равномерное дробление горной массы. Не было случаев опасного разлета кусков породы. Изменять длину воздушного промежутка можно в широких пределах за счет массы ВВ для решения различных задач. Так для зарядов рыхления длину воздушного промежутка необходимо применять равной 20-30Д. Для зарядов контурной отбойки длина воздушного промежутка достигает 83% общей длины скважины и используют всего одну треть обычного расхода ВВ. При проведении промышленных испытаний на шахте им. Фрунзе рудника "Сухая Балка" использовались заряды на 27-38% меньше по сравнению с обычно применяемыми зарядами и достигнуто более высокое качество дробления руды. (Акт испытаний имеется). Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан вертикальный разрез уступа на карьере и расположение на уступе конструкции скважинного заряда из гранулированных ВВ. Предлагаемый скважинный заряд из гранулированных ВВ состоит из колонки ВВ 1 в забойной части скважины, патрона-боевика 2, располагаемого в забойной части колонки ВВ 1, воздушного промежутка 3 над колонкой ВВ 1, пыжа 4, выполненного, например из бумажной мешкотары для ВВ, установленного в устье скважины, детонирующего шн ура 5, проложенного по всей длине скважины до патрона-боевика 2. Воздушный промежуток 3 имеет длину L между пыжом 4 и колонкой ВВ 1. Предлагаемый скважинный заряд из гранулированных ВВ работает следующим образом. В момент взрыва ДШ 5 в колонке ВВ 1 образуется цилиндрическая полость за счет уплотнения ВВ от взрыва ДШ 5. После взрыва патрона-боевика 2 взрывается колонка ВВ 1, которая в этот момент имеет продольную полость. В этой полости с опережением проходит канальная детонационная струя, которая проходит через воздушный промежуток 3 и на большой скорости встречается с пыжом 4, размещенным в устье скважины для ее перекрытия. При такой встрече резко возрастает давление по всей высоте от пыжа до забоя скважины и воздействие взрывного импульса на массив по всей высоте уступа. В результате достигается более равномерное дробление горной массы, снижения удельного расхода ВВ и выброса продуктов взрыва в атмосферу. Применение скважинного заряда из гранулированных ВВ по изобретению позволяет получить более равномерное дробление горной массы при снижении удельного расхода ВВ и выбросов продуктов взрыва в атмосферу, снизить трудозатраты на изготовлении зарядов за счет обеспечения взрывного воздействия на массив по всей высоте уступа путем равномерного распределения взрывного импульса по всей длине скважины, а на подземных горных работах -управлять границей разрушения горного массива.