Заряд для руйнування гірських порід

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано для разрушения горных пород при подземной отработке месторождений полезных ископаемых. В последние 15-20 лет в конструкциях зарядов ВВ стали применять так называемые вставки-отражатели, представляющие собой стержни с различными дисками или демпфирующими прокладками. Применение вставки позволяет более полно использовать энергию взрыва. Известна конструкция заряда, включающая взрывчатое вещество (ВВ), размещенное в шпуре или скважине, инициатор и вставку-отражатель, выполненную с демпфирующей прокладкой, и размещенную в донной части заряда [1]. Недостатком этого заряда является деформация демпфирующей прокладки при взрыве, вызывающая частичное поглощение энергии ударной волны, ведущее к потере энергии взрыва. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является заряд, включающий колонку ВВ, инициатор, диск, плавно сопряженный краями с торцом цилиндрического стержня, другой конец которого обращен к инициатору, и прокладку из демпфирующего материала. При этом диск размещен в донной части заряда [2]. Недостатком этого заряда является то, что демпфирующая прокладка, размещенная между оппозитным диском и днищем шпура (скважины), не создает достаточного противодействия проходящей по стержню ударной волне. Вследствие этого при взрыве ударная волна в основном направляется на забой шпура (скважины), чем уменьшается степень ее воздействия на стенки шпура (скважины), а значит, уменьшается и степень разрушения пород вокруг шп ура. Кроме того, при взрыве происходит отрыв оппозитного диска от стержня, что также уменьшает эффективность взрыва. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы большую часть энергии ударной волны направить на стенки шпура и, тем самым, увеличить эффективность разрушения горных пород при взрыве. Задача решена тем, что в заряде для разрушения горных пород, включающем колонку взрывчатого вещества , инициатор, диск, плавно сопряженный краями с торцом цилиндрического стержня, другой конец которого обращен к инициатору, согласно изобретению диск размещен в колонке заряда на расстоянии от забоя шпура (скважины), определяемом интервалом: dз > h > d кр, где h - расстояние от забоя шпура (скважины) до диска, мм; dз - диаметр заряда, мм; dкр - критический диаметр заряда рассматриваемого типа взрывчатого вещества; кроме того диск выполнен со сквозными отверстиями, размещенными симметрично вокруг основания стержня. Размещение диска в колонке заряда на расстоянии от забоя шпура (скважины), определяемом указанным интервалом, дало возможность создать при взрыве активный газовый экран между диском и забоем шпура (скважины). Этот газовый экран отражает значительную часть ударной волны, против движения ударной волны, движущейся в колонке ВВ. При встрече ударных волн усиливается воздействие взрыва уже не на забой шпура (скважины), а на окружающие шпур (скважину) горные породы, что способствует лучшему их разрушению. В этом и заключается положительный эффект. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез предложенного шпурового (скважинного) заряда; на фиг. 2 показан продольный разрез заряда ВВ в момент подхода ударной волны по стержню и оппозитному диску; на фиг. 3 показан продольный разрез заряда ВВ в момент образования активного газового экрана между диском и забоем шпура (скважины); на фиг. 4 показан оппозитный диск со сквозными отверстиями вокруг стержня. Предложенный заряд ВВ включает колонку ВВ 1, инициатор 2, стержень 3 с диском 4. Все элементы заряда помещены в шпуре (скважине) 5. В качестве инициатора может быть использовано любое серийно выпускаемое устройство для инициирования ВВ, например. капсюль-детонатор, электродетонатор и др. Стержень 3 представляет собой отрезок стальной проволоки преимущественно круглого сечения диаметром 3-5 мм и длиной 150-180 мм. Диск 4 также выполнен из стали, диаметр его чуть меньше диаметра шпура, толщина 3-5 мм. В диске 4 выполнены сквозные отверстия 6, расположенные по окружности. Их число существенной роли не играет, но отверстий должно быть не менее двух. Диск 4 жестко прикреплен к стержню 3. Предлагаемый заряд образуют следующим образом. Вначале в шпур (скважину) подают часть колонки ВВ, высота которой определяется интервалом: dз > h > d кр, этот интервал найден экспериментальным путем. Потом в шпур досылается стержень 3 с диском 4 так, чтобы диск 4 был направлен в сторону забоя шпура 5. Таким образом образуется донный заряд ВВ 7. Затем заполняется взрывчаткой остальная часть колонки ВВ 1. Помещают в колонку ВВ инициатор 2 и производят коммутацию взрывной сети. При взрыве такого заряда детонационная волна, вызывающая распространение ударной волны, со скоростью 3000-4000 м/сек распространяется по колонке ВВ 1. Распространение ударной волны по колонке ВВ 1 идет равномерно. При подходе к стержню 3 часть ударной волны начинает двигаться по стержню 3 с большей скоростью 4500-5000 м/сек, опережая фронт детонации ударной волны в колонке ВВ 1. Вокруг стержня 3 формируется кумулятивная струя. Опытами установлено, что наибольшую скорость кумулятивная струя достигает при длине стержня 3, равной 150-180 мм. При выполнении стержня 3 большей или меньшей длины скорость кумулятивной струи резко падает, что отрицательно сказывается на результатах взрывания горных пород. Достигнув диска 4 (фиг. 2), кумулятивная струя через отверстия 6 в диске 4 инициирует донный заряд ВВ 7. Наличие отверстий 6 в диске 4 способствует свободную прохождению кумулятивной струи к донному заряду 7 и, тем самым, уменьшает намного возможность отрыва диска 4 от стержня 3. Газы, образованные при взрыве донного заряда 7, создают активный газовый экран (фиг. 3), препятствующий распространению значительной части энергии взрыва вглубь массива через забой шпура. При этом газы через отверстия 6 устремляются в обратном от забоя шпура направлении навстречу движению ударной волны, распространяющейся по колонке ВВ 1. При встрече ударных волн происходит значительное усиление энергии взрыва и направление ее на стенки шпура, что вызывает более эффективное разрушение массива пород вокруг шп ура. Заряд можно применять на врубовых шп урах проходческихзабоев, при очистной отбойке руды на подземных и открытых горных работах. Необходимо, чтобы имелась одна обнаженная плоскость. Пример конкретного выполнения. При проходке подземных горных выработок было пробурено 23 шпура диаметром 32 мм, глубиной 2,0 м. Высоту донного заряда В В определили, исходя из вышеуказанного интервала. Так как применяли ВВ аммонит № 6 ЖВ dкр = 7-8 мм, dз = 32 мм, отсюда h = 8-32 мм. Приняли высоту донного заряда h - 25 мм. Стержни с дисками были помещены только во врубовые шпуры, т.е. 5 шпуров в забое были заряжены предложенным зарядом ВВ. После взрыва выяснилось, что уходка за цикл составила 1,9 м. удельный расход буровы х работ сократился с 3,1 м/м 3 до 2,42 м/м 3, т.е. увеличилась производительность и скорость проходки горных выработок, сократилось время подготовки блоков к отработке, что улучшает условия безопасности труда, сократился объем буровых работ, что уменьшает расход материалов и энергии при отработке блоков. Важным преимуществом заявляемого заряда является также то, что более полное использование энергии взрыва приводит к значительной экономии взрывчатых веществ.