Спосіб вибухового дроблення

Изобретение относится к области взрывного дела, преимущественно к взрывному дроблению горных пород и может быть использовано при разработке преобразователей взрывного импульса. Известен способ отбойки пород скважинными зарядами [1], в которых регулирование действия взрыва в разрушаемой среде производят путем размещения между разрушаемой средой и взрывчатым веществом демпфирующих слоев. Однако указанный способ позволяет лишь снизить разрушающее действие взрыва путем понижения его к.п.д. в направлении расположения демпфирующего слоя. Наиболее близким к объекту изобретения является способ взрывного дробления [2], основанный на использовании усиления действия взрыва клетчаткой, которой заполняют кумулятивную выемку в заряде ВВ. С помощью кумулятивной выемки формируется сходящийся поток продуктов детонации с образованием кумулятивной струи, обеспечивающей усиление местного действия взрыва в заданной точке, другими словами пробивного действия заряда, а не дробящего. Это ограничивает возможность использования таких зарядов для дробления породы, так как за счет усиления местного действия взрыва снижается дробящий эффект, т.е. при указанном способе обеспечивается пробивное действие взрыва в заданной точке. В основу изобретения поставлена задача такого усовершенствования способа взрывного дробления, которое за счет выбора иных параметров используемых при взрыве материалов обеспечило бы улучшение дробящего действия взрыва на заданном участке, увеличение его коэффициента полезного действия и, следовательно, улучшило бы качество дробления пород, снизило бы удельный расход ВВ и переизмельчение горной массы в ближней зоне действия взрыва. Поставленная задача решается тем, что в способе взрывного дробления, включающем формирование зарядной полости в разрушаемом объекте, размещение в ней заряда взрывчатого вещества и слоя пористого материала и инициирование взрыва заряда, согласно изобретению поверхность слоя пористого материала со стороны заряда выполняют криволинейной с углами наклона участков от 0 до 90°, толщину слоя выбирают из условия Imin 102 r в, то пористость и плотность среды должны быть меньше плотности плазмы, но могут превышать плотность воздуха, т.е. r в< r пл. С другой стороны r с не должно превышать r пл, что составляет 102 r в. За счет того, что толщина пористого материала выбирается из условия, чтобы толщины слоя пористого материала d не превышала размер генерируемой взрывом плазмы Iпл, но была больше размеров микропор Imin , обеспечивается усиливающее действие пористого порошка, поскольку такая толщина слоя пористого ВВ обеспечивает существование плазмы на поверхности ВВ. Рассчитать размеры плазмы Iпл возможно, используя результаты исследований, а именно где t - продолжительность реакции; k - постоянная, примерно равная 0,5; ν* - скорость движения фронта плазмы, м/с; Iпл - размер плазмы в направлении движения фронта детонационной волны, м; D - скорость детонации ВВ, м/с; ао - ширина зоны химической реакции, мм. Для крупнодисперсных ВВ ширина зоны реакции составляет 0,3-4см. Рассчитаем например, размеры Іпл, внешней плазмы гранулотола, используя при этом экспериментальные данные, полученные авторами изобретения, ограничиваясь случаем \/*=Д, t=1,3 x 10-5 с, D=4500 м/с, аo »3,5см (для крупнодисперсных ВВ этот параметр не являлся постоянным подлине цилиндрического заряда): При фотографировании с помощью высокоскоростного фоторегистратора СФР-2М выхода детонационной волны на торцовую поверхность заряда вдоль его диаметра получено значение протяженности внешней плазмы в размере 3,5 см. Таким образом, усредненные размеры слоя пористого материала между гранулотолом и средой не должны превышать »3 см. Для други х типов ВВ максимальные значения Іпл, рассчитывают или определяют экспериментально. Минимальную толщин у плазмы оценивают минимальными значениями микропор, в частности их линейными размерами в направлении движения детонационного фронта где Vmin - объем поры; S - площадь поры в плоскости, перпендикулярной направлению фронта детонации (пора близка к прямоугольнику, цилиндру). Если поры сферические, то І min=диаметру поры т.е. для каждого конкретного вида пор проводятся соответствующие расчеты. При этом форма пор может быть любая. Таким образом, толщину слоя пористого материала следует выбирать из условия Imin < d £ Іпл. Для того, чтобы обеспечить усиливающее действие взрыва в тех случаях, когда динамическая жесткость разрушаемой среды меньше динамической жесткости пористой среды, между поверхностью пористого материала и поверхностью разрушаемого объекта дополнительно размещают слой материала, динамическая жесткость которого выше динамической жесткости разрушаемого объекта. В зарядной полости могу быть размещены несколько усиливающих слоев, распределенных вдоль поверхность контакта ВВ - материал локализовано или непрерывными участками, при этом в зависимости от задач и других условий они могут содержать или не содержать усиливающие облицовки, прокладки или покрытия. Кроме того, прикладное значение предложения может быть направлено на сокращение ВВ в заряде без снижения эффективности его действия, например, инициирующего или разрушающего, если заряд ВВ произвольной формы покрывают пористым веществом, параметры которого оговариваются ранее принятыми условиями, после чего его покрывают слоем материала, динамическая жесткость которого выше динамической жесткости последнего. При этом пористый материал может быть выполнен из ВВ. На фиг. 1 и 2 изображены схемы осуществления предлагаемого способа. Пример. В лабораторных условиях оценивали результаты разрушения моделей в донной части цилиндрических зарядов, разрушаемых обычным способом и с использованием изобретения. Изготавливали блоки из оргстекла кубической формы. Размеры и соотношения между диаметром, массой заряда и размерами модели задавали с учетом критерия моделирования как в контрольных, так и в экспериментальных моделях, причем в обоих случаях эти параметры были идентичными (ВВ - тэн, масса заряда - 2 г, диаметр заряда 5 мм, размер модели 15x15x15 см 3). В контрольных моделях применяли способ разрушения сплошным цилиндрическим зарядом ВВ с забойкой в верхней части и инициированием от устья. В зарядную полость 1 (фиг. 1) экспериментальной модели 2 в донной ее части помещали пористое вещество 3, поверхность которого со стороны ВВ вдоль всей площади контакта формировали в виде наклонной плоскости с углом наклона j=30°(0< j