Спосіб формування свердловинного заряду вибухової речовини (вр)

1. Спосіб формування свердловинного заряду вибухової речовини (ВР), що включає розміщення в торці свердловини інертної оболонки з тягою, формування кумулятивної порожнини в колонці з насипних ВР, а з боку устя свердловини - бойовика і набійки, який відрізняється тим, що к умулятивні порожнини формують, починаючи з торця свердловини, по центру заряду розміщенням, наприклад, порожнистих куль діаметром: dсфер.пор.=Кdзар.=0,5dзар., 3 79805 потужний кумулятивний ініціюючий імпульс, що підвищує швидкість та стійкість детонації вздовж колонки заряду, його високу працездатність; збільшує бризантний ефект і коефіцієнт корисної дії вибуху, а також забезпечує якість подрібнення, пророблення підошви уступ у або забою виробки, зниження виходу негабариту. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що в способі формування свердловинного заряду, який включає розміщення в торці свердловини інертної оболонки з тягою, формування кумулятивної порожнини в колонці з насипних ВР, а зі сторони устя свердловини - бойовика і набійки, згідно винаходу, кум улятивні порожнини формують починаючи з торця свердловини по центру заряду розміщенням, наприклад, порожнистих куль діаметром dсфер.пор=Кdзар=0,5dзар, де К=0,5 - емпіричний безрозмірний коефіцієнт, що враховує істотне підвищення місцевої дії вибуху, за допомогою пневмозарядника ВР нагнічують у свердловину, рівномірно розподіляючи його вздовж колонки заряду та боковій зовнішній поверхні сферичної кумулятивної порожнини на висоту, рівну або більшу за граничну висоту активної частини кумулятивного заряду, яка визначається вираженням Hгр.³lк.з.³2dсф.пор, де dсф.пор=0,5dзap. - діаметр сферичної порожнини, lк.з. - довжина кумулятивного заряду, при цьому кулі можуть бути вироблені із хімічно інертного матеріалу, що ле гко руйнується, наприклад, полістиролу, з товщиною стінки не менше чи дорівнює d³3-5мм. У запропонованому способі формування свердловинного заряду ВР технічний результат досягається тим, що при рівномірному розміщенні вздовж колонки заряду ВР кумулятивних порожнин, сформованих сферичними поверхнями - кулями, в якому після ініціювання заряду ВР фронт детонаційної хвилі, досягаючи поверхні порожнини, формує потужний кумулятивний ініціюючий імпульс, який сприяє збільшенню швидкості детонації ВР вздовж колонки заряду і дозволяє поліпшити форми роботи вибуху, направивши їх на інтенсивність і якість руйнування напружених гірських порід. На Фіг.1 представлена конструкція свердловинного заряду ВР; Фіг.2 - схема роботи свердловинного заряду зі сферичною кумулятивною порожниною; Фіг.3 схема свердловинного заряду для обґрунтовування раціональної довжини кумулятивного заряду зі сферичною кумулятивною порожниною; Фіг.4 - вид піщано-цементної моделі зруйнованої вибухом заряду ВР суцільної конструкції ; Фіг.5 - модель, зруйнована вибухом заряду ВР зі сферичною кумулятивною порожниною центрі заряду. Заряд вибухової речовини формують в свердловині (1), пробуреній в масиві гірських порід (2), який складається з розміщеної в ньому вибухової речовини (3), патрона-бойовика (4) з детонуючим шнуром (5) або капсулем-детонатором, устя якого 4 герметизується набійкою (6). При цьому кумулятивні порожнини формують шляхом розміщення порожнистих куль (7) діаметром 0,5dзap., починаючи з торця свердловини, а ВР (3) за допомогою пневмозарядника нагнічують у свердловину (1), рівномірно розосереджуючи його вздовж колонки заряду і боковій зовнішній поверхні сферичної кумулятивної порожнини (7) на висоту, рівну або більшу граничної висоти активної частини кумулятивного заряду, визначеною виразом Hгр.³lк.з.³2dсф.пор, де dсф.пор=0,5dзap. - діаметр сферичної порожнини, lк.з. - довжина кумулятивного заряду. Порожнисті кулі можуть бути вигото влені з хімічно інертного матеріалу, який легко руйнується під дією газоподібних ВР, наприклад, полістирол, товщиною стінок не менше або дорівнює d³3-5мм. Формування кумулятивних порожнин проводиться по центру свердловини з таким розрахунком, щоб під час заряджання порожнисті кулі повністю знаходились у контакті із шарами вибухової речовини. Спосіб здійснюється таким чином. В масиві гірських порід (2) представленому, наприклад, кварцитами, альбітітами, гранітами міцністю 130180МПа, бурять вибухові свердловини (1) діаметром 105-250мм на висоту уступ у або відбиваного поверху за сіткою, згідно паспорта буро-підривних робіт (БПР) (Фіг.1). Далі проводять заряджання свердловин вибуховою речовиною (3), наприклад, грамонітом 79/21, з рівномірним розташуванням вздовж колонки заряду кумулятивних порожнин (4) у формі порожнистих куль, починаючи з торця свердловини діаметром dсфер.пор= Кdзар=0,5dзар , де К=0,5 - емпіричний безрозмірний коефіцієнт, який враховує істотне підвищення місцевої дії вибуху; dзap - діаметр заряду, з товщиною стінки не менше чи дорівнює d³3-5мм. Під час формування заряду ВР сферичну кумуляти вну порожнину (7) рекомендується розташовувати по центру свердловини, щоб при заповненні її вибуховою речовиною (3) вона повністю контактувала з поверхнею кумулятивної порожнини (7). Ініціювання підготовленого свердловинного заряду здійснюється шляхом встановлення патрона-бойовика (4) в заряд ВР (3), спорядженого з патрона амоніта №6ЖВ з капсулем-детонатором або тротилової шашки Т-400 з двома смужками детонуючого шнура (5) Незаряджена частина свердловини, що залишилася, герметизується набійкою (6) завдовжки 5-7м. Після цього заряди комутують і підривають. Під час подачі ініціюючого імпульсу детонуючому шнур у (1) відбувається спрацьовування патрона-бойовика (2) і на поверхні заряду BP (3) формується фронт детонаційної хвилі D (4), який рухається вздовж колонки заряду (Фіг.2) до торця свердловини (5). Досягнувши поверхні порожнини (6) на її внутрішній торцевій поверхні (7) під дією газоподібних продуктів формується дуже могутній газовий потік взаємодіючих газових струменів, які сходяться у фокусі (вздовж осі заряду), в центрі сферичної порожнини - кулі, і співударяючих газових струменів (8). Цей потік створює потужний ініціюючий імпульс, який переходить в кумулятивну течію (9), рухаючись зі швидкістю 10км/с, перевищуючи 5 79805 швидкість детонації промислових ВР в 1,5-2,0 рази з тиском в потоці більше, як 103МПа. Сформований потік, що знаходиться під великим тиском починає розширюватись, впливаючи на стінки свердловини (5), формуючи сферичну порожнину (10), яка надалі переходить в еліптичну (11). В місцях розташування кумулятивних сферичних порожнин концентруються напруження, що значно перевищують межу міцності породи, призводячи до зсуву поверхні гірського масиву і формуванню системи радіальних тріщин (12), в які з великою швидкістю спрямовуються розширюючі продукти детонації від вибуху заряду ВР. Вибуховий кумулятивний імпульс діє по обидві сторони від сферичної поверхні. Від такої дії заряду по всій висоті відбивного масиву (блоку, уступу) відбувається розвантаження його, виникає хвиля розтягування і з'являються відкольні явища. В породному масиві, пронизаному системою тріщин, створюються сприятливі 6 умови для ефективного руйнування його і переміщення. Вживання запропонованої конструкції заряду дозволяє створити потужний ініціюючий імпульс кумулятивної дії, що підвищує стійкий режим детонації вздовж колонки заряду, його працездатність, бризантний ефект і коефіцієнт корисної дії вибуху, що забезпечує якість подрібнення, пророблення підошви уступу або забою, зниження виходу негабариту. Для встановлення чисельного значення емпіричного коефіцієнта істотного підвищення місцевої дії вибуху і ви ведення формули раціонального діаметру сферичної порожнини - кулі, в полігонних умовах досліджена робота заряду ВР на піщаноцементних моделях. Умови проведення і результати експериментальних вибухів зведені в Таблицю. Таблиця Діаметр свердловини dcвep., мм Діаметр сферичної порожнини. dсфер.пор, мм Маса заряду m, г Довжина заряду lзар., мм Довжина свердловини lсвер., мм Об'єм створеної порожнини Vn, см 3 З даних таблиці виходить, що при діаметрі свердловини 12мм і діаметрі сферичної порожнини - кулі - 6мм, створюється максимальний об'єм котлової порожнині що дорівнює 90см 3. Отже, коефіцієнт істотного підвищення місцевої дії вибуху складає dсф.пор 6 K= = = 0,5 dскв 12 На Фіг.4 і 5 приведені результати полігонних випробувань суцільної конструкції заряду і заряду 12 4 10 100 300 60 12 6 10 100 300 90 12 8 10 100 300 75 12 10 10 100 300 50 12 12 10 100 300 40 зі сферичною кумулятивною порожниною в центрі її під час руйнування піщано-цементних моделей вибухом. Джерела інформації 1. Миндели Э.О. Разрушение горних пород. М: Недра, 1975. - С.303, 486-489. 2 .А.С. СССР №1554540 МКИ5 F 42 В 3/00. Штеле В.И.. 1990 «ДСП» (прототип). 3. Физика взрыва. / Ф.А.Ба ум, Л.П.Орленко, К.П.Станюкович и др. - М.: Наука, 1975. - С.377. 7 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 79805 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601