СКВАЖИННЫЙ ЗАРЯД

Полезная модель относится к горному делу и предназначена для буровзрывной отбойки горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.
Известна конструкция скважинного заряда, включающая размещенное в скважине взрывчатое вещество в виде отдельных участков, разделенных воздушными промежутками, причем воздушные промежутки сформированы двумя фанерными кружками, скрепленными деревянным стержнем (Взрывное дело. Сборник №54/11, М., Недра, 1964, с.20).
Недостатком данной конструкции скважинного снаряда является неудобство и громоздкость конструкции, а также недостаточная герметичность скважинного заряда на границе воздушного промежутка с вышерасположенным зарядом и, вследствие этого, невозможность использования эмульсионного ВВ в конструкции скважинного заряда.
Известна также конструкция скважинного заряда, включающего рассредоточенные заряды ВВ, разделенные воздушными промежутками, установленные боевики и средства инициирования (Пат. РФ №2235290, Кл. F42D 1/02, 2003, Бюл. №24 от 27.08.2004).
Недостатком данной конструкции является то, что при формировании любого воздушного промежутка между отдельными участками взрывчатого вещества требуется использование предохранительной стенки или любой другой аналогичной конструкции, при прохождении каждой из которых гасится энергия взрыва отдельно взятого заряда, что препятствует взаимодействию зарядов при взрыве, и тем самым приводит к ухудшению эффективности ведения взрывных работ. Кроме того, использование предохранительной стенки или любой другой аналогичной конструкции не обеспечивает достаточной герметичности скважинного заряда на границе воздушного промежутка с вышерасположенным зарядом. Просыпание ВВ из верхнего заряда в воздушный промежуток увеличивает расход штатного ВВ и нарушает запланированную динамику взрыва, что ухудшает дробление горной породы. Данные конструкции не обеспечивают возможность использования эмульсионного ВВ в скважинном заряде с воздушными промежутками.
Наиболее близким техническим решением является конструкция скважинного заряда, включающая рассредоточенные заряды ВВ, разделенные воздушными промежутками, установленные боевики и средства инициирования, причем воздушные промежутки образованы распертыми в стенки скважины пневмозатворами, выполненными в виде полого шара, диаметр которого превышает диаметр взрывной скважины (Пат РФ на ПМ №69630 от 03.08.2007 F42D 1/02, опубл. 27.12.2007).
Основным недостатком данного скважинного заряда является сложность сбора конструкции, особенно при пониженных температурах. Для наполнения воздухом пневмозатвора, расположенного на глубине 15-20 м, применяется насос, соединенный с пневмозатвором прорезиненным шлангом такой же длины плюс 1,0-1,5 м. Длинный шланг, как правило, хранится и транспортируется в виде мотка. Для беспрепятственного направления шланга в скважину требуется его полное выпрямление, что в холодное время года весьма затруднительно из-за застывания прорезиненного материала на морозе. Кроме того, при опускании в скважину шланг покрывается слоем глинистого материала, который при застывании на морозе также снижает гибкость шланга. При попадании пульпы в зазор между иглой шланга и запорного клапана пневмозатвора существует вероятность прихватывания льдом иглы. В данном случае вытаскивание шланга из скважины возможно только после предварительного выпуска воздуха из камеры. При работе взрывникам требуется приобретение определенного навыка для предугадывания момента прекращения наполнения камеры воздухом, т.к. производительность насоса зависит от нескольких факторов: его технического состояния; глубины опускания камеры, температуры наружного воздуха, что увеличивает время проведения подготовительных работ при взрывании. Передвижение и работа с насосом, снабженным длинным шлангом, на поверхности технологических блоков, где находятся люди, зарядные машины, создает дополнительные неудобства, особенно в условиях ведения горных работ в узкой приконтурной зоне. Таким образом, при наполнении воздухом пневмозатвора с поверхности технологического блока требуется дополнительное время на выпрямление шланга, его очистку и устранение неполадок в системе «насос-шланг-камера». При работе под высокими уступами это является серьезным недостатком с точки зрения обеспечения безопасности, так как время нахождения людей в опасной зоне увеличивается, согласно предварительным расчетам, на 15-20%.
Технической задачей, решаемой предполагаемой полезной моделью, является сокращение времени проведения подготовительных работ по установке скважинного заряда с воздушными промежутками эмульсионного ВВ в зимнее время в условиях Крайнего Севера, и, вследствие этого повышение эффективности взрывных работ в целом. Кроме того, обеспечивается повышение безопасности ведения горных работ за счет сокращения времени нахождения взрывников при работе под высокими уступами и повышение надежности конструкции путем полуавтоматического наполнения пневмозатвора воздухом (газом).
Указанный технический результат достигается тем, что скважинный заряд, включающий рассредоточенные заряды ВВ, разделенные воздушными промежутками, установленные боевики и средства инициирования, причем воздушные промежутки образованы распертыми в стенки скважины пневмозатворами, выполненными в виде полого шара, диаметр которого превышает диаметр взрывной скважины, дополнительно содержит газовый баллон, снабженный рычагом срабатывания, и утяжелитель, прикрепленные к пневмозатвору и расположенные соответственно над и под пневмозатвором.
Новизной данного решения является наличие новых конструктивных элементов - газового баллона, снабженного рычагом срабатывания, и утяжелителя, прикрепленных к пневмозатвору и расположенных соответственно над и под пневмозатвором.
В условиях взрывания высоких уступов, где предусматривается использование скважинного заряда данной конструкции, требуется максимальное сокращение количества операций, требующихся для подготовки блока к взрыву. Многоходовые операции должны быть заменены более простыми.
Снабжение пневмозатвора скважинного заряда газовым баллоном с рычагом срабатывания и утяжелителем, которые прикреплены к пневмозатвору и расположены соответственно над и под пневмозатвором, позволяет в короткие сроки с наименьшими трудозатратами установить конструкцию данного скважинного заряда во взрывную скважину.
Скважинный заряд схематично изображен на фиг.1, 2, причем на фиг.1 представлена конструкция скважинного заряда в процессе его установки (сборки) в скважине, на фиг.2 - схема формирования воздушного промежутка скважинного заряда установкой пневмозатвора в скважине, где:
1. - нижняя часть заряда - эмульсионное ВВ,
2. - верхняя часть заряда - эмульсионное ВВ,
3. - воздушный промежуток,
4. - пневмозатвор,
5. - утяжелитель,
6. - газовый баллон
7. - рычаг срабатывания газового баллона
8. - детонирующий шнур,
9. - детонатор
10. - шпагат
Скважинный заряд включает нижнюю часть 1 заряда и верхнюю часть 2 заряда из эмульсионного ВВ, воздушный промежуток 3, в котором установлен пневмозатвор 4, представляющий собой эластичную надувную оболочку, с прикрепленными к нему утяжелителем 5 и газовым баллоном 6, снабженным рычагом срабатывания 7, детонаторами 9 и 12 и детонирующими шнурами 9 и 11.
Пример конкретной реализации.
Скважинный заряд формируют во взрывной скважине следующим образом.
скв
Расчетами определяют требуемое количество скважинного заряда. Например, при взрывании уступов высотой 15,0 м, расстоянии между скважинами и рядами скважин а=в=8,0 м и удельном расходе ВВ q=0,55 кг/м3 количество скважинного заряда взрывчатых веществ (ВВ) Q составит:
скв
Q=(15×8×8×0,55)=528, кг
На дно взрывной скважины опускают детонатор 9 из тротиловой шашки Т-400Г на двух нитях детонирующего шнура 8, например, ДШЭ-12 (фиг 1, поз.1). После зарядки нижней части скважины формируют воздушный промежуток 3.
нижн
скв
нижн
скв
В скважину на требуемую глубину размещают нижнюю часть 1 заряда ВВ, например, граммонит 79/21 в расчетном количестве, например, Q=2/3 Q - где Q - нижняя часть скважинного заряда, кг, Q - общее количество скважинного заряда, кг (фиг.1, поз.2).
нижн
Q=528×2/3-352, кг.
Выполняют подготовительные работы по формированию скважинного заряда: соединяют пневмозатвор 4 с утяжелителем 5 и крепят шпагат 10 к рычагу срабатывания газового баллона 7. Конец шпагата 10 фиксируют у устья скважины. Пневмозатвор 4 с прикрепленным к нему утяжелителем 5 опускают в скважину. При резком прерывании движения пневмозатвора 4 с помощью шпагата 10, прикрепленного к рычагу срабатывания 7 газового баллона 6, рычаг 7 выдергивается из гнезда, срабатывает система пробивания крышки газового баллона 6 и газ наполняет пневмозатвор 4. Пневмозатвор 4, выполненный в форме полого шара, диаметр которого превышает диаметр взрывной скважины, расправляется, расклинивается в скважине, принимает форму шара и, упираясь своей поверхностью о стенки скважины и перекрывая ее поперечное сечение, образует воздушный промежуток скважинного заряда. При этом имеющиеся на стенках скважины неровности заполняются выпуклостями пневмозатвора 4, что увеличивает его сцепление со стенками скважины и повышает надежность перекрытия. Установленный таким образом пневмозатвор 4 способен выдерживать нагрузку до 70 кг при обеспечении достаточной герметичности, исключая протекание эмульсионного ВВ в воздушный промежуток. Таким образом, нижнюю часть 1 заряда отделяют воздушным промежутком 3. Далее на пневмозатвор 4 на одной нитке детонирующего шнура 8 ДШЭ-12 опускают промежуточный детонатор 9 из тротиловой шашки Т-400Г. Производят укладку верхней части заряда ВВ 2 так же из эмульсионного взрывчатого вещества. Операцию по формированию воздушного промежутка повторяют в зависимости от необходимого числа воздушных промежутков в скважинном заряде. При необходимости осуществляют забойку скважины инертным материалом, например, выполняют забойку из буровой мелочи. Процесс формирования скважинного заряда проиллюстрирован на фиг.2 - схеме формирования воздушного промежутка скважинного заряда установкой пневмозатвора в скважине.
Изготовленный таким образом скважинный заряд представляет собой обеспечивающую эффективное дробление горной породы конструкцию скважинного заряда с воздушными промежутками, в том числе, с использованием эмульсионного взрывчатого вещества, за счет упрощения конструкции при обеспечении достаточной герметичности контакта на границе воздушного промежутка с вышерасположенным зарядом.