ПЕРЕДАТЧИК И ОСЛАБИТЕЛЬ ДЕТОНАЦИОННОГО ИМПУЛЬСА ВЗРЫВА В ШПУРЕ
TRANSMITTER AND ATTENUATOR OF EXPLOSION DETONATION PULSE IN SHOTHOLE

Передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва относится к способу добычи блочного камня из горных пород в карьерах с использованием буровзрывных работ.
Известен состав донно-устьевой забойки по заявке №96103232, которая была подана в Российской Федерации 27.02.1996 г. и опубликована в официальном бюллетене, МПК E21C 37/00, F42D 1/24.
Состав донно-устьевой забойки, содержащей воду, растворимые в воде пламегасители хлориды металлов и структурообразователи, повышающие вязкость системы, которая представляет собой эмульсию типа "вода в масле", следующий (мас.): пламегасители (нефтепродукты с температурой кипения не ниже 230°С) 10-20, эмульгаторы и их смеси, образующие обратные эмульсии 1,5-2,5, например эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов, и остальное вода.
Общими существенными признаками является изготовление передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва в шпуре, в качестве которого используют для закладки в шпур невзрывчатое вещество с повышенной вязкостью, разбавленное водой.
Недостатками донно-устьевой забойки является то, что она непригодна для добычи качественных блоков, так как такая эмульсия все равно имеет консистенцию и структуру, которая позволяет воде просачиваться в щели и поры горной породы, вдобавок такая смесь не передает равномерно детонационный импульс взрыва и может использоваться только для забойки.
Наиболее близким решением является известный линейный заряд со сниженным боковым влиянием по заявке на изобретение, опубликованной в Российской Федерации за №2002128876 в официальном бюллетене 27.04.2004 г., МПК F42B 3/087. По известному изобретению линейный заряд с пониженным боковым воздействием состоит из сердцевины из взрывчатого вещества, покрытой оболочкой, оболочка выполнена из материала, ослабляющего детонационный импульс, например из вспененного полиэтилена. Взрывчатое вещество, помещенное в оболочку, является стандартным детонирующим шнуром с высокой скоростью детонации, который заключен в ослабляющую оболочку, изменяющую детонационный импульс детонирующего шнура. Линейный заряд с пониженным боковым воздействием состоит из взрывчатого вещества, помещенного в оболочку, в котором заряд сформирован из двух и более параллельно расположенных стандартных детонирующих шнуров, заключенных в общую ослабляющую оболочку, изменяющую детонационный импульс.
Линейный заряд с пониженным боковым воздействием состоит из взрывчатого вещества, помещенного в оболочку, причем под дополнительной ослабляющей оболочкой вдоль образующей заряд снабжен направляющей нитью, обеспечивающей вскрытие оболочки.
Общими существенными признаками является то, что в качестве передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва в шпуре используют невзрывчатое вещество, расположенное между взрывчатым веществом и стенками шпура.
Недостатками известного линейного заряда является то, что оболочка изготовляется заранее, поэтому невозможно учесть реальный размер шпура и отклонение размеров сечения шпура по длине шпура, не обеспечивается плотность прилегания к стенкам шпура и необходимая равномерность нагрузки при взрывах, отсутствует возможность регулирования передаточной силы и соответственно качественное без повреждений отбивание и раскалывание блоков камня горной породы по линии ряда шпуров.
Целью изобретения является создание передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва из невзрывчатого вещества с возможностью регулирования передаточной силы и обеспечение равномерной ослабленной энергии взрыва от детонирующего шнура для обеспечения качественного раскалывания блоков камня горной породы.
Согласно изобретению передатчиком и ослабителем детонационного импульса взрыва в шпуре является невзрывчатое вещество, которое расположено между взрывчатым веществом и стенками шпура и имеет возможность ослабить и передать на стенки шпура детонационный импульс.
Передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва в шпуре содержит, мас.%: водорастворимый загуститель в количестве 0,36-10,0; взрывопоглощающие добавки в количестве 1,45-3,0; компонент, корректирующий водородный показатель, щелочной или кислотный, например аммиачная вода или уксус, в количестве 0,06-0,6; остальное вода. Имеет водородный показатель в пределах рН 6 - 8. Условная вязкость передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва выбирается в пределах от 8 до 20 секунд по вискозиметру с соплом 6 мм по ГОСТ 9070-75 в зависимости от прочности горной породы.
В качестве водорастворимого загустителя используется метиловый эфир целлюлозы или гидроксиэтилцеллюлоза, или водорастворимым загустителем является кросс-сополимер акриловой кислоты.
Взрывопоглощающими добавками являются стеклянные полые микросферы диаметром от 5 до 100 мкм, или мука древесины размером от 40 до 200 мкм, или полимерные частицы произвольной формы размером от 20 до 300 мкм, или минеральные частицы размером от 50 до 500 мкм. В отличие от прототипа передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва в шпуре содержит, мас.%:
водорастворимый загуститель
0,36-10,0;
взрывопоглощающие добавки
1,45-3,0;
компонент корректирующий водородный показатель
0,06-0,6;
остальное
вода.
Щелочной компонент корректирующий водородный показатель - аммиак водный, кислотный компонент - уксус, условная вязкость передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва находится в пределах от 8 до 20 секунд по вискозиметру с соплом 6 мм по ГОСТ 9070-75.
В качестве водорастворимого загустителя используется метиловый эфир целлюлозы, или гидроксиэтилцеллюлоза, или кросс-сополимер акриловой кислоты.
Взрывопоглощающими добавками являются стеклянные полые микросферы диаметром от 5 до 100 мкм, или мука древесины размером от 40 до 200 мкм, или полимерные частицы произвольной формы размером от 20 до 300 мкм, или минеральные частицы размером от 50 до 500 мкм.
Существенными отличительными признаками достаточными во всех случаях является то, что передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва в шпуре содержит, мас.%:
водорастворимый загуститель
0,36-10,0;
взрывопоглощающие добавки
1,45-3,0;
компонент корректирующий водородный показатель
0,06-0,6;
остальное
вода,
имеет водородный показатель рН 6 - 8, условную вязкость в пределах от 8 до 20 секунд по вискозиметру с соплом по ГОСТ 9070-75.
Существенными отличительными признаками, достаточными в отдельных случаях, является то, что щелочной компонент, корректирующий водородный показатель, - аммиак водный технический, а кислотный - уксус.
В качестве водорастворимого загустителя используется метиловый эфир целлюлозы, или гидроксиэтилцеллюлоза, или кросс-сополимер акриловой кислоты.
Взрывопоглощающими добавками являются стеклянные полые микросферы диаметром от 5 до 100 мкм, или мука древесины размером от 40 до 200 мкм, или полимерные частицы произвольной формы размером от 20 до 300 мкм, или минеральные частицы размером от 50 до 500 мкм.
Указанное изобретение позволяет получить передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва в шпуре, который имеет консистенцию, которая позволяет заполнить шпур, но не заполняет небольшие трещины, поэтому передает и равномерно распределяет уменьшенную нагрузку на стенки шпура, которую регулируют вязкостью, и обеспечивает качественный раскол по ряду шпуров без повреждения блока горной породы. Затраты взрывного материала минимальные и минимально вредное влияние на экологию, так как зарядами являются сами детонирующие шнуры, в которых заложено взрывчатое вещество всего 9-12 грамм на погонный метр. Передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва в шпуре при взрывах не выделяет токсичных веществ, о чем есть выводы экспертизы.
На фиг.1 показан основной вид на блок камня горной породы с просверленными в горном массиве шпурами;
на фиг.2 показан вид сверху на блок камня в горной породе;
на фиг.3 показан разрез А-А по шпуру;
в конце описания приведены таблица 1 категорий прочности породы и рекомендации выбора условной вязкости передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва; таблица 2 зависимости условной вязкости передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва от содержания аммиачной воды.
Для изготовления передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва в сосуде в 200 литрах технической воды по СОУ МПП 71.100.30-030 (вода измеряется в литрах в связи с незначительными отклонениями массы от объемного ее измерения) с активным перемешиванием не меньше 5 минут разводят смесь с 1,2 кг кросс-сополимера на основе акриловой кислоты и 3,0 кг стеклянных полых микросфер диаметром 50±10 мкм, дополняют 0,69-0,71 кг воды аммиачной технической (концентрация 25%) по ГОСТ 9 до достижения водородного показателя рН 7 и условной вязкости 14 секунд по вискозиметру В3-246 по ГОСТ 9070-75, которая имеет текучесть и передаточную способность, необходимую в данном случае для использования в шпурах для отбивании блоков горной породы габбро. В смесь закладывают кросс-сополимер на основе акриловой кислоты, поставляемый фирмой Новеон Инк. США (Noveon Inc. USA), возможно использование гидроксиэтилцеллюлозы производства ООО "Кубань Полимер", г.Краснодар, Российская Федерация, также возможно использование водорастворимых загустителей натросола, тилозы, цилосайза. Применяют стеклянные полые микросферы, изготовленные ОАО "Стеклозавод "Неман", город Березовка, Республика Беларусь, или ОАО «НПО Стеклопластик», или ОАО "Новгородский завод стекловолокна" Российская Федерация, также возможно использование муки древесины размером от 40 до 200 мкм, или полимерных частиц произвольной формы размером от 20 до 300 мкм, или минеральных частиц размером от 50 до 500 мкм.
В работе разведенный передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва заливается в шпуры, которые высверлены по контуру блока горной породы и в которых заложены объединенные общей сеткой стандартные детонирующие шнуры ДШ, которые детонируют с большой скоростью.
При попытке сделать смесь, в которой загуститель, например кросс-сополимер на основе акриловой кислоты, заложен в количестве больше 10%, а взрывопоглощающие добавки, например стеклянные полые микросферы, заложены в количестве меньше 1,4%, передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва теряет текучесть и его сложно загрузить в шпур, передача энергии взрыва неравномерная.
Если загуститель заложен в количестве меньше 0,36%, а взрывопоглощающие добавки в количестве больше 3%, то повышенная текучесть смеси создает ей возможность заполнить щели в горный породе и передать в щели часть энергии взрыва, полые сферы всплывают, создается неравномерность передачи энергии взрыва по длине шпура и при взрывах образовываются сколы и другие повреждения блока, а в горизонтальных шпурах передатчик и ослабитель вытекают.
Щелочной и кислотный корректирующие компоненты в количестве, ограниченном формулой, предназначены для доведения водородного показателя до рН7, при котором водорастворимый загуститель, разведенный водой, обеспечивает вязкость передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва, необходимую для обеспечения качественного отбивания блоков горной породы. Регулирование вязкости для горных пород разной твердости, т.е. в пределах от 8 до 20 секунд по вискозиметру с соплом 6 мм по ГОСТ 9070-75, приведено в таблицах 1 и 2.
Стеклянные полые микросферы диаметром меньше 5 мкм в промышленных масштабах не изготавливаются и при использовании слипаются, а полые микросферы диаметром больше 100 мкм не распределяются равномерно при разведении передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва и приводят к неравномерной передаче энергии взрыва.
Мука древесины размером от 40 до 200 мкм является отходом производства при шлифовании на мебельном производстве, полимерные частицы размером от 20 до 300 мкм получают распылением расплавленного полимера с охлаждением струи. Для получения минеральных частиц размером от 50 до 500 мкм используется вспученный перлит и стандартные мельницы, которые используются горнообогатительными комбинатами.
Использование передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва выполняется так: проводят бурение рядов вертикальных шпуров 1 и горизонтальных шпуров 2 диаметром 40 мм по границам блока 3 в горный породе 4 с постоянным шагом 200 мм, недобур шпуров по глубине устанавливается 80 мм относительно границ габаритов блока 3. Горизонтальные шпуры 2 высверливают с уклоном 2 градуса для упрощения заполнения. Наиболее доступную и меньшего размера грань блока отделяют отпиливанием 5. Устанавливают в шпуры детонирующие шнуры по ГОСТ 6196-68 (далее детонирующий шнур) 6 типа ДША с необходимым количеством взрывчатого вещества в зависимости от прочности горной породы, например 9 грамм на погонный метр, объединяют заряды детонирующими шнурами 7 в общую сеть. Передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва доводят до необходимой вязкости в зависимости от прочности горной породы, например для добывания блоков из породы габбро вязкость доводят до 14 секунд по вискозиметру с соплом 6 мм по ГОСТ 9070-75 разведением технической водой и добавкой аммиачной технической воды, потом заполняют шпуры разбавленной смесью передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва 8, снаряжают детонатором общую сеть, проводят подрыв.
При использовании передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва проводились эксперименты. Для наглядности оценивания количественные характеристики приводятся в процентах:
1) при проработке подошвы уступа в горной породе габбро прочностью 1 категории по ЕНиР-36 использовался детонирующий шнур с 9 граммами взрывчатого вещества на метр при диаметре шпуров 32 мм, длине шпуров 4420 мм и 1720 мм с шагом между шпурами 150 мм и вязкостью передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва 14 секунд по вискозиметру В3-246 ГОСТ9070-75, который изготовлялся разведением в технической воде по СОУ МПП 71.100.30-030 смеси с 0,4% по массе Карбопола EZ-3, и 2,8% по массе стеклянных полых микросфер диаметром 40±10 мкм с корректированием до рН7 добавлением 0,35% по массе 25%-ного раствора аммиака водного технического. В горизонтальных шпурах используется легкая забойка из поролона. В результате был получен блок длиной 8000 мм, шириной 1800 мм, высотой 4500 мм. При внешнем обзоре зафиксировано, что отсутствуют сколы, порывы, трещины и микротрещины;
2) при отбивании блока от массива габбро прочностью 1 категории по ЕНиР-36 использовался детонирующий шнур с 9 граммами взрывчатого вещества на метр при диаметре шпура 32 мм, длине шпуров 1720 мм, и 4420 мм с шагом между шпурами 150 мм и вязкостью передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва 13 секунд по вискозиметру В3-246 ГОСТ 9070-75, который изготовлялся разведением в воде смеси с 8% по массе гидроксиэтилцеллюлозы и 1,5% по массе стеклянных полых микросфер диаметром 80±10 мкм и корректированием до рН7 добавлением 0,35% по массе 25% раствором аммиака водного технического.
В результате был получен блок длиной 8000 мм, шириной 1800 мм, высотой 4500 мм. При внешнем обзоре зафиксировано, что отсутствуют сколы, порывы, трещины и микротрещины.
3) при отбивании блока от массива габбро прочностью 1 категории по ЕНиР-36 использовался детонирующий шнур с 9 граммами взрывчатого вещества на метр при диаметре шпура 32 мм, длине шпуров 1720 мм, и 4420 мм с шагом между шпурами 150 мм и вязкостью передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва 22 секунды по вискозиметру В3-246 ГОСТ 9070-75, который изготовлялся разведением в воде смеси с 11% по массе Карбопола EZ-3, и 3,5% по массе стеклянных полых микросфер диаметром 120±10 мкм с корректированием 0,65% по массе 25%-ного раствора аммиака водного технического от разбавленной смеси.
В результате было сложно заполнить шпуры, после взрыва между некоторыми шпурами блок не отделился от массива, пришлось дорезать гидроразмывом контур блока, полученный блок длиной 8000 мм, шириной 1800 мм, высотой 4500 мм имел сколы.
4) при отбивании блока от массива габбро прочностью 1 категории по ЕНиР-36 использовался детонирующий шнур с 12 граммами взрывчатого вещества на метр при диаметре шпура 40 мм, длине шпуров 1720 мм, и 4520 мм с шагом между шпурами 260 мм и вязкостью передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва 13 секунд по вискозиметру В3-246 ГОСТ 9070-75, который изготовлялся разведением в воде смеси с 0,3% по массе гидроксиэтилцеллюлозы производства ООО "Кубань Полимер", и 4% по массе стеклянных полых микросфер диаметром 120±10 мкм, и корректированием до рН7 добавлением 0,35% по массе 25%-ного раствора аммиака водного технического от разбавленной смеси.
В результате был получен блок длиной 8000 мм, шириной 1800 мм, высотой 4500 мм. При внешнем обзоре зафиксировано, что отсутствуют порывы, трещины и микротрещины, но есть сколы в тело блока между шпурами нижней горизонтальной границы блока.
5) при отбивании блока от массива габбро прочностью 1 категории по ЕНиР-36 использовался детонирующий шнур с 9 граммами взрывчатого вещества на метр при диаметре шпура 32 мм, длине шпуров 1720 мм, и 4400 мм с шагом между шпурами 150 мм и вязкостью передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва 7 секунд по вискозиметру В3-246 ГОСТ 9070, который изготовлялся разведением в воде смеси с 0,3% по массе Карбопола EZ-3 и 4% по массе древесной муки ясеня размером от 50 до 180 мкм и корректированием до рН7 добавлением 0,23% по массе 25%-ного раствора аммиака водного технического от разбавленной смеси.
В результате передатчик и ослабитель детонационного импульса взрыва очень редко вытекал из горизонтальных шпуров и был получен блок, в котором при внешнем обзоре зафиксировано, что есть сколы, порывы, трещины, товарная ценность блока снижена.
6) при отбивании блока от массива габбро прочностью 1 категории по ЕНиР-36 использовался детонирующий шнур с 9 граммами взрывчатого вещества на метр при диаметре шпура 32 мм, длине шпуров 1720 мм, и 4400 мм с шагом между шпурами 150 мм и вязкостью передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва 7 секунд по вискозиметру В3-246 ГОСТ 9070-75, который изготовлялся разведением в воде, которая имела повышенную щелочность, смеси с 0,5% по массе метилового эфира целлюлозы, и 3% по массе древесной муки ясеня размерами от 50 до 180 мкм и корректированием до рН7 добавлением 0,23% уксуса по массе разбавленной смеси.
В результате был получен блок длиной 8000 мм, шириной 1800 мм, высотой 4500 мм. При внешнем обзоре зафиксировано, что отсутствуют сколы, порывы, трещины и микротрешины.
7) при отбивании блока от массива мрамора прочностью II категории по ЕНиР-36 использовался детонирующий шнур ДШ с взрывчатым веществом 9 грамм на метр при диаметре шпура 25 мм, длине шпуров 1700 мм, и 4400 мм с шагом между шпурами 180 мм и вязкостью передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва 17 секунд по вискозиметру В3-246 ГОСТ 9070-75, который изготовлялся разведением в воде смеси с 7% по массе гидроксиэтилцеллюлозы производства ООО "Кубань Полимер", и 2,5% по массе полимерных частиц произвольной формы размерами от 50 до 180 мкм и корректированием до рН7 добавлением 0,42% по массе 25%-ного раствора аммиака водного.
В результате был получен блок длиной 8000 мм, шириной 1800 мм, высотой 4500 мм. При внешнем обзоре зафиксировано, что отсутствуют сколы, порывы, трещины и микротрещины.
8) при отбивании блока от массива красного гранита прочностью 1 категории по ЕНиР-36 использовался детонирующий шнур с 12 граммами взрывчатого вещества на метр при диаметре шпура 40 мм, длине шпуров 1720 мм, и 4420 мм с шагом между шпурами 160 мм и вязкостью передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва 11 секунд по вискозиметру В3-246 ГОСТ 9070-75, который изготовлялся разведением в воде смеси с 0,4% по массе Карбопола EZ-3, и 2,8% по массе минеральных частиц перлита вспученного по ГОСТ 10832-91 размером от 300 до 350 мкм и корректированием до рН7 добавлением 0,29% по массе 25%-ного раствора аммиака водного от объема разбавленной смеси.
В результате был получен блок длиной 8000 мм, шириной 1800 мм, высотой 4500 мм. При внешнем обзоре зафиксировано, что отсутствуют сколы, порывы, трещины и микротрещины в блоке.
По результатам серии экспериментов были составлены таблица 1 категорий прочности породы и рекомендации выбора условной вязкости передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва, и таблица 2 зависимости условной вязкости передатчика и ослабителя детонационного импульса взрыва от содержимого - аммиачной воды, так как в большинстве случаев водородный показатель необходимо было повышать.