ГИДРОЗАБОЙКА ШПУРОВ

Заявляемое техническое решение относится к горному делу, в частности к области разрушения горных массивов с применением буровзрывных работ. Заявляемая полезная модель может быть использована как в угольных, так и в рудных шахтах.
Известна забойка шпуров при ведении взрывных работ, (аналог), состоящая из водонаполненной ампулы и двух запирающих пыжей - один в устьевой части шпура, а другой - дополнительный между зарядами ВВ и ампулой (Патент на полезную модель РФ №70572, опубл. 27.01.08, бюл. №3).
Недостатком указанной забойки является то, что дополнительный пыж, размещаемый перед ампулой после заряда ВВ, воспринимая первым воздействие ударной волны сжимается сначала сам и уже затем передает давление на водонаполненную ампулу. В результате этого водяная масса после разрушения ампулы воспринимает пониженное давление, поскольку часть энергии волны израсходована на смятие пластичного дополнительного пыжа.
Известна также гидрозабойка шпуров, принятая за прототип, состоящая из двух водонаполненных ампул, размещаемых непосредственно за патронами взрывчатого вещества (ВВ) и запирающего пыжа из пластичного материала, размещаемого в устьевой части шпура после водонаполненных ампул (гидроампул) (П.И.Кушнеров «Безопасность взрывных работ при электровзрывании на угольных и сланцевых шахтах.: Кемерово, Кузбассвуз-издат. 2005. С.302»).
Недостатком известной гидрозабойки является то, что водонаполненные ампулы имеют диаметр меньше, чем диаметр шпура и, вследствие этого, между стенками шпура и ампул образуется воздушный радиальный зазор от 4 до 12 мм (в зависимости от диаметра шпура).
При взрыве заряда ВВ образующаяся мощная ударная волна имея высокую скорость движения, успевает пройти через воздушный зазор прежде, чем будут разрушены ампулы и снижаемая водяная масса сможет перекрыть все сечения шпура.
В этом случае не исключена возможность преждевременного выталкивания запирающего пыжа из устья шпура и максимального распора сжатой водяной массы в шпуре не произойдет, что не будет препятствовать свободному выходу высокотемпературных продуктов взрыва (ПВ) в призабойное пространство горной выработки.
При наличии метана в шахтной атмосфере может произойти его воспламенение, что иногда и происходит в практике производства взрывных работ с тяжелыми последствиями.
В подобной ситуации формируемое давление распора водяной массы в шпуре и длительность его воздействия на стенки шпура не достигнут максимального значения, что не обеспечивает полноты использования энергии ВВ на разрушении горного массива.
Таким образом, недостатком рассмотренных вариантов гидрозабойки является то, что они не обеспечивают одновременного максимального давления распора водяной массы и длительности его действия в шпуре.
Техническим результатом полезной модели является увеличение времени задержки забойки в шпуре, повышение полноты использования энергии взрыва на разрушение горного массива, снижение температуры выбрасываемых из шпура газообразных продуктов взрыва и повышение безопасности ведения горных работ.
Указанный технический результат заявляемого технического решения достигается тем, что между гидроампулами размещен промежуточный запирающий пыж из пластичного материала.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показана заявляемая гидрозабойка; на фиг.2 - эпюра развиваемых распорных давлений водяной массы и длительность их воздействия на стенки шпура заявляемой гидрозабойки; на фиг.3 - эпюра развиваемых распорных давлений водяной массы и длительность их воздействия на стенки шпура в аналоге; на фиг.4 эпюра развиваемых распорных давлений водяной массы и длительность их воздействия на стенки шпура в прототипе.
p1
p1
Заявляемая гидрозабойка шпуров 1 (Фиг.1) состоит из двух гидроампул 2 и 3, дополнительного промежуточного запорного пыжа 4 и основного запирающего пыжа 5 в устьевой части шпура 1. При взрыве заряда ВВ 6 ударная волна воздействует непосредственно на гидроампулу 2, примыкающую к заряду ВВ, создавая максимальное давление распора водяной массы (P) (Фиг.2), поскольку промежуточный запорный пыж 4 препятствует ее сдвижению и одновременно увеличивает длительность действия максимального распора водяной массы на стенки шпура (1).
р2
р2
p1
p2
p1
p2
В момент окончания смятия дополнительного промежуточного запорного пыжа 4 происходит воздействие давления на следующую гидроампулу 3, при этом создается второй участок распора водяной массы на стенки шпура (Р), длительность действия которого (1) предопределяется временем задержки в шпуре 1 устьевого запирающего пыжа 5. В этом случае на стенки шпура воздействует суммарное давление распора водяной массы (P+P) и значительно увеличивается длительность его действия (1+1) (Фиг.2).
р3
р3
В рассматриваемом аналоге (Патент на полезную модель РФ №70572, опубл. 27.01.08, бюл. №3) величина распорного давления Р и длительность его действия 1 показанная на фиг.3 значительно меньше, чем в заявляемой полезной модели.
р4
р4
В прототипе - фиг.4 - (П.И.Кушнеров «Безопасность взрывных работ при электровзрывании на угольных и сланцевых шахтах.: Кемерово, Кузбас-свузиздат. 2005. С.302») величина распорного давления Р и длительность его действия 1 выше, чем в аналоге, но меньше, чем в заявляемом техническом решении.
Преимущества заявляемого технического решения состоят в том, что гидрозабойка 1, выполненная из двух или более водонаполненных ампул имеет один запирающий пыж в устье шпура и второй - промежуточный запорный - между водонаполненными ампулами, эффективность действия такой гидрозабойки повышается за счет:
- формирования первичного участка распора водяной массы на стенки шпура при воздействии ударной волны непосредственно на первую гидроампулу;
- увеличение длительности воздействия первичного максимального распора водяной массы, обеспечиваемого сопротивляемостью промежуточного запорного пыжа;
- формирования вторичного участка распора водяной массы при воздействии ударной волны на вторую гидроампулу;
- суммарного увеличения длительности воздействия распора водяной массы гидроампул на стенки шпура, что повышает время задержки забойки в шпуре, обеспечивая полноту использования энергии взрыва на разрушение горного массива и снижения до безопасных пределов температуры выбрасываемых газообразных продуктов взрыва, что в конечном итоге повышает эффективность и безопасность ведения горных работ.