ВРУБ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ КРЕПКИХ ПОРОД

Заявляемое техническое решение относится к области буровзрывных работ и предназначено для использования в горной промышленности при разрушении горных пород взрывным способом. Заявляемое техническое решение может быть использовано в угольных и рудных шахтах при сооружении горных выработок и других объектов в крепких породных массивах.
Известна конструкция вруба, состоящая из четырех параллельных шпуров, в центре которых пробурена незаряжаемая компенсационная скважина диаметром более 150 мм, выполняющая роль дополнительной обнаженной поверхности в системе вруба (Кушнеров П.И. Безопасность взрывных работ при электрическом взрывании на угольных и сланцевых шахтах. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005. - 611 с., стр.465, рис.5.29а).
Недостатком известного вруба является то, что бурение горизонтальных скважин большого диаметра (более 150 мм) в крепких породах требует громоздкого и сложного оборудования и весьма трудоемко в ограниченном пространстве подземной горной выработки. Кроме того, наличие незаряжаемой центральной скважины, глубина которой одинакова с глубиной врубовых заряжаемых шпуров, не обеспечивает отрыв крепких, упругих пород на всю глубину врубовых шпуров.
Известна также конструкция вруба, принятая за прототип, состоящая из четырех врубовых шпуров, в центре которых находится центральная опережающая компенсационная скважина диаметром не более 125 мм и глубиной, превышающей глубину врубовых шпуров. В компенсационной скважине на глубине, равной длине врубовых шпуров (их донной части) размещен прострелочный заряд взрывчатого вещества (ВВ), предназначенный для предварительного образования котловой полости, обеспечивающей эффективное формирование врубовой полости (авт. св. СССР №733340, E21C 37/00, Е21Д 9/00, опубл. 07.01.1980).
Недостатком известной конструкции является то, что в свободных от заряда ВВ частях опережающей компенсационной скважины не предусмотрено размещение внутренней забойки, что создает условия свободного выхода продуктов взрыва из скважины, значительное снижение энергии затрачиваемой на создание котловой полости необходимых размеров, что в конечном итоге не обеспечивает качественного формирования врубовой полости при взрыве врубовых шпуров.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение эффективности взрыва прострелочного заряда взрывчатого вещества в центральной опережающей компенсационной скважине, улучшение качества формирования котловой (камуфлетной) полости и зоны трещиноватости в донной части врубовых шпуров, получение максимального объема врубовой полости.
Указанный технический результат достигается тем, что вруб для разрушения крепких пород, включающий четыре или более врубовых шпура и центральную опережающую компенсационную скважину, в которой размещен прострелочный заряд взрывчатого вещества на глубине равной длине врубовых шпуров, согласно полезной модели, перед прострелочным зарядом взрывчатого вещества и после него в центральной опережающей компенсационной скважине размещена гидрозабойка.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема вруба, а на фиг.2 - образованная после взрыва прострелочного заряда ВВ котловая полость с зоной предразрушения в виде густой сети трещин.
Заявляемый вруб для разрушения крепких пород (фиг.1) состоит из врубовых шпуров 1 и центральной опережающей компенсационной скважины 2 (далее скважина) диаметром не более 125 мм, в которой на глубине, равной длине врубовых шпуров 1, размещен прострелочный заряд ВВ 4, а перед прострелочным зарядом ВВ 4 и после него в скважине 2 размещена гидрозабойка 3 и 5.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Первой серией взрывается прострелочный заряд ВВ 4. При детонации заряда возбуждаемая мощная ударная волна воздействует на гидрозабойку 3 и 5, и вода в процессе сжатия, создает эффективное распорное усилие на стенки скважины 2, препятствуя преждевременному выходу продуктов взрыва из скважины 2, за счет чего обеспечиваются условия формирования максимального импульса давления и полноты использования энергии взрыва на образование максимальной величины котловой полости и зоны трещиноватости (зоны предразрушения) (фиг.2).
Врубовые шпуры 1 взрывают второй серией. К этому моменту гидрозабойка 3 и 5 выброшена из скважины 2, которая становится дополнительной обнаженной поверхностью, а в донной части врубовых шпуров 1 образована котловая полость с обширной зоной трещиноватости, что обеспечивает формирование врубовой полости на полную глубину пробуренных врубовых шпуров 1.
В рассматриваемом аналоге (Кушнеров П. И. Безопасность взрывных работ при электрическом взрываний на угольных и сланцевых шахтах. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005. - 611 с., стр.465, рис.5.29а) наличие центральной незаряжаемой скважины, глубина которой не превышает глубины врубовых шпуров, лишь облегчает, но не обеспечивает разрушение породы на всю глубину врубовых шпуров, а пробуривание незаряжаемой скважины диаметром более 150 мм не выполнимо в выработках ограниченного поперечного сечения.
В прототипе (авт. св. СССР №733340, E21C 37/00, Е21Д 9/00 опубл. 07.01.1980 г.) прострелочный заряд ВВ в центральной опережающей компенсационной скважине размещен без внутренней забойки и при его детонации образующиеся продукты взрыва имеют свободный выход из скважины, что значительно снижает величину импульса давления на породный массив и не обеспечивает образования достаточной котловой полости и развития зоны трещиноватости, в результате чего эффективность формирования врубовой полости после взрыва врубовых шпуров снижается.
Преимущества заявляемого технического решения заключаются в том, что в центральной опережающей компенсационной скважине в свободных от прострелочного заряда ВВ частях скважины (перед прострелочным зарядом ВВ и после него) размещена гидрозабойка, что предотвращает свободный выход продуктов детонации в призабойное пространство, создает условия формирования максимального импульса давления в зоне расположения прострелочного заряда ВВ и полноты использования энергии взрыва на образование котловой полости и зоны предразрушения в форме густой сети трещин и за счет этого врубовая полость образуется на всю глубину врубовых шпуров.
Эффективность предлагаемого вруба для разрушения крепких пород оценивается за счет:
- предотвращения свободного выхода продуктов взрыва из центральной опережающей компенсационной скважины;
- формирования максимального импульса давления при взрыве прострелочного заряда ВВ в центральной опережающей компенсационной скважине;
- полноты использования энергии взрыва на создание котловой полости и зоны трещинообразования, облегчающих работу врубовых шпуров.