КОМБИНИРОВАННЫЙ ВРУБ

Заявляемая полезная модель (техническое решение) относится к области буровзрывных работ и предназначена для использования в горной промышленности при отбойке горной массы с целью повышения эффективности взрыва. Заявляемое техническое решение может быть использовано как в угольных, так и в рудных шахтах.
Известен комбинированный двойной призматический вруб («Технология и безопасность взрывных работ» / Справочное пособие.: М. Недра, 1993. с.123), состоящий из 4 параллельных шпуров внутреннего вруба.
Недостатком известного вруба является то, что при взрываний внешнего вруба на уже образованную поверхность обнажения от внутреннего вруба, формирующиеся волны напряжения в первую очередь подходят и создают трещины в устьевой части внутренней полости. По этим трещинам расширяющиеся продукты взрыва (далее ПВ) выходят в открытое пространство прежде, чем в донной части и не обеспечивают эффективного окончательного образования врубовой полости.
Известен также комбинированный двойной клиновой вруб (Технология и безопасность взрывных работ / Справочное пособие.: М. Недра, 1993. с 121) принятый за прототип, состоящий из 4-6 парных шнуров внутреннего клина и 4-6 парных шпуров внешнего клина.
Недостатком известного вруба является то, что при взрываний шпуровых зарядов внешнего клина не обеспечивается эффективное формирование врубовой полости вследствие разновременного подхода волн напряжения к поверхности обнажения, образованной внутренним врубом. Это приводит к тому, что образующиеся трещины, в первую очередь, сообщаются со свободным пространством от внутреннего вруба в ее начальной устьевой части и за счет этого расширяющиеся продукты взрыва (ПВ) преждевременно выходят в атмосферу и не обеспечивают отрыв породы на полную глубину шпуров внешнего клина.
Таким образом, недостатком рассмотренных известных комбинированных врубов при параллельности шпуров внутреннего и внешнего врубов является то, что они не обеспечивают формирование трещин на поверхности обнажения врубовой полости от внутреннего вруба одновременно по всей длине ее, что снижает эффективность создания максимального объема общей врубовой полости.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности создания максимального объема общей врубовой полости за счет обеспечения одновременного подхода волн напряжения по всей длине поверхности обнажения от взрыва внутреннего вруба и формирования системы трещин одновременно по всей поверхности внутренней врубовой полости.
Указанный технический результат достигается тем, что в комбинированном врубе, состоящем из внутреннего и внешнего вруба, внутренний вруб выполнен клиновым с прямым инициированием заряда взрывчатых веществ, а внешний - призматическим с обратным инициированием заряда взрывчатых веществ.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показано расположение шпуров и порядок инициирования зарядов взрывчатых веществ (далее ВВ), а на фиг.2 - характер распространения волн напряжения после взрыва зарядов внешнего призматического вруба и формирования системы трещин на поверхности обнажения врубовой полости от внутреннего клинового вруба - для заявляемой полезной модели; на фиг.3 расположение шпуров и порядок инициирования зарядов взрывчатых веществ (аналог); на фиг.4 - характер распространения волн напряжения после взрыва зарядов (аналог), на фиг.5 показано расположение шпуров и порядок инициирования зарядов взрывчатых веществ (прототип); на фиг.6 - характер распространения волн напряжения после взрыва зарядов (прототип).
Заявляемый комбинированный вруб (фиг.1) состоит из внутреннего клинового вруба, представленного системой парных шпуров 1, наклоненных либо к горизонтальной, либо к вертикальной оси горной выработки, и внешнего призматического вруба, представленного системой шпуров 2, пробуренных перпендикулярно плоскости забоя.
Во внутреннем клиновом врубе патрон-боевик 3 в заряде ВВ расположен со стороны устья шпура - прямое инициирование, и детонационная волна (D) движется по заряду ВВ в направлении от устья к донной части шпура. Внутренний клиновой вруб взрывается в первую очередь.
Во внешнем призматическом врубе патрон-боевик 3 расположен в донной части шпура и детонационная волна по заряду ВВ движется в направлении от дна шпура в сторону устья. Внешний призматический вруб взрывается с замедлением во вторую очередь на уже сформированную врубовую полость от взрыва внутреннего клинового вруба.
При взрыве зарядов внешнего призматического вруба зарождающаяся в горном массиве волна напряжений (см. фиг.2) движется в направлении (В) к сформированной врубовой полости 5 от взрывания внутреннего клинового вруба.
Поскольку шпуры внутреннего клинового вруба наклонные, а шпуры внешнего призматического вруба прямые, то расстояние между ними в донной части больше, чем в устьевой. Такое расположение обеспечивает условия параллельности фронта волны напряжений в горном массиве и поверхности клиновидной врубовой полости 5, созданной взрывом внутреннего клинового вруба.
Этого можно достичь только при обратном инициировании зарядов ВВ во внешнем призматическом врубе, когда патрон-боевик 3 расположен в донной части шпуров. При этом выполняется основная цель - фронт волны напряжений достигает поверхности сформированной врубовой полости одновременно по всей ее длине и зарождение трещин 4 в массиве происходит по всей поверхности внутренней врубовой полости, что предотвращает преждевременный выход расширяющихся газообразных ПВ в какой-либо местной зоне. В конечном итоге обеспечивается равномерность и полнота использования энергии взрыва на более качественное расширение первоначальной врубовой полости.
В рассматриваемом аналоге (Технология и безопасность взрывных работ / Справочное пособие.: М. Недра, 1993. с.123) шпуры внутреннего клинового вруба 1 и внешнего призматического вруба 2 (Фиг.3) параллельны друг другу и при взрываний внешнего вруба на уже сформированную внутреннюю врубовую полость 5 (Фиг.4) фронт волны напряжений (как при прямом, так и при обратном инициировании) достигает поверхности образованной врубовой полости в ограниченной зоне. В этом случае, через образованные трещины 4 газообразные ПВ преждевременно выходят в атмосферу выработки, и давление в зарядной полости резко снижается и эффективного формирования врубовой полости не происходит.
В прототипе - фиг.5 (Технология и безопасность взрывных работ / Справочное пособие.: М. Недра, 1993. с 121) наклонные шпуры во внутреннем клиновом врубе 1 и внешнем призматическом врубе 2 являются параллельными друг другу и волна напряжений при детонации зарядов ВВ во внешнем призматическом врубе (как при прямом, так и при обратном инициировании) достигает поверхности врубовой полости 5 от внутреннего клинового вруба 1 (Фиг.6) так же, как и в аналоге, в ограниченной зоне. В этом случае, газообразные ПВ через образующиеся трещины 4 преждевременно выходят в атмосферу и эффективность формирования врубовой полости не обеспечивается из-за потери энергии от взрыва внешнего призматического вруба.
Преимущества заявляемого технического решения состоят в том, что комбинированный вруб состоит из разнонаправленных шпуров - внутренний вруб клиновой, а внешний вруб - призматический, расстояние между ними уменьшается в направлении от дна к устью шпуров и инициирование зарядов ВВ производится: во внутреннем клиновом врубе - прямое (со стороны устья шпуров), а во внешнем призматическом врубе - обратное (со стороны дна шпуров), эффективность такого вруба повышается за счет:
- разнонаправленности шпуров внутреннего клинового и внешнего призматического вруба, создающей условия уменьшения расстояния между шпурами в направлении от донной части к устьевой;
- применения обратного инициирования зарядов ВВ во внешнем призматическом врубе, обеспечивающего параллельность фронта волны напряжений от взрыва внешнего призматического вруба поверхности врубовой полости от взрыва внутреннего забоя;
- формирования системы трещин в породном массиве одновременно по всей поверхности врубовой полости, образованной внутренним врубом, что обеспечивает равномерность распределения энергии взрыва внешнего вруба и полноту ее использования на эффективное разрушение горного массива и образование основной врубовой полости максимального объема.