RU116220U1

RU116220U1 - EXPLOSIVE WELL CHARGE

Info

Publication number: RU116220U1
Application number: RU2011127718/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Арнольдович Белин; Станислав Иванович Дорошенко; Иван Владимирович Бригадин; Александр Георгиевич Нестеров; Андрей Александрович Геталов; Николай Петрович Смагин
Original assignee: Владимир Арнольдович Белин
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2012-05-20

Abstract

Скважинный комбинированный заряд взрывчатого вещества, формируемый на местах ведения взрывных работ, состоящий из основного заряда с низким детонационным импедансом и линейного инициатора с высоким детонационным импедансом, отличающийся тем, что линейный инициатор размещен вдоль стенки скважины по всей длине заряда и в поперечном сечении имеет форму сегмента с радиусом, равным радиусу скважины, и высотой не менее критического диаметра детонации, при этом в линейном инициаторе использованы конденсированные взрывчатые вещества, например гельпор, заключенный в жесткую оболочку. Downhole combined explosive charge formed at blasting sites, consisting of a main charge with low detonation impedance and a linear initiator with high detonation impedance, characterized in that the linear initiator is located along the borehole wall along the entire length of the charge and has a segment shape in cross-section with a radius equal to the borehole radius and a height not less than the critical detonation diameter, while condensed explosives are used in the linear initiator, for example, gelpore enclosed in a rigid shell.

Description

Полезная модель относится к области взрывного дела в горной, горно-металлургической, строительной и других отраслях промышленности.The utility model relates to the field of explosives in the mining, mining, metallurgical, construction and other industries.

Для разрушения горных пород применяются различные способы: взрывание, воздействие электрического тока, механическое воздействие и др.Various methods are used to destroy rocks: blasting, electric current, mechanical impact, etc.

Наиболее распространенным способом разрушения горных пород является взрывание. Взрывание скважинными зарядами на открытых карьерах является основным способом разрушения скальных горных пород и подготовки их, тем самым, к выемке и последующей переработке (Кутузов Б.Н. Взрывные работы, М., Недра, 1988, стр.260-288).The most common method of rock destruction is blasting. Blasting with borehole charges in open pits is the main way to destroy rock formations and prepare them, thereby, for excavation and subsequent processing (Kutuzov B.N. Blasting operations, M., Nedra, 1988, pp. 260-288).

В настоящее время все более широкое применение на взрывных работах находят эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ). Они зарекомендовали себя как эффективные, технологичные, низкочувствительные, относительно дешевые взрывчатые вещества, имеющие широкий диапазон применения: в сухих и обводненных массивах любой трещиноватости, в породах любой крепости.Currently, emulsion explosives (emulsion explosives) are increasingly used in blasting operations. They have established themselves as effective, technological, low-sensitivity, relatively cheap explosives, having a wide range of applications: in dry and flooded massifs of any fracture, in rocks of any strength.

Однако широкое распространение ЭВВ сдерживается рядом причин и прежде всего зависимостью их скорости детонации от плотности заряжания, которая получается в скважинах. Для получения оптимальной скорости детонации необходимо поддерживать плотность заряда в пределах 1,25-1,3 г/см³. В случае отклонения плотности от указанного значения в большую или меньшую стороны наблюдается существенное снижение скорости детонации вплоть до полного затухания детонационного процесса (Соснин В.А., Колганов Е.В. Исследование детонационных процессов в эмульсионных взрывчатых веществах. Сб. Взрывное дело №94/51, с.181-195).However, the widespread use of emulsion explosives is constrained by a number of reasons, and above all, by the dependence of their detonation velocity on the loading density that is obtained in wells. To obtain the optimal detonation velocity, it is necessary to maintain a charge density in the range 1.25-1.3 g / cm ³ . If the density deviates from the indicated value up or down, a significant decrease in the detonation velocity is observed up to the complete decay of the detonation process (Sosnin V.A., Kolganov E.V. Study of detonation processes in emulsion explosives. Sat. Explosive business No. 94 / 51, p. 181-195).

В реальных горногеологических условиях применения ЭВВ, добиться равномерной плотности заряжания по всей высоте колонкового заряда практически невозможно. Критический диаметр детонации открытых зарядов большинства современных ЭВВ составляет порядка 100 мм (Маслов И.Ю., Сивенков В.И., Ненахов И.А. Определение фактических детонационных и энергетических характеристик ЭВВ порэмит 1А в удлиненных и сосредоточенных зарядах. Сб. Взрывное дело №94/51, с.133-139).In real mining conditions of the use of emulsion explosives, it is almost impossible to achieve a uniform loading density over the entire height of the core charge. The critical detonation diameter of open charges of most modern explosive explosives is about 100 mm (Maslov I.Yu., Sivenkov V.I., Nenakhov I.A. Determination of the actual detonation and energy characteristics of emulsion explosives paramite 1A in elongated and concentrated charges. 94/51, p.133-139).

Вместе с тем необходимо отметить, что в настоящее время на многих горных предприятиях и карьерах началась замена отечественных буровых станков большого диаметра (230…250 мм) на высокопроизводительные станки иностранного производства диаметром менее 170 мм.At the same time, it should be noted that at present, many mining enterprises and quarries have begun replacing domestic drilling rigs of large diameter (230 ... 250 mm) with high-performance foreign-made rigs with a diameter of less than 170 mm.

Таким образом, диаметр скважин становится соизмеримым с критическим диаметром детонации большинства ЭВВ, тем самым повышается вероятность неполной детонации скважинных зарядов. Имеются сведения о затухании процесса детонации в зарядах порэмита 1А диаметром 160 мм (Соснин В.А., Колганов Е.В. Безопасность эмульсионных промышленных взрывчатых веществ. Записки Горного института. Т.171, С-Пб, 2007, с.203-212).Thus, the diameter of the wells becomes comparable with the critical detonation diameter of most emulsion explosives, thereby increasing the likelihood of incomplete detonation of borehole charges. There is information about the decay of the detonation process in poremitite charges 1A with a diameter of 160 mm (Sosnin V.A., Kolganov E.V. Safety of emulsion industrial explosives. Notes of the Mining Institute. T.171, S-Pb, 2007, p.203-212 )

На практике данная проблема решается путем формирования в скважинах комбинированных зарядов коаксиальной (соосной) формы. В данных конструкциях заряд ВВ с высоким детонационным импедансом, выполняющий роль линейного инициатора, размещается по оси скважины и окружается слоем ВВ с низким детонационным импедансом или наоборот.In practice, this problem is solved by forming combined charges of a coaxial (coaxial) shape in the wells. In these designs, the explosive charge with a high detonation impedance, acting as a linear initiator, is placed along the axis of the well and is surrounded by a layer of explosives with a low detonation impedance or vice versa.

Известна конструкция скважинного заряда ВВ (патент РФ на изобретение №2156431). Основным недостатком данной конструкции является сложность практической реализации. Так как формирование заряда коаксиальной формы предполагается осуществлять естественным путем при одновременном заряжании скважины двумя смесительно-зарядными машинами, то очень сложно выдержать соосность внутреннего и внешнего зарядов по высоте колонки, а, следовательно, толщину слоя внешнего заряда на уровне выше критического диаметра детонации этого ВВ. Последнее обстоятельство может приводить к срыву детонации или неполному срабатыванию заряда основного ВВ.Known design of the borehole charge BB (RF patent for the invention No. 2156431). The main disadvantage of this design is the complexity of practical implementation. Since it is supposed to form a coaxial charge in a natural way while simultaneously charging the well with two mixing-charging machines, it is very difficult to maintain the alignment of the internal and external charges along the column height, and, consequently, the thickness of the external charge layer at a level higher than the critical detonation diameter of this explosive. The latter circumstance can lead to a detonation failure or incomplete operation of the charge of the main explosive.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является конструкция скважинного комбинированного заряда ВВ, защищенная патентом РФ на ПМ №38054. Однако и она не лишена указанных выше недостатков, за исключением варианта, когда колонковый заряд формируется из заранее изготовленных патронов с соосно расположенными в них взрывчатыми веществами. Однако в этом случае необходимо иметь специальное производство по изготовлению данных патронов, что экономически не всегда оправдано.The closest analogue adopted for the prototype is the design of the borehole combined explosive charge, protected by the RF patent for PM No. 38054. However, it is not without the drawbacks indicated above, with the exception of the case when the core charge is formed from prefabricated cartridges with explosives coaxially located in them. However, in this case, it is necessary to have a special production for the manufacture of these cartridges, which is not always economically justified.

Избавиться от указанных выше недостатков позволяет заявляемая конструкция скважинного заряда.Get rid of the above disadvantages allows the claimed design of the borehole charge.

Целью полезной модели является конструкция комбинированного скважинного заряда ВВ с оптимальным сочетанием экономических показателей и эффективности взрывного воздействия.The purpose of the utility model is the design of a combined borehole explosive charge with an optimal combination of economic indicators and explosive impact efficiency.

Конструкция такого заряда предполагает размещение по всей длине скважины у ее стенки заряда ВВ с высоким детонационным импедансом (линейного инициатора), а в остальной части скважины - любого другого ВВ, выбор которого определяется условиями водонаполненности скважины, типом пород, их обводненностью и технологическими требованиями к горной массе по интенсивности дробления.The design of such a charge involves placing an explosive charge with a high detonation impedance (linear initiator) along the entire length of the well at its wall, and any other explosive in the rest of the well, the choice of which is determined by the water filling conditions of the well, rock type, water cut and technological requirements for the rock weight by crushing intensity.

Применение линейного инициатора позволяет повысить начальный детонационный импульс и тем самым повысить выделение энергии химического превращения ВВ основного заряда. Чтобы получить высокий начальный детонационный импульс, в заряде линейного инициатора используют ВВ с высокими энергетическими характеристиками и малым критическим диаметром детонации. Для повышения плотности заряжания скважины и эффективности воздействия заряда линейного инициатора, его целесообразно выполнить в форме сегмента с радиусом равным радиусу скважины и высотой не менее критического диаметра детонации.The use of a linear initiator makes it possible to increase the initial detonation momentum and thereby increase the energy release of the chemical transformation of the explosive of the main charge. To obtain a high initial detonation pulse, an explosive with high energy characteristics and a small critical detonation diameter is used in the charge of a linear initiator. To increase the loading density of the well and the effectiveness of the charge of the linear initiator, it is advisable to perform it in the form of a segment with a radius equal to the radius of the well and a height not less than the critical diameter of the detonation.

Предлагаемая конструкция заряда представлена на рисунке (см. фиг.). На рисунке показаны сегментообразный заряд линейного инициатора 1 и заряд основного ВВ 2 в скважине 3.The proposed charge design is shown in the figure (see. Fig.). The figure shows the segmented charge of the linear initiator 1 and the charge of the main explosive 2 in the well 3.

В качестве ВВ линейного инициатора могут быть использованы конденсированные ВВ (тротил и его смеси), а также промышленные ВВ на гелевой основе, например, гельпор. При применении гелеобразных ВВ заряд линейного инициатора необходимо заключать в жесткий корпус (оболочку).Condensed explosives (trotyl and its mixtures), as well as gel-based industrial explosives, for example, gelpores, can be used as explosives of a linear initiator. When using gel-like explosives, the charge of the linear initiator must be enclosed in a rigid case (shell).

Целесообразность использования гельпора ГП-2 (ТУ 7276-003-02066492-00) обусловлена следующими преимуществами: он водоустойчив, безопасен в обращении, обладает сравнительно малым критическим диаметром детонации, высокой объемной концентрацией энергии и удлиненной зоной химической реакции (Белин А.В., Дорошенко С.И. и др. Физические основы, технологические схемы и экономические показатели применения гелевых ПВВ. Сборник докладов 7-й международной научно-технической конференции «Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов». ФГУП «КНИИМ», г.Красноармейск, М.: ИД «Оружие и технологии», 2007, с.216-220).The feasibility of using GP-2 gelpore (TU 7276-003-02066492-00) is due to the following advantages: it is waterproof, safe to use, has a relatively small critical diameter of detonation, a high volume concentration of energy and an elongated zone of a chemical reaction (A.V. Belin, Doroshenko S.I. et al. Physical fundamentals, technological schemes, and economic indicators of the use of gel PVV. Collection of reports of the 7th international scientific and technical conference "Complex utilization of conventional types of ammunition." FSUE KNIIM, Kr snoarmeysk, M .: Publishing House "Arms and Technologies", 2007, s.216-220).

Физическое и экономическое обоснование конструкции предлагаемого заряда заключается в следующем.The physical and economic justification for the design of the proposed charge is as follows.

Ввиду того, что гельпор обладает высокой объемной концентрацией энергии (~5,5 МДж/дм³), размещаемый по всей глубине скважины гельпоровый линейный инициатор, обладает повышенным детонационным импедансом и способствует созданию нормального режима детонации в основной части комбинированного заряда.Due to the fact that the gel pore has a high volume concentration of energy (~ 5.5 MJ / dm ³ ), the gel pore linear initiator placed throughout the depth of the well has an increased detonation impedance and helps to create a normal detonation mode in the main part of the combined charge.

Данная конструкция скважинного заряда значительно упрощает и ускоряет процесс заряжания скважин, т.к. не требует соблюдения строгой осевой симметрии линейного инициатора и основного заряда, поскольку разместить заряд линейного инициатора у стенки скважины технологически значительно проще.This design of the borehole charge greatly simplifies and speeds up the process of loading wells, because does not require strict axial symmetry of the linear initiator and the main charge, since it is technologically much easier to place the charge of the linear initiator near the well wall.

Погонная масса заряда линейного инициатора Q_зли в форме сегмента рассчитывается по формуле:The linear mass of the charge of the linear initiator Q _evil in the form of a segment is calculated by the formula:

Q_зли=4/3ρd_кр(d²/4-(d/2-d_кр)²)^1/2,Q _evil = 4 / 3ρd _cr (d ² / 4- (d / 2-d _cr ) ² ) ^1/2 ,

где d - диаметр скважины, м;where d is the diameter of the well, m;

d_кр - критический диаметр детонации гельпора, м;d _cr - the critical diameter of the detonation of gelpore, m;

ρ - плотность гельпора, кг/м³.ρ is the density of gelpore, kg / m ³ .

Использование заряда такой конструкции позволяет получить максимальный эффект при разрушении крупноблочных массивов крепких горных пород.The use of a charge of this design allows you to get the maximum effect in the destruction of large-block massifs of strong rocks.

Claims

A borehole combined explosive charge formed at blasting sites, consisting of a main charge with a low detonation impedance and a linear initiator with a high detonation impedance, characterized in that the linear initiator is placed along the borehole wall along the entire length of the charge and has a segment shape in cross section with a radius equal to the radius of the borehole and a height of not less than the critical diameter of the detonation, while condensed explosives were used in the linear initiator, for example EP gelpor enclosed in a hard shell.