UA147126U

UA147126U - WELL CHARGE

Info

Publication number: UA147126U
Application number: UAU202006861U
Authority: UA
Inventors: Анатолій Леонідович Гапоненко; Костянтин Анатолійович Гапоненко; Євген Юрійович Бобров
Original assignee: Анатолій Леонідович Гапоненко; Костянтин Анатолійович Гапоненко; Євген Юрійович Бобров
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2021-04-14

Abstract

Свердловинний заряд містить порожнину свердловини, в якій розміщені засоби ініціювання у вигляді шашок-бойовиків, а також вибухову речовину, яка ізольована від денної поверхні забійкою з подрібненої гірської маси. Свердловинний заряд включає свердловину, в порожнині якої розміщена оболонка з полімерного матеріалу - канальний формувач, всередині якого розміщено не менше двох ниток детонуючих шнурів, з'єднаних з комутаційною мережею. При цьому довжина канального формувача відповідає довжині заряду вибухової речовини в свердловині, а у верхній і нижній частинах канального формувача до детонуючих шнурів закріплені шашки-бойовики. При цьому порожнина свердловини заповнена до проектного рівня емульсійною вибуховою речовиною, попередньо підготовленою впливом на неї негативним тиском, величина якого менше величини атмосферного тиску.The downhole charge contains a well cavity in which the initiation means in the form of action checkers are placed, as well as an explosive, which is isolated from the day surface by a hammer made of crushed rock mass. A downhole charge includes a well in the cavity of which a shell made of a polymeric material is placed - a channel shaper, inside which are placed at least two threads of detonating cords connected to the switching network. The length of the channel shaper corresponds to the length of the charge of the explosive in the well, and in the upper and lower parts of the channel shaper to the detonating cords are attached to the checkers-fighters. The well cavity is filled to the design level with an emulsion explosive, pre-prepared by exposure to negative pressure, the value of which is less than the value of atmospheric pressure.

Description

Корисна модель належить до гірської промисловості і може бути використана для руйнування гірських порід при відкритій розробці рудних покладів. Зокрема, корисна модель належить до конструкції свердловинних зарядів, призначених для руйнування гірських порід, що мають високу міцність і вимагають значної енергії для отримання заданого гранулометричного складу.A useful model belongs to the mining industry and can be used for the destruction of rocks during open mining of ore deposits. In particular, the useful model belongs to the design of well charges intended for the destruction of rocks that have high strength and require significant energy to obtain a given granulometric composition.

Корисна модель призначена для забезпечення високих енергетичних характеристик за рахунок високої щільності вибухової речовини і формування високотемпературної плазми, яка утворюється одноразово по всій висоті заряду вибухової речовини в свердловині і дозволяє ініціювати вибухову речовину за більш короткий проміжок часу, в порівнянні з традиційними способами ініціювання вибухової речовини при відкритій розробці рудних покладів.The useful model is designed to provide high energy characteristics due to the high density of the explosive substance and the formation of a high-temperature plasma, which is formed once over the entire height of the explosive charge in the well and allows to initiate the explosive substance in a shorter period of time, compared to traditional methods of initiating the explosive substance at open mining of ore deposits.

Відома конструкція свердловинного заряду, яка включає свердловину, вибурену на блоці, в порожнині якої розміщені засоби ініціювання у вигляді шашок-бойовиків пов'язаних із засобами комутації та вибухова речовина. Вибухову речовину ізольовано від денної поверхні забійкою з подрібненої гірської маси (В.Ф. Бизов, П.Й. Федоренко, "Вибухові роботи", том 10, Бібліотека гірничого інженера. - Кривий Ріг: Мінерал, 2001. - С. 130-133).Well-known construction of a well charge, which includes a well drilled on a block, in the cavity of which means of initiation are placed in the form of checkers-fighters connected with means of commutation and an explosive substance. The explosive substance was isolated from the day surface by a ram made of crushed rock mass (V.F. Bizov, P.Y. Fedorenko, "Explosive works", volume 10, Library of the mining engineer. - Kryvyi Rih: Mineral, 2001. - pp. 130-133 ).

Недоліком відомої конструкції свердловинного заряду є те, що для ініціювання вибухової речовини застосовуються тільки шашки - бойовики. Це призводить до локального формування детонаційної хвилі, яка протягом певного часу поширюється по вертикалі тіла вибухової речовини. Традиційне ініціювання вибухової речовини займає відносно значний період часу, що знижує динамічні характеристики впливу на гірський масив. Крім цього, переміщення детонаційної хвилі вздовж тіла вибухової речовини по його вертикалі призводить до поступового наростання динамічного впливу на масив і, як наслідок, можливості утворення негабаритних шматків, які потребують додаткових витрат на вторинне дроблення.The disadvantage of the well-known design of the well charge is that only warheads are used to initiate the explosive substance. This leads to the local formation of a detonation wave, which during a certain time spreads vertically along the body of the explosive substance. Traditional initiation of an explosive substance takes a relatively long period of time, which reduces the dynamic characteristics of the impact on the mountain massif. In addition, the movement of the detonation wave along the body of the explosive substance in its vertical direction leads to a gradual increase in the dynamic impact on the array and, as a result, the possibility of the formation of oversized pieces that require additional costs for secondary crushing.

Суттєвим є те, що при реалізації відомої конструкції використовується гранульована вибухова речовина, яка як насипна маса в порожнині свердловини має відносно невисоку насипну питому щільність, що негативно позначається на енергетичних показниках руйнування гірських порід, особливо при їх високій міцності.It is significant that in the implementation of the known construction, a granular explosive substance is used, which as a bulk mass in the well cavity has a relatively low bulk specific density, which negatively affects the energy indicators of the destruction of rocks, especially with their high strength.

Найбільш близьким аналогом є свердловинний заряд, що містить свердловину, в порожнині якої розміщений заряд вибухової речовини із засобами ініціювання, а також забійка, що ізолюєThe closest analogue is a well charge, which contains a well, in the cavity of which a charge of an explosive substance with means of initiation is placed, as well as a mortise that isolates

Зо вибухову речовину від денної поверхні.Explosive substance from the day surface.

В свердловині, всередині вибухової речовини, розміщена ємність у вигляді патрубка, довжина якого відповідає довжині свердловинного заряду. У верхній і нижній частинах ємності розташовані засоби ініціювання - шашки-бойовики (Патент України Мо 112807 на корисну модель).In the well, inside the explosive, there is a container in the form of a pipe, the length of which corresponds to the length of the well charge. In the upper and lower parts of the container there are means of initiation - combat checkers (Patent of Ukraine Mo 112807 for a useful model).

Недоліком відомої конструкції свердловинного заряду є те, що використання ємності як порожнини для реалізації зустрічно-спрямованих детонаційних хвиль, збільшує собівартість вибухових робіт. Використання патрубків, що мають значну довжину, вимагає додаткових витрат на їх транспортування і необхідність додаткових засобів механізації для розміщення цих ємностей в порожнині свердловини. Крім цього, розміщення шашок-бойовиків в кінцевих частинах свердловинного заряду, при великій довжині свердловини, призводить до зниження енергетичного впливу детонаційної хвилі на свердловиний заряд.The disadvantage of the well-known design of the well charge is that the use of the container as a cavity for the implementation of oppositely directed detonation waves increases the cost of blasting. The use of pipes with a considerable length requires additional costs for their transportation and the need for additional means of mechanization for placing these containers in the well cavity. In addition, the placement of warheads in the final parts of the well charge, with a long well length, leads to a decrease in the energy impact of the detonation wave on the well charge.

Істотним недоліком способу є те, що застосовується гранульована або емульсійна вибухова речовина, яка не проходить попередньої підготовки, в результаті якої ліквідуються повітряні проміжки або повітряні бульбашки в тілі вибухової речовини для підвищення її щільності.A significant disadvantage of the method is that a granular or emulsion explosive is used, which does not undergo preliminary preparation, as a result of which air gaps or air bubbles in the body of the explosive are eliminated to increase its density.

Недостатня щільність вибухової речовини призводить до зниження її енергетичної характеристики.Insufficient density of the explosive leads to a decrease in its energy characteristics.

В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення конструкції свердловинного заряду за рахунок того, що: як вибухова речовина застосовується емульсійна вибухова речовина; використовується дегазована вибухова речовина, отримана впливом негативного тиску, величина якого нижче атмосферного; у вибуховій речовині розташовується оболонка з полімерних матеріалів - канальний формувач; в канальному формувачі розміщено не менше двох ниток детонуючого шнура; до ниток детонуючого шнура, розташованого в канальному формувачі, у верхній і нижній частинах свердловинного заряду закріплені шашки-бойовики.The useful model is based on the task of improving the design of the well charge due to the fact that: an emulsion explosive is used as an explosive; a degassed explosive is used, obtained under the influence of negative pressure, the value of which is lower than atmospheric; a shell made of polymer materials is located in the explosive substance - a channel former; at least two strands of detonating cord are placed in the channel former; warheads are attached to the threads of the detonating cord located in the channel former, in the upper and lower parts of the well charge.

Поставлена задача вирішується тим, що свердловинний заряд, що містить порожнину свердловини, в якій розміщені засоби ініціювання у вигляді шашок-бойовиків, а також вибухову речовину, яка ізольована від денної поверхні забійкою з подрібненої гірської маси, згідно з 60 корисною моделлю, свердловинний заряд включає свердловину, в порожнині якої розміщена оболонка з полімерного матеріалу - канальний формувач, всередині якого розміщено не менше двох ниток детонуючих шнурів, з'єднаних з комутаційною мережею, при цьому довжина канального формувача відповідає довжині заряду вибухової речовини в свердловині, а у верхній і нижній частинах канального формувача до детонуючих шнурів закріплені шашки- бойовики, при цьому порожнина свердловини заповнена до проектного рівня емульсійною вибуховою речовиною, попередньо підготовленою впливом на неї негативним тиском, величина якого менше величини атмосферного тиску.The problem is solved by the fact that the well charge containing the cavity of the well, in which the means of initiation in the form of warheads are placed, as well as the explosive substance, which is isolated from the day surface by a wall of crushed rock mass, according to the 60 useful model, the well charge includes a well, in the cavity of which there is a shell made of polymer material - a channel former, inside which there are at least two strands of detonating cords connected to the switching network, while the length of the channel former corresponds to the length of the explosive charge in the well, and in the upper and lower parts warheads are attached to the detonating cords of the channel former, while the borehole cavity is filled to the design level with an emulsion explosive, previously prepared by impacting it with negative pressure, the value of which is less than atmospheric pressure.

За рахунок того, що свердловинний заряд включає порожнину свердловини, в якій розміщені засоби ініціювання у вигляді шашок-бойовиків, а також вибухова речовина, яка ізольована від денної поверхні забійкою з подрібненої гірської маси.Due to the fact that the well charge includes the cavity of the well, in which the means of initiation in the form of warheads are placed, as well as the explosive substance, which is isolated from the day surface by a wall made of crushed rock mass.

Свердловинний заряд включає свердловину, в порожнині якої розміщена оболонка з полімерного матеріалу - канальний формувач, всередині якого розміщено не менше двох ниток детонуючих шнурів, з'єднаних з комутаційною мережею.A well charge includes a well, in the cavity of which is placed a shell made of polymer material - a channel former, inside of which there are at least two strands of detonating cords connected to the switching network.

Довжина канального формувача відповідає довжині заряду вибухової речовини в свердловині, а у верхній і нижній частинах канального формувача до детонуючих шнурів закріплені шашки-бойовики. Порожнина свердловини заповнена до проектного рівня емульсійною вибуховою речовиною, попередньо підготовленою впливом на неї негативним тиском, величина якого менше величини атмосферного тиску.The length of the channel former corresponds to the length of the explosive charge in the well, and in the upper and lower parts of the channel former, warheads are attached to the detonating cords. The cavity of the well is filled to the design level with emulsion explosive, previously prepared by impacting it with negative pressure, the value of which is less than the value of atmospheric pressure.

Технічний результат від використання корисної моделі полягає в тому, що: зарядка свердловини вибуховою речовиною здійснюється з використанням традиційних засобів механізації, при мінімальній собівартості процесу зарядки; забезпечується можливість формування порожнини в тілі вибухової речовини, що дозволяє підвищити енергетичні характеристики вибуху; підвищується питома щільність вибухової речовини; конструкція заряду може бути реалізована при відкритій розробці родовищ корисних копалин міцних руд, які вимагають значної кінетичної енергії для руйнування гірського масиву; ефективно руйнується гірський масив до заданого гранулометричного складу при мінімальній кількості негабаритних шматків, які потім потребують додаткових матеріальних та трудових витрат на вторинне дроблення;The technical result of using a useful model is that: the well is charged with an explosive substance using traditional means of mechanization, with minimal cost of the charging process; the possibility of forming a cavity in the body of the explosive substance is provided, which allows to increase the energy characteristics of the explosion; the specific density of the explosive increases; the design of the charge can be implemented in the open development of mineral deposits of strong ores, which require significant kinetic energy for the destruction of the rock massif; the rock massif is effectively destroyed to the specified granulometric composition with a minimum number of oversized pieces, which then require additional material and labor costs for secondary crushing;

Зо формуються зустрічно-спрямовані детонаційні хвилі, параметри яких забезпечують вплив на вибухову речовину високотемпературною плазмою; забезпечується одночасна детонація всього об'єму вибухової речовини в свердловині, а також висока швидкість детонації, що покращує якісні і кількісні показники масового вибуху при розробці блока; забезпечується зниження собівартості вибухових робіт в порівнянні з традиційними способами, які застосовуються на відкритих гірничих роботах.Counter-directed detonation waves are formed, the parameters of which ensure the impact on the explosive by high-temperature plasma; simultaneous detonation of the entire volume of the explosive substance in the well is ensured, as well as a high detonation speed, which improves the qualitative and quantitative indicators of the mass explosion during the development of the block; a reduction in the cost of blasting works is ensured in comparison with traditional methods used in open-pit mining operations.

Заявлена конструкція свердловинного заряду ілюструється його вертикальною проекцією.The proposed design of the well charge is illustrated by its vertical projection.

Свердловинний заряд включає свердловину 1, в порожнині якої розміщена оболонка з полімерного матеріалу - канальний формувач 2, всередині якого розміщено не менше двох ниток детонуючих шнурів 3.The well charge includes a well 1, in the cavity of which there is a shell made of polymer material - a channel former 2, inside which there are at least two strands of detonating cords 3.

Довжина канального формувача 2 відповідає довжині заряду вибухової речовини 4 в свердловині 1.The length of the channel former 2 corresponds to the length of the explosive charge 4 in the well 1.

У верхній і нижній частинах канального формувача 2 до детонуючих шнурів закріплені шашки-бойовики 5.In the upper and lower parts of the channel former 2, warheads 5 are attached to the detonating cords.

Нитки детонуючих шнурів З з'єднані з комутуючою мережею б, розміщеною на поверхні блока, що розробляється.Threads of detonating cords C are connected to the switching network b placed on the surface of the block being developed.

Порожнина свердловини 1 заповнена до проектного рівня емульсійною вибуховою сечовиною 4, яка пройшла попередню підготовку шляхом впливу на неї негативного тиску, величина якого менше величини атмосферного тиску.The cavity of the well 1 is filled to the design level with emulsion explosive urea 4, which has undergone preliminary preparation by applying negative pressure to it, the value of which is less than the value of atmospheric pressure.

Емульсійну вибухову речовину 4 ізолюють від денної поверхні забійкою 7 з подрібненої гірської маси.The emulsion explosive substance 4 is isolated from the day surface by a ram 7 made of crushed rock mass.

Засоби ініціювання з'єднані з комутаційною мережею.The initiation means are connected to the switching network.

На видобувних рудних блоках і блоках порожніх порід вибурюють свердловини, відповідно до паспорта буро-підривних робіт.Wells are drilled on minable ore blocks and hollow rock blocks, according to the drilling and blasting passport.

Корисна модель реалізується таким чином.A useful model is implemented as follows.

Після вибурювання всієї сітки свердловин, приступають до їх заряджання.After drilling the entire grid of wells, they start charging them.

Дослідження показали, що для реалізації конструкції свердловинного заряду використання гранульованих вибухових речовин не дозволяє отримати очікуваного ефекту - максимального енергетичного впливу на масив гірських порід. Було встановлено, що для заряджання бо свердловин може бути ефективно використана емульсійна вибухова речовина. Так як емульсійна вибухова речовина в процесі виготовлення є газонаповненою, то попередньо перед заряджанням свердловин здійснюють дегазацію вибухової речовини.Studies have shown that the use of granular explosives for the implementation of the design of the well charge does not allow to obtain the expected effect - the maximum energy impact on the massif of rocks. It was established that emulsion explosives can be effectively used to charge boreholes. Since the emulsion explosive substance is gas-filled during the manufacturing process, the explosive substance is degassed before charging the wells.

Дегазація може здійснюватися шляхом відстоювання вибухової речовини до моменту повного видалення газових пухирців з тіла вибухової речовини. Зниження витрат часу на дегазацію вибухової речовини може бути досягнуто за рахунок застосування додаткового перемішування, при якому уникають турбулентних завихрень, в результаті яких може відбутися захоплення атмосферного повітря.Degassing can be carried out by settling the explosive substance until the gas bubbles are completely removed from the body of the explosive substance. Reducing the time spent on degassing the explosive substance can be achieved by using additional mixing, which avoids turbulent eddies, as a result of which the capture of atmospheric air can occur.

Дослідження показали, що найбільш ефективним способом дегазації емульсійної вибухової речовини є вплив на неї негативного тиску, величина якого менше величини атмосферного тиску. При такій обробці можуть бути застосовані різні типи обладнання, що передбачають обробку вибухових речовин в ізольованих ємностях або проточних судинах. Створення негативного тиску в зоні розміщення або переміщення вибухової речовини дозволяє ефективно і в короткий термін видалити газові бульбашки з тіла вибухової речовини, тим самим підвищувати її питому щільність.Studies have shown that the most effective way of degassing an emulsion explosive is the effect of negative pressure on it, the magnitude of which is less than atmospheric pressure. Various types of equipment can be used for such processing, involving the processing of explosive substances in isolated containers or flow vessels. The creation of negative pressure in the zone of placement or movement of the explosive substance allows you to effectively and in a short time remove gas bubbles from the body of the explosive substance, thereby increasing its specific density.

Після попередньої підготовки емульсійної вибухової речовини приступають до заряджання свердловин.After the preliminary preparation of the emulsion explosive, they start charging the wells.

Перед заряджанням свердловин визначають висоту свердловинного заряду. Виходячи з отриманої висоти свердловинного заряду, відміряють дві нитки детонуючого шнура, які поміщають в оболонку з полімерного матеріалу - канальний формувач. У верхній і нижній частинах канального формувача до детонуючих шнурів закріплюють шашки-бойовики.Before charging the wells, the height of the well charge is determined. Based on the obtained height of the well charge, two threads of the detonating cord are measured, which are placed in a shell made of polymer material - a channel former. In the upper and lower parts of the channel former, warheads are attached to the detonating cords.

Дослідження показали, що використання не менше двох ниток детонуючих шнурів є ефективним для формування каналу в тілі вибухової речовини. Використання однієї нитки детонуючого шнура в канальному формувачі не дозволяє ефективно сформувати канал для переміщення зустрічно спрямованих детонаційних хвиль, утворених ініціюванням шашок- бойовиків. Збільшення числа ниток детонуючого шнура більше двох штук обумовлюється використанням емульсійної вибухової речовини високої щільності або виробництвом вибухів в умовах низьких температур навколишнього середовища.Studies have shown that the use of at least two strands of detonating cords is effective in forming a channel in the body of the explosive. The use of a single strand of detonating cord in a channel former does not allow to effectively form a channel for the movement of counter-directed detonation waves formed by the initiation of warheads. An increase in the number of threads of the detonating cord by more than two pieces is due to the use of a high-density emulsion explosive or the production of explosions in conditions of low ambient temperatures.

Канальний формувач з нитками детонуючих шнурів і шашками-бойовиками поміщають в свердловину, яку заповнюють емульсійною вибуховою речовиною до проектного рівня. НадA channel former with strands of detonating cords and warheads is placed in the well, which is filled with emulsion explosive to the design level. Over

Зо вибуховою речовиною порожнину свердловини заповнюють набійкою з подрібненої гірської маси.With explosives, the cavity of the well is filled with stuffing made of crushed rock mass.

Після набійки свердловин здійснюється комутація вибухової мережі для виконання масового вибуху.After filling the wells, the explosive network is switched to perform a mass explosion.

Механізм здійснення вибуху полягає в наступному. Спочатку, за допомогою вибухового ланцюга, ініціюють нитки детонуючих шнурів, розміщених у канальному формувачі між шашками-бойовиками.The mechanism of the explosion is as follows. First, with the help of an explosive chain, threads of detonating cords placed in the channel former between the warheads are initiated.

При ініціюванні ниток детонуючих шнурів відбувається миттєвий динамічний вплив на тіло вибухової речовини, при цьому частки вибухової речовини зміщуються від ниток детонуючих шнурів в сторону периферії. При переміщенні частинок вибухової речовини в його тілі утворюється вільний канал, довжина якого відповідає довжині канального формувача.When the threads of the detonating cords are initiated, there is an instant dynamic effect on the body of the explosive substance, while the particles of the explosive substance are displaced from the threads of the detonating cords towards the periphery. When the particles of the explosive substance move, a free channel is formed in its body, the length of which corresponds to the length of the channel former.

Після утворення вільного каналу, одночасно ініціюються шашки-бойовики, які були попередньо розташовані по обох кінцях канального формувача. При ініціюванні шашок- бойовиків формуються і переміщуються назустріч зустрічно-спрямовані детонаційні хвилі.After the formation of a free channel, checkers are simultaneously initiated, which were previously located on both ends of the channel former. When the checkers are initiated, counter-directed detonation waves are formed and moved towards.

При зіткненні зустрічно-спрямованих детонаційних хвиль утворюється по висоті каналу високотемпературна плазма, характеристики якої дозволяють в повній мірі ініціювати весь об'єм вибухової речовини одночасно по всій висоті заряду. Суттєвим Є те, що дія високотемпературної плазми здійснюється перпендикулярно осі каналу, тобто перпендикулярно осі заряду. При такому впливі, утворена плазмою детонаційна хвиля рухається по короткому шляху по тілу вибухової речовини, обмеженому діаметром свердловини.When counter-directed detonation waves collide, a high-temperature plasma is formed along the height of the channel, the characteristics of which allow to fully initiate the entire volume of the explosive simultaneously along the entire height of the charge. It is essential that the action of the high-temperature plasma is carried out perpendicular to the axis of the channel, that is, perpendicular to the axis of the charge. Under this influence, the detonation wave formed by the plasma moves along a short path along the body of the explosive substance, limited by the diameter of the well.

Дослідження показали, що короткий імпульсний вплив на вибухову речовину призводить до камуфлетного вибуху, при якому практично вся енергія вибуху спрямована в бік гірського масиву, який руйнується, при мінімальних викидах в атмосферу пилоподібних частинок.Studies have shown that a short pulse impact on an explosive substance leads to a camouflaged explosion, in which almost all the energy of the explosion is directed towards the collapsing mountain massif, with minimal emissions of dust-like particles into the atmosphere.

Дослідження, які були проведені з урахуванням умов розробки рудних родовищ корисних копалин, показали високу ефективність конструкції свердловинного заряду і можливість його застосування в будь-яких гірничо-геологічних і гірничотехнічних умовах.The studies, which were carried out taking into account the conditions of the development of ore deposits of minerals, showed the high efficiency of the design of the well charge and the possibility of its application in any mining-geological and mining technical conditions.

Свердловинний заряд дозволяє знизити собівартість буро-підривних робіт за рахунок високих енергетичних характеристик вибуху.The borehole charge allows you to reduce the cost of drilling and blasting due to the high energy characteristics of the explosion.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A bore charge containing a well cavity in which initiation means in the form of warheads are placed, as well as an explosive that is isolated from the day surface by a crushed rock mass, characterized in that the bore charge includes a bore, in the cavity in which a shell made of polymer material is placed - a channel former, inside which there are at least two strands of detonating cords connected to the switching network, while the length of the channel former corresponds to the length of the explosive charge in the well, and in the upper and lower parts of the channel former to detonating warheads are attached to the cords, while the borehole cavity is filled to the design level with an emulsion explosive, previously prepared by impacting it with negative pressure, the value of which is less than atmospheric pressure. 0 zalaaaznnmnmlinNENNE nn z oku s 4 y VVE VE a p SHE; Ge - oh oh oh I am; in NN PL Z - p KI UNK and re ZO i in ШЙ and Kt 200 VIV PER у кое КОДИ ОН Wash NK

M. oh oh shi