Патент на изобретение №2169346
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВЗРЫВОМ
(57) Реферат: Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при взрывных работах для отбойки горных пород, рыхления мерзлого грунта и разрушения негабаритов. Газообразное взрывчатое вещество помешают в камеру высокого давления ударной трубы, затем выпускают в камеру низкого давления шпур, где и происходит самоинициирование за счет повышения температуры во фронте ударной волны. Изобретение позволяет повысить эффективность и безопасность работ за счет использования экологически чистого газообразного взрывчатого вещества. 5 з.п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано для отбойки горных пород, рыхления мерзлого грунта и разрушения негабаритов. В известных способах ведения взрывных работ, требующих бурения шпуров, заряжения и взрывания, имеется ряд недостатков. В частности, они проявляются в образовании токсичных газов, большом количестве разлетающихся осколков породы, сложности реализации способа в автоматизированном режиме. К тому же предприятие в процессе работы должно иметь необходимый запас ВВ и средств инициирования, а для этого на предприятии должен располагаться склад взрывчатых материалов, что связано с существенными расходами. Известны способ отбойки горных пород и устройство его осуществления [1], предусматривающие бурение разрушаемой горной породы, формирование в предлагаемом устройстве порции жидкости в виде цилиндра,его разгона и соударения со стенками пробуренного в разрушаемой горной породе шпура. Отбойка и разрушение породы производятся за счет кинетической энергии разогнанной порции жидкости. Придание высокой кинетической энергии движущейся жидкости является сложной технической задачей. Преобразование потенциальной химической энергии взрывчатых веществ в механическую происходит более эффективно и позволяет получать высокую работу разрушения. Близким техническим решением является известный взрывогенераторный способ разрушения горных пород [2], в котором используется преобразование потенциальной химической энергии жидкого взрывчатого вещества в работу разрушения, заключающийся в заполнении шпура жидким ВВ и инициировании его с различной частотой. Однако область его использования ограничена, так как применяемые жидкие ВВ и продукты их разложения весьма токсичны. Цель изобретения – повышение эффективности разрушения горных пород. Поставленная цель достигается тем, что используют экологически чистые газообразные взрывчатые вещества (например, кислородо-водородная смесь), а инициирование его осуществляют в ударной трубе. Применение в качестве взрывчатого вещества газовой смеси, эквивалентной по работоспособности твердому ВВ, требует прочной оболочки, способной выдерживать многократные взрывы. Кроме этого, в процессе истечения продуктов взрыва из оболочки в шпур разрушаемой горной породы происходит потеря энергии и КПД взрыва снижается. Разрушение происходит наиболее эффективно в том случае, когда воздействие продуктов взрыва осуществляется непосредственно на стенки шпура разрушаемой горной породы. Поднять давление газообразного ВВ в шпуре, а затем инициировать возможно лишь в динамическом режиме, так как обеспечить герметичность шпура в реальных условиях практически невозможно. Для выполнения всех вышеперечисленных условий требуется решить сложные технические задачи по выпуску газообразного ВВ в шпур и инициированию его в определенный момент времени. Для выполнения всех операций предлагаемого способа наилучшим образом подходит ударная труба [3]. Ударная труба (фиг. 1) представляет собой удлиненный сосуд, в котором размещена открываемая перемычка (1) (например, диафрагма или быстродействующий клапан), разделяющая камеру высокого давления (2) и камеру низкого давления (3), выполненную в виде шпура (скважины), размещенного в разрушаемой горной породе (4), (5) – запорная арматура. В камере высокого давления создают возможно большее давление (десятки, сотни атмосфер рабочего газа). В качестве рабочего газа применяют кислородо-водородную смесь, кислородо-пропановую или другие взрывчатые газовые смеси. Способ осуществляют следующим образом. В разрушаемой горной породе (4) бурят шпур – камеру низкого давления (3), закрепляют в ней камеру высокого давления (2). Через запорную арматуру (5) в камеру высокого давления подают рабочие газы до расчетного давления. При достижении заданного давления в камере (2) открывают перемычку (1). В процессе движения газовой смеси в камере низкого давления (шпуре) формируется ударная волна, давление в которой превышает исходное в камере (2). Причем максимум величины ударной волны располагается на расстоянии (L), равном 20 – 30 диаметров камеры низкого давления [4]. Выбирая длину шпура, равной 20 – 30 диаметров (например, для шпура диаметром 42 мм длина его должна быть равной 840 – 1260 мм), тем самым увеличим эффективность разрушения горных пород. Температура в ударной волне также возрастает и происходит инициирование взрывчатых газовой смеси, что приводит к еще большему возрастанию давления. В результате воздействия интенсивной ударной волны на стенки шпура горная порода разрушается. Диаграмма происходящих процессов приведена на фиг. 2. Работоспособность взрывчатых веществ в шпуре возрастает с использованием забойки. Для применения способа в автоматизированном режиме предлагается использовать гидрозабойку также в динамическом режиме. Предлагаются два варианта осуществления гидрозайбойки. Первый вариант предусматривает быстрый впрыск жидкости в пространство между внутренней поверхностью шпура и корпусом ударной трубы одновременно с выпуском рабочего газа из камеры высокого давления. Второй вариант предусматривает в начальный момент времени впрыскивание в шпур жидкости, заполняющей все поры, зазоры и трещины, затем выпуск рабочего газа, который воспламеняют предлагаемыми выше способами. Накопление взрывчатой смеси в камере высокого давления до 15 – 20 МПа требует обеспечения высокой прочности оболочки этой камеры, что обеспечивается специальной конструкцией ее. Для упрощения конструкции и сохранения при этом безопасной работы устройства, основанного на предлагаемом способе, применяют раздельное хранение компонентов взрывчатой газовой смеси, а смешивание производят в процессе движения газов после их выпуска из дозирующих камер высокого давления. Смешивание осуществляют в процессе движения газов по камере низкого давления завихрителями или другими известными способами. Применение предлагаемого способа позволит более эффективно осуществлять разрушение горных пород, к тому же экологически чисто. На основе данного способа возможно создание высокопроизводительных автоматизированных проходческих компонентов и породоразрушающих машин. Литература 1. Патент N 934915, бюл. N 21, 07.06.82 г., E 21 C 37/00. 2. А/с 1286769, бюл. N 4, 30.01.87 г., E 21 C 37/00. 3. Я. Б. Зельдович, Ю.П. Райзер “Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений”, Государственное издательство физико-математической литературы. Москва, 1963 г., стр. 193 – 198. 4. Солоухин Р. И. “Ударные волны и детонация в газах”, Государственное издательство физико-математической литературы. М., 1963 г., с. 10 – 20. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 11.11.1998
Номер и год публикации бюллетеня: 5-2003
Извещение опубликовано: 20.02.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
