Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЭЛЕКТРООГНЕВОГО ВЗРЫВАНИЯ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при шпуровой отбойке полезного ископаемого в породах средней и ниже средней устойчивости в рудных и россыпных шахтах.

Проблема электроогневого взрывания заключается в следующем.

Известен способ инициирования шпуровых зарядов при электроогневом взрывании с применением электрозажигателя огнепроводного шнура («Горная энциклопедия. Том 5. Издательство «Советская энциклопедия», 1991, стр. 462-463), включающий установку зажигательных трубок в шпуровые заряды с взрывчатым веществом, укорачивание длины зажигательных трубок и соединение их в пучки, ввод этих пучков совместно с отрезками огнепроводного шнура воспламенительной трубки в зажигательные патроны, соединение электрических проводов электрозажигателей этих трубок между собой и с источником электрического тока проводами электровзрывной сети, подача электрического тока ко всем электровоспламенительным трубкам, одновременное воспламенение зажигательного состава зажигательных патронов и поджигание пучков зажигательных трубок, взрывание шпуровых зарядов при догорании пороховой нити огнепроводного шнура зажигательной трубки.

Общими признаками известного способа с заявляемым изобретением являются:

- установка зажигательных трубок в шпуровые заряды с взрывчатым веществом;

- укорачивание длины зажигательных трубок и соединение их в пучки;

- ввод этих пучков в каждый зажигательный патрон;

- ввод в первый зажигательный патрон в направлении инициирования шпуровых зарядов отрезка огнепроводного шнура, воспламеняемого от электрозажигателя воспламенительной трубки;

- соединение зажигательных патронов между собой связью;

- подача электрического тока к первому в направлении инициирования шпуровых зарядов электрозажигателю с отрезком огнепроводного шнура воспламенительной трубки 4;

- воспламенение зажигательного состава зажигательных патронов;

- взрывание шпуровых зарядов при догорании пороховой нити огнепроводного шнура зажигательных трубок.

Недостатками известного способа является ограниченный объем отбойки полезного ископаемого за один прием взрывания шпуровых зарядов в результате малого их количества при заданных показателях сейсмобезопасности и максимально допустимой длине зажигательной трубки.

В результате забой взрывают за несколько приемов. Это снижает производительность в результате увеличения времени взрывания.

За прототип принят способ инициирования шпуровых зарядов по патенту РФ на изобретение №2379620. Опубликовано 20.01.2010, Бюл. №2. Способ включает заряжание шпуров взрывчатым веществом с зажигательными трубками, укорачивание и установку их пучками в зажигательные патроны, ввод в первый по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон отрезка огнепроводного шнура электровоспламенительной трубки, соединение между собой зажигательных патронов по направлению инициирования шпуровых зарядов связью для передачи импульса воспламенения зажигательного состава зажигательного патрона, подачу электрического тока от его источника и взрывание шпуровых зарядов.

Общими признаками известного способа с заявляемым изобретением являются:

- установка зажигательных трубок в шпуровые заряды с взрывчатым веществом;

- укорачивание длины зажигательных трубок и соединение их в пучки;

- ввод этих пучков в каждый зажигательный патрон;

- ввод в первый зажигательный патрон в направлении инициирования шпуровых зарядов отрезка огнепроводного шнура, воспламеняемого от электрозажигателя воспламенительной трубки;

- соединение зажигательных патронов между собой связью для передачи импульса воспламенения зажигательного состава;

- подача электрического тока к первому в направлении инициирования шпуровых зарядов электрозажигателю с отрезком огнепроводного шнура воспламенительной трубки;

- воспламенение зажигательного состава зажигательных патронов;

- взрывание шпуровых зарядов при догорании пороховой нити огнепроводного шнура зажигательных трубок.

Недостаткамим известного способа являются:

- низкая производительность при увеличении расстояния между зажигательными патронами, что приводит к увеличению времени взрывания шпуровых зарядов за один прием;

- отсутствие возможности изменения интервала времени между взрывами шпуровых зарядов:

- отсутствие возможности регулирования сейсмического воздействия взрыва на боковые породы;

- низкая безопасносность в результате неуправляемого обрушения пород.

Причина недостатков заключается в отсутствии технических решений, обеспечивающих улучшение показателей технологии взрывных работ.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи по создание высокотехнологичного и безопасного способа взрывания.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в увеличении производительности и безопасности работ за счет уменьшения времени взрывания шпуровых зарядов за один прием посредствам сокращения интервала времени между взрывами шпуровых зарядов и уменьшения сейсмического воздействия на боковые породы, предотвращающего их обрушение.

Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что способ электроогневого взрывания, включающий заряжание шпуров взрывчатым веществом с зажигательными трубками, укорачивание и установку их пучками в зажигательные патроны, ввод в первый по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон отрезка огнепроводного шнура электровоспламенительной трубки, соединение между собой зажигательных патронов по направлению инициирования шпуровых зарядов связью для передачи импульса воспламенения зажигательного состава зажигательного патрона, подачу электрической энергии от его источника и взрывание шпуровых зарядов, отличается тем, что связь для передачи импульса воспламенения зажигательного состава зажигательного патрона формируют посредством соединения зажигательной трубки с отрезком ударно-волновой трубки, при этом капсюль-детонатор зажигательной трубки соединяют с концом отрезка ударно-волновой трубки, отрезок огнепроводного шнура зажигательной трубки вводят в первый по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон, причем другой конец отрезка ударно-волновой трубки вводят во второй по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон, а длину отрезка ударно-волновой трубки определяют по формуле:

где L_УВТ - длина отрезка ударно-волновой трубки, м;

L_C - длина связи для передачи импульса воспламенения зажигательного состава, м;

N - количество зажигательных трубок в зажигательном патроне, шт.;

ΔL - разница в длине зажигательных трубок, м.

Связь для передачи импульса воспламенения зажигательного состава зажигательного патрона формируют посредством соединения зажигательной трубки с отрезком ударно-волновой трубки. Это связано с тем, что длина зажигательной трубки, введенной в первый зажигательный патрон, меньше расстояния между зажигательными патронами. Длина этой зажигательной трубки принята равной произведению количества зажигательных трубок в зажигательном патроне на разницу длины между ними. Эта длина меньше расстояния между зажигательными патронами. Поэтому, чтобы обеспечить требуемый интервал времени между взрывами шпуровых зарядов, разницу расстояния между зажигательными патронами и длиной зажигательной трубки компенсируют посредством соединения зажигательной трубки с отрезком ударно-волновой трубки. Скорость передачи импульса воспламенения до капсюля-детонатора по пороховой нити зажигательной трубки равна 1 см/с, а скорость детонации отрезка ударно-волновой трубки для передачи импульса воспламенения зажигательного состава равна 2000 м/с. Поэтому время передачи импульса воспламенения зажигательного состава по отрезку ударно-волновой трубки является ничтожно малым в сравнении со временем передачи импульса воспламенения зажигательного состава по зажигательной трубке. Вследствие этого интервал времени между взрывами шпуровых зарядов обеспечивается таким, каким требуется. Таким образом обеспечивается достижение технического результата.

Капсюль-детонатор зажигательной трубки соединяют с концом отрезка ударно-волновой трубки. В результате формируется связь для передачи импульса воспламенения зажигательного состава между двумя соседними зажигательными патронами, обеспечивая условия требуемого интервала замедления. В результате обеспечивается достижение технического результата.

Отрезок огнепроводного шнура зажигательной трубки вводят в первый по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон, что позволяет передать импульс воспламенения связи для передачи импульса воспламенения зажигательного состава. Это обеспечивает достижение технического результата.

Другой конец отрезка ударно-волновой трубки вводят во второй по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон, что приводит к воспламенению зажигательного состава зажигательного патрона при передаче импульса воспламенения зажигательного состава. Это обеспечивает достижение технического результата.

Предлагаемый способ электроогневого взрывания поясняется чертежом на фиг.1, на котором показана схема и средства взрывания.

Позиции электроогневого способа взрывания обозначены следующими цифрами:

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 - зажигательные трубки;

1, 5, 9 - зажигательные трубки минимальной длины;

4, 8, 12 - зажигательные трубки максимальной длины;

13, 14, 15 - зажигательные патроны;

16, 20 - зажигательные трубки связи для передачи импульса воспламенения зажигательного состава;

17, 21 - капсюль-детонатор зажигательной трубки;

18, 22 - зажим, соединяющий капсюль-детонатор с отрезком ударно-волновой трубки;

19, 23 - отрезки ударно-волновых трубок связи для передачи импульса воспламенения зажигательного состава;

24 - отрезок огнепроводного шнура электровоспламенительной трубки;

25- электрозажигатель;

26 - электрические провода электровоспламенительной трубки;

27 - электрические провода электровзрывной сети;

28 - источник электрического тока.

Способ электроогневого взрывания осуществляется следующим образом. Шпуры заряжают взрывчатым веществом с зажигательными трубками 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, которые собирают в пучки. Зажигательные трубки 1, 2, 3, 4 укорачивают, собирают в пучок и устанавливают в первый по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон 13. Пучки с укороченными зажигательными трубками 5, 6, 7, 8 и 9, 19, 11, 12 устанавливают во второй и третий по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательные патроны 14, 15 соответственно. Зажигательные патроны 13 и 14, 14 и 15 соединяют между собой связью для передачи импульса воспламенения зажигательного состава зажигательных патронов 14, 15. Связь между зажигательными патронами 13, 14 состоит из зажигательной трубки 16 с капсюлем-детонатором 17, соединенным зажимом 18 с отрезком ударно-волновой трубки 19. Связь между зажигательными патронами 14, 15 состоит из зажигательной трубки 20 с капсюлем-детонатором 21, соединенным зажимом 22 с отрезком ударно-волновой трубки 23.

В первый по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон 13 вводят конец отрезка огнепроводного шнура зажигательной трубки 16. Во второй по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон 14 вводят другой конец ударно-волновой трубки 19. Во второй по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон 14 вводят конец отрезка огнепроводного шнура зажигательной трубки 20. В третий по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон 15 вводят другой конец ударно-волновой трубки 23 Таким образом, зажигательный патрон 13 соединен связью для передачи импульса воспламенений зажигательного состава зажигательного патрона 14, а зажигательный патрон 14 соединен связью для передачи импульса воспламенения зажигательного состава зажигательного патрона 15. Количество зажигательных патронов, соединенных связью для передачи импульса воспламенения зажигательного состава, не ограничивается.

В первый по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательный патрон 13 вводят отрезок огнепроводного шнура электровоспламенительной трубки 24. Минимальную длину зажигательных трубок 1, 5, 9 в каждом зажигательном патроне 13, 14, 15 принимают равной минимальной длине зажигательной трубки 1 первого по направлению инициирования шпуровых зарядов зажигательного патрона 13.

Длину зажигательной трубки 16 связи, соединяющей зажигательные патроны 13, 14, и длину зажигательной трубки 20 связи, соединяющей зажигательные патроны 14, 15, принимают равной произведению количества зажигательных трубок в зажигательном патроне на разницу длины между ними по формуле:

где L_ош - длина зажигательной трубки связи для передачи импульса воспламенения зажигательного состава, м.

ΔL - разница в длине зажигательных трубок, м.

N - количество зажигательных трубок в зажигательном патроне, шт.

Длину отрезков ударно-волновых трубок 22 и 27 определяют по формуле:

где L_УВТ - длина отрезка ударно-волновой трубки, м;

L_с - длина связи для передачи импульса воспламенения зажигательного состава, м;

N - количество зажигательных трубок в зажигательном патроне, шт.;

ΔL - разница в длине зажигательных трубок, м.

Электрические провода 26 электрозажигателя 25 соединяют с источником электрического тока 28 электрическими проводами электровзрывной сети 27. Зажигательные патроны 13, 14, 15 воспламеняют последовательно в направлении инициирования шпуровых зарядов. При подаче электрического тока от источника 28 к электрозажигателю 25 поджигают отрезок огнепроводного шнура 24 электровоспламенительной трубки, который воспламеняет зажигательный состав зажигательного патрона 13, а последний поджигает пучок зажигательных трубок зажигательного патрона 13 одновременно с пороховой нитью зажигательной трубки 16, входящей в состав связи для передачи импульса воспламенения зажигательного состава зажигательного патрона 16. При горении пороховой нити зажигательной трубки 19 со скоростью 1 см/с пламя горения достигает капсюля-детонатора 17с зажимом 18 и инициирует этот капсюль-детонатор. Взрыв капсюля-детонатора 17 инициирует детонацию взрывчатого вещества, покрывающего внутреннюю поверхность отрезка ударно-волновой трубки 19. Это взрывчатое вещество детонирует со скоростью около 2000 м/с. Выходящие из другого конца отрезка ударно-волновой трубки 19 продукты детонации взрывчатого вещества с температурой около 3000 градусов Цельсия воспламеняют зажигательный состав зажигательного патрона 14, воспламеняют пучок зажигательных трубок зажигательного патрона 14 одновременно с пороховой нитью зажигательной трубки 20, входящей в состав связи для передачи импульса воспламенения зажигательного состава, который передает импульс воспламенения зажигательного состава зажигательному патрону 15.

Импульс для непосредственного инициирования шпуровых зарядов передают при догорании пороховой нити отрезков огнепроводного шнура и взрывании капсюлей-детонаторов зажигательных трубок 1, 2, 3, … 10, 11, 12. Последовательность и интервал замедления при инициировании шпуровых зарядов в пределах пучков зажигательных трубок, установленных в зажигательные патроны 13, 14, 15, обеспечивают разницей в длине этих зажигательных трубок. Последовательность и интервал замедления при взрывании шпуровых зарядов, инициируемых зажигательными трубками максимальной и минимальной длины (4 и 5, 8 и 9), расположенных в смежных зажигательными патронах (13 и 14, 14 и 15), обеспечивают превышением суммарной длины отрезка зажигательной трубки, входящей в состав связи для передачи импульса воспламенения зажигательного состава, соединяющей зажигательные патроны 13 и 14, и минимальной длины зажигательной трубки 5 над максимальной длиной зажигательной трубки 4, а также превышением суммарной длины отрезка зажигательной трубки 20 и минимальной длины зажигательной трубки 9 над максимальной длиной зажигательной трубки 8. При этом обеспечивается равенство интервала времени замедления между взрывами соседних шпуровых зарядов. Более того, наличие в связи между соседними зажигательными патронами отрезка ударно-волновой трубки позволяет изменять интервал времени между взрывами шпуровых зарядов в широких пределах, создавая условия для различной амплитудно-частотной характеристики сейсмики взрыва. Такие показатели позволяют предупреждать обрушения боковых пород, повышая безопасность работ и качество добываемого полезного ископаемого.

Достижение технического результата заявляемого изобретения рассмотрим на примере, приведенном в патенте РФ на изобретение №2379620. Опубликовано 20.01.2010, Бюл. №2.

Условия для расчета. Длина взрываемого очистного забоя (лавы) 60,0 м. Мощность пласта многолетнемерзлых песков 2,8 м. Схема расположения шпуров - шахматная в верхней 2/3 части с дополнительным шпуром по почве пласта. Расстояние между двумя парами (смещенных по мощности пласта) шпуров по длине лавы 1,2 м. Глубина шпуров 1,9 м. Общее количество взрываемых шпуров по всей длине лавы составляет 60,0 м / 1,2 м×4,0-4,0=196,0 шпуров. Расстояние между двумя зажигательными патронами в направлении инициирования шпуровых зарядов составляет 1,2 м, длина связи передачи импульса воспламенения зажигательного состава, соединяющая эти зажигательные патроны, равна 1,6 м. Количество зажигательных трубок в одном зажигательном патроне 4 шт. Интервал времени между взрывами шпуровых зарядов 40 с. Время взрывания 196 шпуров по прототипу составляет 137,0 мин. По заявке на изобретение интервал времени между взрыванием шпуровых зарядов принят 10 с. Время взрывания шпуровых зарядов по заявляемому изобретению составляет: 10,0 с × 196 шт. / 60,0 с = 32,66 мин = 33,0 мин. Таким образом, использование предлагаемого способа взрывания позволяет сократить время взрывания шпуровых зарядов за один прием в сравнении с прототипом в 3,97 раза.

Таким образом, совокупность отличительных признаков в заявляемом изобретении обеспечивает разницу в длине зажигательных трубок требуемой величины, то есть требуемый интервал времени между взрыванием шпуровых зарядов, сокращая время взрывания шпуровых зарядов. Это способствует достижению технического результата. Кроме того, количество взрываемых за один прием шпуровых зарядов не ограничивается и увеличивается объем полезного ископаемого, взрываемого за один прием. Снижается сейсмическое воздействие взрыва на боковые породы. Это повышает производительность, безопасность работ, а также качество добываемого полезного ископаемого.

Новизна заявляемого изобретения заключается в отсутствии технических решений, подобных заявляемому.

Изобретательский уровень заявляемого изобретения заключается в следующем. Связь, включающая соединение зажигательной трубки с ударно-волновой трубкой, известна. Однако соединение этой связью двух расположенных в направлении инициирования шпуровых зарядов зажигательных патронов приводит к новому техническому результату. Появляется возможность изменять интервал времени между взрывами шпуровых зарядов независимо от расстояния между зажигательными патронами или шпурами. Это сокращает время взрывания шпуровых зарядов за один прием, повышает производительность, а также снижает сейсмическое воздействие взрыва на боковые породы, предотвращая их обрушение, и повышает безопасность работ.

Применение заявляемого изобретения заключается в снижении продолжительности взрывания 196 шпуровых зарядов по сравнению с прототипом в 3,97 раза.