Конструкция заряда

Существенное влияние на степень дробления горной массы оказывает конструкция заряда. При равном выходе горной массы с 1 м скважины и удельном расходе ВВ рассредоточение заряда приводит к улучшению дробления вследствие увеличения зоны регулируемого дробления по сравнению со сплошным зарядом (рис. 10.11). Рассредоточение заряда целесообразно только в том случае, если емкость используется не полностью, т. е. оно "наи­более рационально в том случае, если по каким-либо причинам в однородных породах применяется сближенная сетка расположе­ния зарядов и сплошной заряд занимает незначительную часть скважины (менее 0>5 длины). В неоднородных породах целесо­образно рассредоточивать заряд, чтобы последний располагать в наиболее трудновзрываемых участках породы (например, в круп­ноблочном пласте, расположенном в средней или верхней части уступа). Причем важно отделить участком забойки твердую часть массива от мягкой или наоборот, так как в этом случае действие заряда в твердой части массива (пропластке) наиболее эффективно (рис. 10.12, а, б). При сплошном заряде (рис. 10.12, в, г) дей­ствие заряда в мягкой части массива развивается более активно, а в зоне дробления твердой части массива (пропластке) умень­шается. Расчеты показывают, что в ряде случаев выгодно приме­нить рассредоточение зарядов, несмотря на большую трудоем­кость работ. Это особенно удобно, когда заряжание выполняется вслед за бурением. В качестве материала для рассредоточения используются порода, вода, воздух.

По данным акад. Н. В. Мельникова и докт.техн. наук Л.Н. Марченко, рассредоточение скважинных зарядов воздуш­ными промежутками улучшает дробление породы и изменяет ха-

рактер действия взрыва в породе (рис. 10.13). При взрыве сплош­ного заряда без воздушных промежутков происходит переизмель­чение породы в ближней зоне за счет высокого давления газообраз­ных продуктов в зарядной камере. В дальнюю зону передается относительно меньшее количество энергии, из-за чего порода в ней дробится на более крупные куски. Создавая в заряде воздуш­ные промежутки, можно уменьшить плотность заряда в скважине и значительно снизить пиковое давление взрыва на границе заряд-порода, тем самым сократить переизмельчение породы около заряда и увеличить время активного воздействия взрыва на среду. При этом газы верхнего заряда запирают газообразные продукты взрыва нижнего заряда, увеличивая таким образом время его действия на массив. В результате такого изменения параметров взрывного импульса (произведение давления на время его действия) доля энергии, идущая на местное переизмельчение, уменьшается, повышается коэффициент использования энергии на дробление

в дальней зоне. Применение зарядов с воздушными промежутками обеспечивает более равномерное дробление горной массы.

В воздушном промежутке происходит столкновение двух по­токов взрывных газов от смежных частей заряда, что приводит к резкому возрастанию давления и более равномерному дробле­нию породы даже в том месте скважины, где нет заряда ВВ.

Одним из существенных недостатков взрывания с воздушными промежутками является неудобство их формирования. В настоящее время ИГД им. А. А. Скочинского разработаны устройства из полиэтилена, позволяющие быстро и просто создавать воздушный промежуток требуемой длины в скважинном заряде.

Проведенные исследования показали, что дробление породы можно улучшить, если создать воздушный промежуток между основным зарядом и укороченной забойкой (рис. 10.14, а) в со­четании с использованием в ней запирающих зарядов массой 5— 10 кг (рис. 10.14, б), которые, взрываясь одновременно с основным, препятствуют выбросу забойки.

На некоторых карьерах получены хорошие результаты по проработке подошвы уступа за счет оставления промежутка с воздухом или заполненного водой в перебуре (рис. 10.14, в). Наличие воздушного промежутка в перебуре снижает сейсмиче­ское действие взрыва, особенно в ближней зоне, а потому этот метод рекомендуется применять при взрывании в стесненных условиях вблизи зданий и промышленных сооружений. На карь­ерах этот метод имеет ограниченное применение, так как в боль­шинстве случаев в нижней части скважины имеется вода.

Длина воздушного промежутка между частями зарядов в боль­шинстве случаев устанавливается эмпирически и зависит от длины

колонки заряда, типа ВВ и физико-технических свойств пород. Воздушный промежуток малой длины не дает эффекта, а воздуш­ный промежуток завышенной длины может привести к ухудше­нию дробления вследствие чрезмерного снижения давления в за­рядной камере. Суммарную длину воздушных промежутков мо­жно принимать в следующих пределах: для слабых пород — 0,3— 0,4 длины колонки заряда; для пород средней крепости — 0,2— 0,3 длины колонки заряда; для пород крепких — 0,15—0,2 длины колонки заряда.

Величина верхней части заряда принимается 0,25—0,35 от общего заряда.

Если длина воздушного промежутка превышает 3,5—4 м, то следует рассредоточить заряд на несколько частей. Каждую часть рассредоточенного заряда инициируют отдельным боеви­ком или мощным детонирующим шнуром, обеспечивающим устой­чивую детонацию используемого ВВ по всей длине заряда.

При заряжании обводненных скважин рассредоточения заряда забойкой следует избегать, так как это приводит к ухудшению детонационной способности или к отказу заряда ВВ.

Недостатки применения рассредоточенных зарядов: сложность заряжания, снижение производительности труда взрывников, трудность применения механизированного заряжания.