Кумулятивные заряды

В горной промышленности для вторичного дробления негабаритных кусков породы применяются кумулятивные заряды.

Кумуляция – это существенное увеличение действия взрыва в определенном направлении, достигаемое специфической формой заряда взрывчатого вещества.

Кумулятивный заряд – заряд ВВ с выемкой (конической, полусферической и др.) в основании, в результате взрыва которого газообразные продукты детонации образуют сходящийся к выемке поток, называемый кумулятивной струей. Кумулятивные заряды бывают цилиндрические и удлиненные. Применяются для разрушения металлических преград, горных пород и других материалов. Широко используются при проведении прострелочных работ в скважинах.

Принцип действия заключается в использовании пробивного действия кумулятивной струи и дробящего действия части заряда ВВ, примыкающей непосредственно к породе на возможно большей поверхности и не участвующей в формировании кумулятивной струи.

На рис. показано действие на среду кумулятивных зарядов. Основные соотношения для кумулятивных зарядов (см. рис.36).

Скорость кумулятивной струи V_К:

V_К=V₀[(1/sinα)+(1/tgα)],

где V₀ – скорость, которую сообщают продукты взрыва металлу облицовки кумулятивной выемки; α – половина угла раствора конической выемки.

Давление, производимое кумулятивной струей на преграду:

P=0,5·(V_К)²·ρ₀,

где ρ₀ – плотность материала облицовки.

Суммарная длина канала L, пробиваемого кумулятивной струей, растет с увеличением начальной длины струи, отношения головной и хвостовой скоростей струи, отношения плотностей струи и преграды (рис.35,б,в).

А б в

Рис. Схематическое изображение действия кумулятивных зарядов на преграду: а – цилиндрический заряд; б – заряд ВВ с кумулятивной выемкой; в – заряд ВВ с кумулятивной выемкой, облицованной медью; 1 – преграда; 2 – заряд ВВ без кумулятивной выемки; 3 – ЭД; 4 – кумулятивные заряды; 5 – кумулятивная выемка; 6 – выемка, облицованная медью.

Рост суммарной длины канала L с увеличением расстояния x_Ф (рис.35) до преграды происходит до известного предела (см. точка на кривой 2), соответствующего фокусному расстоянию xФ, после чего начинается снижение L. Резкое падение пробивного действия при удалении заряда от преграды связано с неустойчивостью струи.

Рис. 3 Зависимость глубины пробивания канала кумулятивной струей в преграде от расстояния (б): а – схема размещения заряда; 1 – теоретическая кривая; 2 – экспериментальная кривая.