Конструкция профилированного кумулятивного заряда

Инвестиционное предложение
1. Наименование объекта инвестирования
«Профилированный кумулятивный заряд»
2. Назначение, область использования
Профилированный кумулятивный заряд предназначен для дробления негабаритных
кусков породы и полезного ископаемого с целью обеспечения высокопроизводительной работы
выемочно-погрузочного и транспортного оборудования на открытых и подземных горных
работах не опасных по газу и пыли, для проработки подошвы уступа, в качестве инициатора
осевого инициирования, активной забойки, для поддержания инициирующего импульса в
обводненных скважинах.
3. Краткое описание объекта
В основу конструкции нового поколения зарядов направленного действия профилированных кумулятивных зарядов (ПКЗ) заложен принцип регулируемого перераспределения энергии ВВ.
ПКЗ представляет собой полимерный корпус с ВВ, выполненный как единое целое с
кумулятивной выемкой, профилированной сочлененными между собой продольными линейными
V-образными элементами (рис. 1). Верхняя часть выемки снабжена узлом крепления
инициатора (капсюль-детонатор, детонирующий шнур).
Такая конструкция заряда позволила увеличить активную массу ВВ (количество ВВ,
участвующее в формировании кумулятивной струи и расходуемое на полезную работу) в 2 раза
по сравнению с традиционными кумулятивными зарядами эквивалентной массы.
Экспериментально зафиксировано значительное повышение выхода энергии взрыва с
соответствующим снижением энергоемкости разрушения, что явилось обоснованием для
использования в качестве ВВ порошкообразного аммонита № 6ЖВ.
ПКЗ является единственным типом кумулятивных зарядов, в котором возможно
использование порошкообразного аммонита № 6ЖВ вместо дорогостоящего и опасного в
обращении тротила.
Технологические возможности ПКЗ
Технологические возможности ПКЗ значительно расширены за счет использования в
качестве элемента формирующего заряд взрывчатого вещества - полимерной оболочки.
Отработанная на сегодняшний день технология производства оболочек ПКЗ позволяет
при наличии базовой пресс-формы изменять профиль кумулятивной выемки и внешней оболочки
и тем самым адаптировать эти заряды к конкретным условиям эксплуатации с учетом
физико-механических свойств объекта применения и характера разрушения объекта. Для
вторичного дробления горных пород разработан весовой типоряд ПКЗ-1,3; 2,0; 2,5; 3,5 кг (рис.
2).
ПКЗ-2,0 (рис. 2, в) специально разработан для взрывания в стесненных условиях, вблизи
оборудования и коммуникаций. В результате бокового профилирования оболочки кольцевой
периферийной выемкой, обеспечивается “блокирование” разлета осколков из зоны
передробления.
Для использования ПКЗ в технологии скважинной отбойки разработана конструкция и
серийно выпускаются оболочки диаметром 90, 160 и 230 мм с узлом крепления ДШ в виде
осевой полости.
Хорошие результаты достигнуты в количестве ПКЗ как элемента скважинного заряда:
- для проработки подошвы уступа;
- инициатора осевого инициирования (рис. 3, 4);
- активной забойки (рис. 4);
- пассивного инициатора;
- для поддержания инициирующего импульса в обводненных скважинах (рис. 3).
Эксплуатационная безопасность ПКЗ
Повышение уровня безопасности и эксплуатационной надежности ПКЗ обеспечивается
наличием прочной защитной оболочки из нейтрального материала, применением штатных
типов взрывчатых веществ (аммонит № 6ЖВ, аммонал), отсутствием промежуточного
детонатора.
Полностью исключается необходимость в дорогостоящей и небезопасной
транспортировке кумулятивных зарядов железнодорожным транспортом.
Заполнение оболочек ПКЗ взрывчатым веществом осуществляется на месте
производства работ или на расходном складе ВВ в соответствии с правилами безопасности,
транспортируются заряды внутри предприятия технологическим транспортом.
Потенциальные возможности ПКЗ
Гибкость системы по производству оболочек ПКЗ из полимерных материалов и
методические наработки по проектированию ПКЗ позволяет оперативно адаптировать
заряды к конкретным условиям применения в результате конструкторской проработки, что
дает увеличение КПД разрушения 25-40%.
Значительное увеличение мощности зарядов ПКЗ и КПД разрушения достигается в
результате:
- увеличения активной массы ВВ; которая для традиционных зарядов возрастает с
увеличением диаметра кумулятивной выемки и соответственно габаритов заряда, увеличения
активной массы ВВ для ПКЗ достигается без увеличения диаметра и габаритов заряда, а за
счет оптимального соотношения геометрии и количества V-образных элементов и их
взаиморасположения;
- армирования профиля кумулятивной выемки металлической облицовкой традиционный прием увеличения плотности энергии и пробивной способности заряда (образование шпуров). ПКЗ, как правило, армируются разноплотными материалами, что способствует предварительному нагружению объекта с последующим разрушением;
- введения внутрь заряда детонационных “линз”. “Линзы” из инертного материала
позволяют управлять процессом детонации;
- использования каскадной схемы детонации зарядов - последовательное вертикальное
расположение 2 зарядов является наиболее перспективным, технологическим приемом,
увеличивающим КПД разрушения в 2-2,5 раза;
- использования новых безопасных взрывчатых веществ местного приготовления
(высокоплотные эмульсионные ВВ, водонаполненные горячельющиеся).
Следует отметить, что область использования нового поколения кумулятивных
зарядов представлена более широким спектром. Так различные варианты ПКЗ испытаны при
ликвидации крупногабаритных кирпичных зданий и бетонных колонн (ОАО «Запсибвзрывпром»
г. Кемерово, Казский рурник, ригелей, балок при ликвидации угольной башни на территории
Новокузнецкого металлургического комбината (участок взрывных работ НКМК, г.
Новокузнецк); расчистке горнолыжных трасс (выравнивание поверхности) путем взрывного
разрушения гранитных валунов (ОАО «Бурпроммаш», г. Абакан); дроблении льда и ликвидации
ледяных заторов в Гурьевском и Новокузнецком районах.
Использование ПКЗ-М при небезопасной и трудоёмкой операции ликвидации зависания
горной массы в выпускных выработках на шахтах Шерегешского и Казского рудниках
позволило значительно повысить технологичность и безопасность этой операции, сократить
вес единичного заряда (фугаса) в 2,5..3 раза.
Опытно-промышленные испытания ПКЗ-М при дроблении шлако-металлических
отливок на металлургических предприятиях также показали перспективность этого
направления.
Промышленное освоение ПКЗ доказывает перспективность проектирования и
использования зарядов в профилированных оболочках на отечественных предприятиях.
Развитие технологий изготовления взрывчатых веществ на местах использования
позволяет в перспективе использовать высокоплотные эмульсионные и водонаполненные ВВ в
профилированных оболочках с очевидной экономической выгодой и прогнозируемой
эффективностью.
Имеющийся опыт разработки ПКЗ функционального назначения позволил
конкретизировать основные принципы проектирования зарядов в профилированных оболочках,
основанные на продуктивном использовании энергии ВВ, обеспечивающие эффект в заданной
функции.
4. Сведения о патентной защите объекта
Конструкция профилированного кумулятивного заряда защищена 4 патентами РФ на
изобретения №2077695 от 20.04.97, №2079095 от 10.05.97, №2095733 от 10.11.97, №2103642
от 27.01.98, а также 2 способами на его применение №2107888 от 27.03.98 и №2135952 от
27.08.99. Патенты поддерживаются новационной фирмой «КУЗБАСС-НИИОГР».
5. Преимущества объекта по сравнению с объектами аналогичного назначения в
Российской Федерации и за рубежом. Ожидаемый спрос на продукцию
Профилированный кумулятивный заряд имеет большую активную массу не за счет
увеличения диаметра и габаритов заряда, а за счет оптимального соотношения геометрии и
количества V-образных элементов и их взаиморасположения. Может перевозиться к месту
применения на транспорте общего пользования. Возможно использование порошкообразного
аммонита № 6ЖВ вместо дорогостоящего и опасного в обращении тротила. Конструкция
ПКЗ-2,0 специально разработан для взрывания в стесненных условиях, вблизи оборудования и
коммуникаций. В результате бокового профилирования оболочки кольцевой периферийной
выемкой, обеспечивается “блокирование” разлета осколков из зоны дробления.
Организация выпуска полиэтиленовых корпусов профилированных кумулятивных
зарядов типа ПКЗ позволит заменить дорогостоящие, опасные в использовании кумулятивные
заряды и получить значительный экономический эффект.
6. Стадия освоения объекта (идея, наличие конструкторско–технической
документации, изготовление и испытание опытного или опытно-промышленного образца,
результаты испытаний и т.д.), данные по внедрению (объем внедрения, используемые
материалы и комплектующие изделия и другое)
На каждый вид профилированного кумулятивного заряда изготовлены пресс-формы,
выпущены опытные партии корпусов зарядов, которые прошли апробацию и внедрение на
разрезах Кузбасса, рудниках и карьерах Горной Шории и Красноярского края. Получено
разрешение Госгортехнадзора России на применение профилированных кумулятивных зарядов
на открытых горных работах и в шахтах не опасных по газу и пыли.
Экономический эффект от внедрения зарядов типа ПКЗ в условиях рудника ОАО
«Шерегешское рудоуправление» составил боле 3,6 млн руб.
В настоящее время ведутся переговоры о поставке опытной партии на один из
рудников Казахстана.
Простота технологии изготовления полиэтиленовых корпусов позволяет организовать
их производство в непосредственной близости от места производства взрывных работ.
7. Потребность в инвестициях. Возможность возврата заемных средств.
Возможность использования продукции для экспорта или замещения импорта и решения
социальных вопросов
Необходимы средства для изготовления пресс-форм, комплекта конструкторской и
технологической документации для потребителей продукции, приобретения станков для
пластмассового литья. Корпуса ПКЗ могут реализовываться на экспорт.
8. Объем инвестирования. Схема финансирования на стадии разработки
обоснования инвестиций может быть указана ориентировочно. Суммарные доходы и
расходы. Необходимость привлечения средств.
Размер необходимых средств порядка 700 тыс. руб.
9. Источники инвестирования. Финансирование из собственных средств, заемных
средств (отдельно отечественных и иностранных) и средств государственной поддержки.
Целесообразно участие в реализации проекта средств государственной поддержки или
отечественных инвесторов
10. Внутренняя норма доходности (рентабельность).
По укрупненным оценкам окупаемость проекта 1,5-2 года