Устройство для создания свободных полостей в перебурах взрывных скважин

Полезная модель относится к средствам для производства взрывных работ и может быть использована в различных отраслях промышленности, например, горнорудной для разрушения скальных труднообрушаемых горных пород энергией взрыва скважинных зарядов, при разработке месторождений полезных ископаемых, прокладке дорог, строительстве сооружений и т.п. Предложено устройство для создания свободных полостей в перебурах взрывных скважин, включающее опору и стойку, установленную на нее нижним концом, на верхнем конце которой, или вблизи него, установлена мембрана, имеющая размер, превышающий поперечный размер скважины и выполненная с возможностью складывания с образованием открытой полости. Полезная модель решает задачу обеспечения эффективности взрывания скважинных зарядов, улучшения качества дробления горных пород и проработки подошвы уступа за счет формирования свободных полостей в перебурах взрывных скважин и регулирования высоты этих полостей.

Полезная модель относится к средствам для производства взрывных работ и может быть использована в различных отраслях промышленности, например, горнорудной для разрушения скальных труднообрушаемых горных пород энергией взрыва скважинных зарядов, при разработке месторождений полезных ископаемых, прокладке дорог, строительстве сооружений и т.п.

При производстве взрывных работ взрывчатое вещество располагают по высоте взрывной скважины отдельными слоями, которые разделяют между собой воздушными промежутками. Таким образом получают рассредоточенный заряд, эффективность которого намного выше, чем у заряда сплошного.

Например, известно устройство для рассредоточения заряда взрывчатого вещества во взрывной скважине воздушными промежутками, выполненное в виде бумажного цилиндра, диаметр которого меньше диаметра взрывной скважины [Мельников И.В. и др. «Совершенствование буровзрывных работ» - М.: Углетехиздат, 1959, стр. 253 и Кутузов Б.Н. «Взрывные работы» - М.: «Недра», 1988, стр. 216].

Существенным недостатком этого устройства является невозможность использования его в скважинах переменного диаметра, т.к. из-за большой длины оно застревает в скважине. Кроме того, устройство невозможно использовать в обводненных скважинах, а наличие зазора между цилиндром и стенками скважины создает условия для проникновения взрывчатого вещества в воздушный промежуток.

Однако, основным недостатком этого устройства является его непригодность для создания свободных полостей в перебурах взрывных скважин.

Вместе с тем формирование свободных полостей в перебурах взрывных скважин влияет на качество дробления горных пород и проработки подошвы уступов. Проработка подошвы уступа при взрывном дроблении массивов горных пород является наиболее энергозатратной задачей. В связи с этим возможен перерасход взрывчатых веществ при проработке подошвы уступа. Технологически перерасход взрывчатых веществ может приводить к нарушению массива горных пород за пределами проектных контуров отбойки. Твердая и хорошо проработанная взрывом (до проектной отметки) подошва уступа является главным условием дальнейшей производительной работы экскаватора.

Известно другое устройство для создания воздушных промежутков в скважинных зарядах, содержащее скважинный затвор с эластичной боковой гофрированной оболочкой и опору [А.С. СССР 614658 МПК E21C 37/00].

Недостатками этого устройства является то, что под давлением скважинный затвор может деформироваться, приводя к снижению эффективности взрыва, и оно также непригодно для создания свободных полостей в перебурах взрывных скважин.

Известно устройство для создания воздушных промежутков во взрывных скважинах, которое имеет опору, установленную в скважине на нижнем заряде взрывчатого вещества, и штангу, состоящую из отдельных отрезков, соединенных между собой замками, нижний конец которой установлен на опору, а верхний конец снабжен скважинным затвором для взрывчатого вещества [Патент РФ 116621, МПК F42D 1/08].

Недостатком этого устройства является его непригодность для создания свободных полостей в перебурах взрывных скважин.

Известен способ рассредоточения заряда в скважине, в соответствии с которым в скважине создают воздушные промежутки с помощью скважинных затворов, выполненных из эластичного материала, например, пластика, в форме круга, надрезанного на лепестки, при этом затвор размещают в скважине на заданную глубину на соединительной трубке [Заявка РФ на изобретение 2011124558, МПК F42D1/08].

Устройство, используемое в этом способе, является ближайшим аналогом предлагаемого и принято за прототип полезной модели.

Недостатком этого устройства является неустойчивость трубки при установке скважинного заряда, сложность монтажа устройства в скважине ввиду того, что нижний конец трубки свободен и опирается на дно скважины, или предыдущий по вертикали боевик.

Полезная модель решает задачу создания устройства для формирования свободных полостей в перебурах взрывных скважин, которое легко монтируется в скважине и устойчиво в ней располагается.

Поставленная задача решается тем, что предлагается устройство для создания свободных полостей в перебурах взрывных скважин, включающее стойку и мембрану, установленную на верхнем конце стойки, или близко к нему, имеющую размер, превышающий поперечный размер скважины и выполненную с возможностью складывания с образованием открытой полости, которое содержит опору, установленную на нижнем конце стойки.

Наиболее рационально устанавливать мембрану перпендикулярно к оси стойки.

Опора может быть выполнена также в форме мембраны, но размером не более поперечного размера скважины

Стойка может быть выполнена цилиндрической формы и полой.

Длина стойки зависит от глубины скважины и, преимущественно, равна 1-3 м.

Мембрана может быть выполнена круглой формы с лепестками, образованными прорезями, идущими к центру круга.

Если опора выполнена в форме мембраны, она может быть круглой формы с лепестками, образованными прорезями, идущими к центру круга.

Сущность полезной модели поясняется фигурами чертежей. На фиг. 1 показан вид устройства для создания свободных полостей в перебурах скважинных зарядах в разрезе сбоку, на фиг.2 показан вид снизу, на фиг. 3 показано размещение устройства в скважине.

Устройство для создания свободных полостей в перебурах скважин при их заряжании представляет собой стойку 1, выполненную, например, в форме цилиндрической трубы высотой от 1-3. На верхнем конце стойки установлена мембрана 2. Нижний конец стойки опирается на опору 3, которая может быть выполнена так же, как мембрана, только меньшего размера. Размер мембраны 2 превышает диаметр скважины на 30-40 мм. Опора 3 имеет диаметр, меньший по сравнению с диаметром скважины на 10-20 мм. Опора, выполненная в форме мембраны является центрирующей в устье скважины.

Мембрана 2 представляет собой круг, составленный из лепестков, и является несущей, т.к. при движении вдоль скважины она деформируется и образует полость сфероподобной формы, предназначенную для удержания заряда. Лепестки складываются и образуют полость в форме чаши.

Устройство доставляется в скважину при помощи шеста (не показан) который опускают до упора. Опора 3 при этом устанавливается в устье скважины, а мембрана 2 складывается по прорезям, образуя сфероподобную открытую полость. Свободная полость в скважине формируется ниже уровня фактической отметки подошвы уступа 8. Перебур скважины ниже уровня подошвы уступа не заряжается.

Заряжение скважины с использованием предлагаемого устройства эмульсионным взрывчатым веществом производят следующим образом:

- на зарядном шланге зарядной машины (не показана) фиксируют полипропиленовый мешок с полиэтиленовым вкладышем;

- опускают шланг зарядной машины в скважину, досылая устройство до упора;

- под давлением подают эмульсионное взрывчатое вещество 4, которое заполняя мешок 7, создает надежную пробку, опираясь на несущую мембрану 2 и, тем самым, предотвращая протекание взрывчатого вещества в перебур.

Описанное устройство также может применяться для создания воздушных промежутков и при использовании сыпучих взрывчатых веществ.

Промежуточные детонаторы 5 со средствами инициирования 6 устанавливают в колонку заряда. Заряд надежно «укладывается» в сфероподобную полость, образованную мембраной 2. Под действием веса взрывчатого вещества мембрана 2 расправляется, концы ее плотно прижимаются к стенкам скважины и надежно перекрывают скважину, создавая свободный промежуток в перебуре, который может быть заполнен воздухом или водой. Дополнительный эффект герметичности (в случае деформации мешка) достигается за счет выполнения опоры 3 в форме мембраны, подобной мембране 2, но меньшего размера.

Наличие прорезей позволяет мембране складываться и плотно прилегать к стенкам скважины, не образуя при этом складок и щелей. За счет регулирования высоты цилиндрической трубы 1 можно регулировать высоту и объем свободной полости, обеспечивая при этом необходимую степень проработки подошвы уступа 8 в районе перебура. Размещение, таким образом, заряда и надежное формирование свободной полости в перебуре скважины позволяет достичь качественной проработки подошвы уступа.

Центрирование опоры 3 в скважине, обеспечивает устойчивость устройства в скважине.

Величина свободной полости определяется длиной стойки и может регулироваться. Целесообразно выбирать высоту стоек из интервала 1-3 м, так как при меньшем размере свободной полости взрывчатое вещество расходуется неэкономично, а при большем размере свободной полости взрывание может быть неэффективным.

Использование прочного материала для изготовления стойки, например, стали, повышает надежность устройства и исключает его деформацию в процессе использования, что позволяет обеспечить надежное формирование свободной полости в перебуре скважины.

Наличие названной свободной полости в перебуре взрывной скважины позволяет:

- сохранить целостность массива подошвы уступа, что облегчает его дальнейшее бурение и взрывание;

- снизить расход взрывчатого вещества при сохранении качества проработки подошвы уступа, т.к. давление газов порядка 50000 атмосфер оказывает воздействие на взрываемый массив через свободную полость;

- сохранить детонационные свойства взрывчатого вещества, т.к. мешок, в который его помещают, предотвращает перемешивание его с буровой мелочью.

Таким образом, предлагаемое устройство для создания свободных полостей в перебурах скважинных зарядов обеспечивает формирование свободной полости в перебуре, без взрывчатого вещества, что в свою очередь повышает эффективность взрыва.

1. Устройство для создания свободных полостей в перебурах взрывных скважин, включающее стойку и мембрану, установленную на верхнем конце стойки, или близко к нему, имеющую размер, превышающий поперечный размер скважины, и выполненную с возможностью складывания с образованием открытой полости, отличающееся тем, что оно содержит опору, установленную на нижнем конце стойки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мембрана установлена перпендикулярно к оси стойки.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что опора выполнена в форме мембраны размером не более поперечного размера скважины.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стойка выполнена цилиндрической формы и полой.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стойка преимущественно имеет длину 1-3 м.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мембрана выполнена круглой формы с лепестками, образованными прорезями, идущими к центру круга.

7. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что опора выполнена круглой формы с лепестками, образованными прорезями, идущими к центру круга.