расклинивающаяся забойка

Формула изобретения

Расклинивающаяся забойка выполнена из металла и представляет собой решетчатый цилиндр, образованный проходящими через отверстия по краю диска рифлеными стержнями с головками сверху и фасками снизу, в который снизу вставлена полая распорная пробка, состоящая из конической и цилиндрической частей с не менее чем тремя прорезями вдоль образующей цилиндра, снабженная гибкой связью, проходящей через центральное отверстие в диске к соединительному элементу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.

Известен целый ряд конструкций расклинивающихся забоек в виде пластмассовых пробок, деревянных и бетонных клиньев /1/. Основным их недостатком является сложность применения и невозможность повторного использования.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности взрывного дробления горных пород за счет длительного запирания продуктов детонации в зарядной полости расклинивающейся металлической забойкой до момента полного разрушения окружающей породы.

Поставленная задача достигается применением расклинивающейся забойки, выполненной из металла и представляющей собой решетчатый цилиндр, образованный проходящими через отверстия по краю диска рифлеными стержнями с головками сверху и фасками снизу, в который снизу вставлена полая распорная пробка, состоящая из конической и цилиндрической частей с не менее чем тремя прорезями вдоль образующей цилиндра, снабженная гибкой связью, проходящей через центральное отверстие в диске к соединительному элементу.

На фиг.1 схематично изображено положение в скважине расклинивающейся забойки; на фиг.2 - после предварительного распора; на фиг.3 - после детонации заряда ВВ; на фиг.4 показана в плане схема размещения соединительных элементов на поверхности блока.

Расклинивающаяся забойка выполняется из металла и представляет собой решетчатый цилиндр 1, образованный рифлеными стержнями 2, выполненными, например, из арматуры с головками 3 сверху и фасками 4 снизу, вставленными в отверстия 5 по краю диска 6 и зафиксированными в них, например, шплинтами 7. Фаска 4 выполнена под углом к вертикали, близким к углу наклона образующей конической части 8 полой распорной пробки 9, вставленной снизу в решетчатый цилиндр 1 и снабженной креплением 10 для присоединения гибкой связи 11, например канатика. Полая распорная пробка 9 состоит из конической части 8 со значительной толщиной стенок и цилиндрической части 12 с тонкими стенками, в которых выполнено не менее трех прорезей 13 вдоль образующей цилиндра.

Расклинивающуюся забойку устанавливают следующим образом. На поверхности блока ее собирают в конструктивный элемент. Для этого вставляют полую распорную пробку 9 с гибкой связью 11 в решетчатый цилиндр 1, пропуская гибкую связь 11 через отверстие 14 в диске 6, распорный элемент 15 и отверстие 16 в опорном элементе 17. Распорный элемент 15 представляет собой кусок трубы, уголка, швеллера и т.п. длиной, равной расчетной глубине установки забойки в скважине от поверхности уступа 18. Опорный элемент 17 выполняют в виде металлической плиты, соединенных между собой для жесткости уголков, швеллера и т.п. После сборки забойки в конструктивный элемент пропускают проводник инициирующего импульса 19 (провода от электродетонатора, волновод неэлектрической системы или детонирующий шнур) через отверстия 20 в полой распорной пробке 9, отверстие 14 в диске 6, через распорный элемент 15 и через отверстие 16 в опорном элементе 17. Затем приставляют распорный элемент 15 к массивной шайбе 6 и натягивают гибкую связь 11, соединяя в единое целое расклинивающуюся забойку с натяжным устройством 21, и на гибкой связи 11 опускают нижней частью в скважину 22, придерживая натянутым проводник инициирующего импульса 19. Наружный диаметр диска 6 и цилиндрической части 12 полой распорной пробки 9 на 4-6 мм меньше диаметра скважины, что позволяет расклинивающейся забойке свободно входить в скважину 22 на заданную глубину. После этого гибкую связь 11 набрасывают несколькими витками на опущенный нижний конец рычага 23 натяжного устройства 21, расположенного на опорном элементе 17, и, придерживая свободный конец гибкой связи 11, подтягивают полую распорную пробку 9 внутрь решетчатого цилиндра 1 нажатием на верхний конец рычага 23. При этом за счет распорного элемента 15 решетчатый цилиндр 1 остается неподвижным. Перемещаясь вверх вдоль фасок 4, полая распорная пробка 9 своей конической частью 8 изгибает рифленые стержни 2 и прижимает их нижние концы к стенкам скважины 22, создавая предварительный распор забойки. После этого опорный элемент 17 с натяжным устройством 21 и распорным элементом 15 снимают, гибкую связь 11 присоединяют к соединительным элементам 24, например изношенным автомобильным шинам, имеющим значительную упругость и прочность при деформации во время взрыва. При этом к одному соединительному элементу 24 подсоединяют гибкие связи 11 только от скважин, взрываемых в одной ступени замедления, что позволяет снизить динамические нагрузки на соединительные элементы 24. Расклинивающаяся забойка готова к работе.

При детонации заряда ВВ в зарядной полости резко возрастает давление продуктов взрыва до величин в десятки тысяч атмосфер и происходит динамический удар газов по большой поверхности цилиндрической части 12 и конической части 8 полой распорной пробки 9. Цилиндрическая часть 12, имеющая тонкие стенки, под действием давления этих газов плотно прижимается к стенкам скважины, обеспечивая герметизирующее действие и существенно снижая прорыв продуктов взрыва в атмосферу через зазоры между рифлеными стержнями, отстоящими друг от друга на величину разности диаметров стержня и его головки.

Громадное давление взрывных газов приводит к вдавливанию полой распорной пробки 9 в решетчатый цилиндр 1. Перемещаясь вдоль рифленых стержней 2, она конической частью 8 раздвигает их все шире, поэтому нижняя часть рифленых стержней 2 внедряется в горную породу, образуя зону смятия и раздавливания 25. Чем выше перемещается полая распорная пробка 9 вдоль рифленых стержней 2, тем на большую глубину они внедряются в горную породу и тем сильнее расклинивается забойка в скважине. При этом отдельные рифленые стержни 2 могут внедряться на большую величину, если в этом месте сопротивление пород слабее. Такая избирательность способствует лучшей сопротивляемости забойки в целом выталкивающему действию взрывных газов. И наступает момент, когда движение полой распорной пробки 9 прекращается и забойка окончательно расклинивается в скважине.

Таким положение расклинивающейся забойки остается вплоть до прорыва продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через образующиеся в разрушаемом массиве трещины и начала разрушения стенок скважины. Прорыв взрывных газов через трещины массива снимает давление в скважине, а разрушающиеся стенки скважины снимают распор с рифленых стержней 2 решетчатого цилиндра 1 и забойка может быть выброшена из скважины остаточным давлением продуктов взрыва. Гибкая связь 11, присоединенная к соединительному элементу 24, удерживает забойку в случае ее выброса из скважины.

Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости, расклинивающаяся забойка способствует более полному протеканию вторичных реакций в продуктах детонации и соответственно повышает энергию взрыва; это особенно важно для современных крупнодисперсных ВВ типа гранулитов и граммонитов, у которых значительная доля энергии выделяется в процессе вторичных реакций.

После взрыва соединительные элементы 24, остающиеся, как подтверждает эксперимент, на поверхности взорванной горной массы, стягивают, например, бульдозером, и они вытаскивают за собой с помощью гибких связей 11 расклинивающиеся забойки. Последние могут располагаться как на поверхности горной массы, если они выброшены из скважины, так и на некоторой глубине, если они остались в разрушенной скважине; учитывая слабую связность взорванной горной массы, она не будет оказывать особого сопротивления этой операции. После извлечения забойки и отсоединения от соединительных элементов выбивают из решетчатого цилиндра 1 полую распорную пробку 9, решетчатый цилиндр 1 и цилиндрическую часть 12 полой распорной пробки 9 калибруют по размеру на 4-6 мм менее диаметра скважины и вновь собирают забойку для повторного использования. При этом могут быть заменены отдельные рифленые стержни 2 после удаления шплинтов 7.

Увеличивая диаметр диска 6 и рифленых стержней 2, с одной полой распорной пробкой 9 можно обеспечить установку расклинивающейся забойки в разных по диаметру скважинах. Это повышает универсальность и "живучесть" забойки.

Таким образом, заявляемая расклинивающаяся забойка позволяет длительно запирать продукты взрыва в зарядной полости, вплоть до разрушения массива, и тем самым повысить эффективность использования энергии взрыва на дробление пород.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки

1. Миндели Э.О., Демчук П.А., Александров В.Е. Забойка шпуров. - М., "Недра", 1967. - 152 с.