распорная забойка

Формула изобретения

Распорная забойка, представляющая собой разрезной цилиндр с коническим расширением, составленный не менее чем из трех частей, могущих перемещаться в горизонтальном направлении на закрепленных вверху пальцах, вставленных в направляющие втулки на днище, который соединен в верхней части с опорным кольцом через распорную трубу, а во внутреннюю полость разрезного цилиндра вставлен распорный полый конус, снабженный трубчатой тягой с резьбой на верхнем конце, свободно проходящей через отверстия в днище цилиндра и опорном кольце.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих щадящие, в том числе под укрытием, взрывные работы в скальных массивах горных пород на дневной поверхности.

Известен целый ряд конструкций запирающих 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 металлической распорной забойкой до момента полного разрушения окружающей породы.

Поставленная задача достигается тем, что в распорной забойке, представляющей собой разрезной цилиндр с коническим расширением, составленный не менее чем из трех частей, могущих перемещаться в горизонтальном направлении на закрепленных вверху пальцах, вставленных в направляющие втулки на днище, который соединен в верхней части с опорным кольцом через распорную трубу, а во внутреннюю полость разрезного цилиндра вставлен распорный полый конус, снабженный трубчатой тягой с резьбой на верхнем конце, свободно проходящей через отверстия в днище цилиндра и опорном кольце.

На фиг.1 схематично изображена распорная забойка в рабочем положении в скважине, на фиг.2 - после начала детонации.

Распорная забойка выполняется из металла и включает разрезной цилиндр 1, составленный не менее чем из трех частей, к которым вверху, например, приварены пальцы 2, вставленные в направляющие втулки 3, закрепленные на днище 4. С обратной стороны на днище 4 закреплена распорная труба 5 с опорным кольцом 6 на верхнем конце. В разрезной цилиндр 1 вставлен распорный полый конус 7, соединенный с трубчатой тягой 8, свободно проходящей через отверстие 9 в днище 4 разрезного цилиндра 1 и отверстие 10 в опорном кольце 6. Верхняя часть трубчатой тяги 8 снабжена резьбой, на которую накручивают гайку 11. Нижняя часть разрезного цилиндра 1 выполнена конусной с углом конусности, равным конусности распорного полого конуса 7.

Распорная забойка работает следующим образом. На поверхности блока распорную забойку собирают в конструктивный элемент. Для этого вставляют распорный полый конус 7, пропуская его трубчатую тягу 8 через распорную трубу 5, на нее накручивают гайку 11, подтягивая распорный полый конус 7 до соприкосновения с разрезным цилиндром 1. После этого через трубчатую тягу 8 пропускают проводник инициирующего импульса 12 (провода от электродетонатора, волновод неэлектрической системы или детонирующий шнур) и распорную забойку опускают нижней частью в шпур или скважину. Наружный диаметр разрезного цилиндра 1 с вдвинутыми внутрь по направляющим втулкам 3 пальцами 2 с прикрепленными к ним разрезными частями меньше диаметра скважины 13 на 2-4 мм, что позволяет распорной забойке свободно входить в скважину 13 до расположения опорного кольца 6 на поверхности уступа. После этого гайкой 11 втягивают распорный полый конус 7 в разрезной цилиндр 1, разрезные части которого при этом смещаются наружу по направляющим втулкам 3 на пальцах 2 и распираются в стенки скважины 13. Распорная забойка готова к работе.

После детонации заряда ВВ в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин в несколько десятков тысяч атмосфер и происходит динамический удар газов по большой поверхности распорного полого конуса 7, что приводит к вдавливанию его в разрезной цилиндр 1 и плотному заклиниванию распорной забойки в скважине 13. Трубчатая тяга 8 при этом свободно проходит через отверстия 9 и 10 в цилиндре 1 и опорном кольце 6, не нарушая положения опорного кольца 6. Разрезной цилиндр 1 в первый момент после детонации заряда остается неподвижным, поскольку продукты детонации воздействуют лишь на узкое кольцо разрезных частей, а распорный полый конус 7 за счет большой торцовой поверхности (в десятки раз большей, чем площадь кольца разрезного цилиндра 1) воспринимает значительные усилия, что приводит к немедленному вдавливанию его в разрезной цилиндр 1 и окончательному заклиниванию его в скважине 13. Это положение было проверено экспериментальным взрывом распорной забойки на скважине диаметром 215 мм. Диаметр распорного полого конуса 7 составил 212 мм, толщина стенок разрезного цилиндра в нижней части составляет около 1 мм, поэтому площадь кольца разрезного цилиндра 1, воспринимающего давление продуктов детонации, составила 3,4 см², в то время как площадь распорного полого конуса 7 составила около 352,8 см² , т.е. в 103 раза больше. После взрыва следов скольжения по скважине на наружной поверхности разрезного цилиндра 1 обнаружено не было, что подтверждает тезис о его надежном распоре в стенки скважины до начала разрушения пород стенок скважины.

Таким положение распорной забойки остается вплоть до прорыва продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через трещины в разрушенном массиве горных пород. Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости, распорная 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 распорную забойку извлекают из горной массы, при необходимости заменяют поврежденные детали и она может повторно использоваться.

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

Источники информации

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