комбинированная забойка

Формула изобретения

Комбинированная забойка, включающая распорную часть, например, в виде цилиндра с расширяющейся сверху вниз полостью, в которую снизу канатной тягой втягивается распорный конус, отличающаяся тем, что цилиндр выполнен в виде стакана из эластичного материала, например из резины, стенки стакана имеют переменную эластичность, наибольшую в нижней части, распорный конус, выполненный из органического материала, например из пластической массы, упирается в днище стакана, а в полости стакана и сверху до устья скважины размещают засыпную часть, например, из бурового шлама.

Описание изобретения к патенту

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

Известна забойка в виде самозаклинивающейся пробки из отвердевшего бетона, состоящей из конического элемента, размещенного на глиняной пробке над зарядом ВВ и направленного острием вверх, и боковых клиньев, насаживаемых на конус /1/. Такая пробка обладает достаточной прочностью, хорошим сопротивлением выталкивающим силам, так как с их увеличением возрастает боковой распор, увеличивающий силу трения между стенками шпура и боковыми клиньями.

Недостатком такой конструкции является необходимость устанавливать защитную пробку из глины между коническим элементом и зарядом ВВ, что усложняет работы по формированию забойки, а также плохое сцепление боковых бетонных клиньев со стенками скважины нарушенной структуры (с вывалами стенок).

Наиболее близким по существу решаемой задачи устройством для запирания продуктов взрыва в зарядной полости скважины является подвесная забойка, представляющая собой разрезной цилиндр с не менее чем тремя продольными прорезями и коническим расширением полости вниз от днища, снизу в полость разрезного цилиндра вставлен полый распорный конус, соединенный с канатной тягой, верхним концом закрепленной на треноге /2/.

Недостатком этого устройства, принятого за прототип заявляемому изобретению, также является плохое сцепление стенок цилиндра со стенками скважины нарушенной структуры (с вывалами стенок), что вынуждает ставить забойку на большую глубину, уменьшая зону регулируемого дробления, а также выполнение забойки из металла, что неприемлемо при погрузке горной массы на дробилку - возможна потеря забойки в горной массе и попадание ее как недробимого тела в дробилку.

Технической задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является повышение надежности запирания продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения окружающей породы укороченной комбинированной забойкой, составленной из распорной и засыпной частей.

Поставленная задача достигается тем, что в комбинированной забойке, включающей распорную часть в виде цилиндра с расширяющейся сверху вниз полостью, в которую снизу канатной тягой втягивается распорный конус, согласно изобретению цилиндр выполнен в виде стакана из эластичного материала, например из резины, стенки стакана имеют переменную эластичность, наибольшую в нижней части, распорный конус, выполненный из органического материала, например из пластической массы, упирается в днище стакана, а в полости стакана и сверху до устья скважины размещают засыпную часть, например, из бурового шлама.

На фиг.1 схематично изображена распорная часть комбинированной забойки после размещения в скважину на заданную глубину, на фиг.2 - комбинированная забойка в рабочем положении в скважине.

Распорная часть комбинированной забойки включает стакан 1, выполненный из эластичного материала, например резины, с конической полостью 2. Толщина стенок стакана 1 благодаря конической форме полости 2 уменьшается сверху вниз, придавая им переменную эластичность, наибольшую в нижней части, в районе днища 3. На распорном конусе 4, снабженном кольцевым выступом 5 и отверстием 6, закреплена канатная тяга 7. Днище 3 имеет отверстие 8 по размеру кольцевого выступа 5.

Комбинированная забойка работает следующим образом. На поверхности блока распорную забойку собирают в конструктивный элемент. Для этого через отверстие 6 распорного конуса 4 и коническую полость 2 стакана 1 пропускают проводник инициирующего импульса 9, например детонирующий шнур или волновод системы СИНВ, а через коническую полость 2 стакана 1 пропускают канатную тягу 7. Для предохранения от перекосов при затяжке распорной части забойки в скважине кольцевой выступ 5 распорного конуса 4 вставляют в отверстие 8 днища 3. Распорную часть забойки на канатной тяге 7 опускают в скважину 10 на заданную глубину. Затем, придерживая проводник инициирующего импульса 9 и канатную тягу 7 в натянутом состоянии, начинают понемногу подсыпать в скважину 10 буровой шлам 11. После того как с помощью бурового шлама в конической полости 2 распорная часть забойка заклинится в скважине 10, натягивают канатную тягу 7, при этом днище 3 стакана 1 распорным конусом 4 выворачивается "чулком" внутрь конической полости 2, и нижняя часть стакана 1 плотно прижимается к стенкам скважины 10, создавая таким образом комбинированную забойку. Затем канатную тягу 7 соединяют с поверхностной системой последующего извлечения забойки из взорванной горной массы, например, канатами, автошинами и т.п., а полость скважины 10 над распорной частью забойки до устья заполняется буровым шламом 11, который попадает и в зазор между внешними стенками стакана 1 и стенками скважины 10. Комбинированная 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 конуса 4, что приводит к дальнейшему вдавливанию его в стакан 1 на некоторую величину и увеличению, таким образом, распора в стенки скважины. При этом буровой шлам 11 в конической полости 2 давит на эластичные стенки стакана 1, деформируя и прижимая их к стенкам скважины 10, что обеспечивает хорошее сцепление стенок стакана 1 как с гладкими стенками скважины 10, так и со стенками нарушенной структуры (с вывалами стенок). Таким положение распорной части комбинированной забойки остается вплоть до начала разрушения стенок скважины и прорыва части продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через трещины в разрушенном массиве. В этот момент нарушается сцепление стенок стакана 1 с расходящимися стенками скважины 10 и распорная часть забойки начинает смещаться под действием еще очень высокого давления продуктов детонации вверх по скважине. Засыпная часть забойки при этом уплотняется, образуя «пробку», препятствующую дальнейшему смещению распорной части забойки вверх и прорыву газов взрыва через устье скважины. Таким путем обеспечивается длительная замкнутость зарядной полости, что 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. Наличие распорной части забойки повышает сопротивляемость комбинированной забойки выталкивающему действию продуктов взрыва и позволяет уменьшить глубину размещения комбинированной забойки и снижает зону нерегулируемого дробления.

После взрыва распорную часть забойки извлекают из горной массы и она готова для повторного использования. В случае не обнаружения она может быть отгружена с горной массой, не представляя опасности для дробилок.

Таким образом, заявляемая комбинированная забойка позволяет при уменьшенной длине надежно запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива и тем самым обеспечить решение поставленной технической задачи.

Источники информации

1. Беришвили Г.А. Влияние забойки шпуров на эффективность взрыва в условиях Чиатурского марганцевого месторождения // Взрывное дело № 57/14. М.: Недра. 1965. С.330-338.

2. Подвесная забойка: патент РФ № 2286534, МПК F42D 1/08. 2006 (прототип).