стенд для исследования запирающей способности забоек взрывных скважин

Формула изобретения

Стенд для исследования запирающей способности забоек взрывных скважин, включающий камеру высокого давления, закрытую сверху крышкой, и измерительный комплекс, отличающийся тем, что в крышку вмонтирован шаровой кран, соединяющий камеру высокого давления с установленным на крышке имитатором взрывной скважины, выполненным в виде трубы с насечками в нижней части, имитирующими трещины в горной породе, прорезями в верхней части, имитирующими разрушенный массив горных пород, а измерительный комплекс включает датчики давления и потенциометрический датчик величины смещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к лабораторному оборудованию и предназначено для моделирования процессов, происходящих во взрывной полости скважин при ведении взрывных работ.

Известна учебная лабораторная установка для исследования взрывных процессов, содержащая взрывную камеру и размещенный в ней штатив для установки или подвешивания взрывчатого вещества (ВВ) [1]. Твердое ВВ заряда в камере заменено жидким ВВ, представляющим смесь жидких окислителя и горючего, капсюль-детонатор исключается и заменяется высоковольтным электрическим разрядником. Основным недостатком установки является применение взрывчатых веществ, вызывающих необходимость установки стальных экранов для защиты камеры от осколков

Наиболее близким по существу решаемой задачи является устройство для взрывания горных пород, когда вместо взрывчатых веществ используется сжатый воздух [2]. Сжатый воздух вырабатывается компрессором высокого давления и подается по шлангам в пневмопатрон. Принцип действия пневмопатронов типа "Эрдокс" основан на практически мгновенном высвобождении сжатого воздуха из пневмопатрона в полость скважины. В зависимости от крепости разрушаемого массива давление в патроне регулируется толщиной срезного диска. Однако такое регулирование давления дает большую погрешность, поскольку при равной толщине срезных дисков структура материала, из которых они выполнены, различна.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является моделирование воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин.

Поставленная задача достигается тем, что в стенде для исследования запирающей способности забоек взрывных скважин, включающем камеру высокого давления, закрытую сверху крышкой, и измерительный комплекс, согласно изобретению, в крышку вмонтирован шаровой кран, соединяющий камеру высокого давления с установленным на крышке имитатором взрывной скважины, выполненным в виде трубы с насечками в нижней части, имитирующими трещины в горной породе, и прорезями в верхней части, имитирующими разрушенный массив горных пород, а измерительный комплекс включает датчики давления и потенциометрический датчик величины смещения.

На чертеже схематично изображен стенд для исследования запирающей способности забоек взрывных скважин.

Стенд для исследования запирающей способности забоек взрывных скважин представляет собой камеру высокого давления 1, выполненную, например, из толстостенной стальной трубы, к нижнему торцу которой приварен фланец 2, соединенный болтами 3 с рамой 4. Верхняя часть камеры высокого давления 1 закрыта крышкой 5 с фланцем 6, например, с помощью резьбы. Сверху на камеру высокого давления 1 через герметичную прокладку 7 устанавливают имитатор взрывной скважины 8, выполненный в виде трубы с фланцем 9, который болтами 10 крепится к фланцу 6 камеры высокого давления 1. В нижней части имитатора взрывной скважины 8 выполнены насечки 11, имитирующие трещины в горной породе, а в верхней части выполнены прорези 12, имитирующие разрушенный массив горных пород. В крышке 5 установлен шаровой кран 13, нижний патрубок 14 которого через отверстие в перемычке 15, закрепленной в крышке 5, соединен с полостью камеры высокого давления 1, а верхний патрубок 16 через отверстие во фланце 6 соединен с полостью имитатора взрывной скважины 8.

По высоте имитатора взрывной скважины 8 установлен измерительный комплекс в виде датчиков давления 17 и потенциометрического датчика 18, состоящего из нихромовой проволоки 19, закрепленной одним концом на металлическом штыре 20 запорного конуса 21 и проходящей сквозь скользящий контакт 22, установленный на имитаторе взрывной скважины 8. Питание потенциометра осуществляется от аккумуляторной батареи 23, в измерительную цепь потенциометра подключен шлейф осциллографа 24.

Рассмотрим работу стенда на примере исследования запирающей способности комбинированной забойки взрывных скважин.

На камере высокого давления 1 закрепляют имитатор взрывной скважины 8, в котором размещают элементы модели комбинированной забойки заряда ВВ, например подсыпку 25 из песка или бурового шлама, запорный конус 21, выполненный, например, из бетона, и засыпку из щебня 26.

Затем открывают кран 27, и воздух, сжатый компрессором высокого давления 28 и накопленный ресивером 29, поступает через отверстие 30 в камеру высокого давления 1. При достижении заданной величины давления воздуха в камере высокого давления, фиксируемой манометром 31, закрывают кран 27 и открывают шаровой кран 13. Сжатый воздух устремляется в имитатор взрывной скважины 8, воздействуя на модель комбинированной забойки. Давление сжатого воздуха через подсыпку 25, смягчающую ударную нагрузку, передается на запорный конус 21, перемещая его вверх по имитатору взрывной скважины 8. При этом запорный конус 21 заклинивается в засыпке из щебня 26, разрушая в ней отдельные куски щебня, далее поднимается вверх, заклинивая новые куски щебня их гранями в насечки 11. Этот процесс постепенно замедляет передвижение запорного конуса 21 вплоть до полной его остановки или разрушения. Отработавший воздух через прорези 12 выходит из имитатора взрывной скважины 8 наружу.

Запирающая способность забоек взрывных скважин различных конструкций оценивается величиной перемещения запорного конуса 21: чем меньше величина смещения, фиксируемая потенциометрическим датчиком 18, тем качество забойки выше.

Перемещение всей комбинированной забойки одновременно фиксируется датчиками давления 17 - по мере подъема забойки объем полости под нею увеличивается, и последний датчик давления 17, отметивший давление в имитаторе взрывной скважины 8, покажет высоту вновь возникшей в модели полости.

Таким образом, заявляемый стенд для исследования запирающей способности забоек взрывных скважин позволяет исследовать процессы, происходящие во взрывной полости скважин при воздействии продуктов взрыва на забойку, оценить величину и скорость смещения элементов модели забойки и тем самым решить поставленную техническую задачу.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации № 2373489, МПК F42D 5/00. Е21С 37/18, G01N 33/22.

2. Адомидзе Д.И., Однопозов З.А. Беспламенное взрывание за рубежом. М., 1965 (прототип).