Устройство для дифференцирования скважинного заряда

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности и может быть использована при подготовке горной массы к выемке буровзрывным способом в процессе заряжания рассредоточенных скважинных зарядов.
Известны способы рассредоточения зарядов взрывчатых веществ (ВВ) воздушными промежутками, размещением в заряде деревянных катушек, цилиндров, бумажных пыжей, т.п. [1]. Известно устройство для рассредоточения заряда ВВ воздушными промежутками, выполненное в виде бумажного цилиндра, диаметр которого меньше диаметра скважины [2].
Общим недостатком данных способов является сложность и ненадежность использования.
Известно устройство для создания воздушных промежутков во взрывной скважине [3], содержащее скважинный затвор с втулкой, имеющей центральный канал и эластичную боковую оболочку с радиальными разрезами и опору с гибкой подвеской. Втулка данного устройства соединена с эластичной боковой оболочкой с помощью жесткой кольцевой площадки и имеет встречно направленную к ней конусность, причем канал втулки и опора выполнены с соосными кольцевыми упорами, расположенными с возможностью их взаимодействия. В эластичной боковой оболочке выполнены радиальные разрезы.
Данное устройство не обладает достаточной эксплуатационной эффективностью. При применении устройства на разрезах Ургальского каменноугольного месторождения выявлено застревание устройства в скважине при установке на требуемую глубину из-за неровностей стенок, обусловленных особенностями горных пород в районах вечной мерзлоты и - просыпание взрывчатого вещества через края устройства в нижнюю часть скважины при увеличении диаметра скважины.
Известно устройство для создания воздушных промежутков в скважинных зарядах [4], содержащее скважинный затвор в виде конуса с эластичной боковой оболочкой, верхний диаметр которой равен или превышает диаметр скважины, и опору. Затвор снабжен радиальными ребрами жесткости и замком для крепления опоры, а эластичная боковая оболочка закреплена на ребрах жесткости. Опора выполнена в виде комбинированной подвески, содержащей жесткий стержень с опорным фланцем и фиксатором для соединения его с замком скважинного затвора и гибкую подвеску для крепления на устье скважины.
Данное устройство не обеспечит достаточное сопряжение со стенками скважины для исключения просыпания при перемещении по скважине.
Известно устройство для создания воздушных полостей в скважинных зарядах [5], включающее скважинный затвор, имеющий стержень с подвеской и креплением. Данное устройство выполнено с возможностью складывания при прохождении через неровные и зауженные отрезки скважины и выполнено из эластичной материи круглой формы с ребрами жесткости, которые соединены с нижней частью кольца с возможностью их раздвижения при помощи резиновой ленты, надетой на нижнюю часть ребер жесткости. При помощи основания крестовидной формы, кольцо соединяется с нижней частью стержня.
Недостатком известного устройства является трудоемкость комплектации, а также узкая область применения - исключительно для сухой части скважин.
Ближайшим техническим решением к заявленной полезной модели является устройство для рассредоточения скважинных зарядов [6] включающее закрытый с одного конца чехол из эластичного материала, открытый конец которого снабжен кольцом из упругого материала, и гибкую подвеску, прикрепленную одним концом к опорной конструкции, размер которой превышает диаметр скважины. Внутри чехла размещена полая трубка с закрытым концом, на котором закреплен с помощью хомута закрытый конец чехла, на открытом конце полой трубки закреплен второй конец гибкой подвески, опорная конструкция выполнена в виде трубы цилиндрической формы, чехол выполнен в виде гармошки, а в качестве упругого материала использован поролон. В конце полой трубки выполнено отверстие.
Недостатком данного устройства является относительная сложность конструкции для практического применения и при его транспортировке, а также выявленной возможностью пропускания через себя взрывчатого вещества.
Технический результат предлагаемого устройства для дифференцирования скважинного заряда заключается в обеспечении распределения взрывчатого вещества по длине скважины отдельными частями, посредством формирования надежных перекрытий. Надежность перекрытия обуславливается универсальностью предлагаемой конструкции заряда применительно к сухим и обводненным скважинам, исключающим возможность просыпания или протекания взрывчатого вещества в нижнюю часть скважины и непроизвольное опускание части заряда.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для дифференцирования скважинного заряда, включающее закрытый в нижней части в собранном виде эластичный чехол, в верхнюю часть которого вшито эластичное самозапирающееся кольцо, закрепленный на полой трубке с закрытым концом и с закрепленным вспомогательным шнуром с перекладиной для фиксации в устье скважины, на полой трубке ниже эластичного самозапирающегося кольца на расстоянии по вертикали жестко закреплена круглая пластина с отверстиями для облегчения конструкции в целом и для балансировки в горизонтальном положении эластичного самозапирающегося кольца при опускании в скважину, полая трубка в нижней части снабжена утяжелителем и распорным запором для закрепления основания, выполненного с отверстиями и снабженного сеткой, причем отверстия сетки менее диаметра гранул взрывчатого вещества, при этом основание образует зазор со стенками скважины для формирования распирающихся ниже основания пазух эластичного чехла в процессе формирования заряда из взрывчатого вещества, позволяя удержать заряд из взрывчатого вещества на заданной отметке скважины, при этом в нижней части эластичный чехол жестко связан с основанием.
Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость.
На фиг. 1 - общий вид устройства, установленного в зарядную скважину до формирования взрывчатого вещества; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид устройства после формирования взрывчатого вещества на заданной отметке скважины; на фиг. 5 - гранула взрывчатого вещества.
Устройство для дифференцирования скважинного заряда 1 включает закрытый в нижней части 2 в собранном виде эластичный чехол 3. В верхнюю часть 4 эластичного чехла 3 вшито эластичное самозапирающееся кольцо 5. Полая трубка 6 выполнена с закрытым концом 7 и с закрепленным вспомогательным шнуром 8 с перекладиной 9 для фиксации в устье 10 скважины 11. На полой трубке 6, ниже эластичного самозапирающегося кольца 5 на расстоянии 12 по вертикали 13 в зависимости от диаметра 14 скважины 11, жестко закрепляется круглая пластина 15 с отверстиями 16 для облегчения конструкции в целом и для балансировки в горизонтальном положении 17 эластичного самозапирающегося кольца 5 при опускании в скважину 11. Полая трубка 6 в нижней части 18 снабжена утяжелителем 19 и распорным запором 20 для закрепления основания 21, выполненного с отверстиями 22 и снабженного сеткой 23. Отверстия 24 сетки 23 менее диаметра 25 гранул 26 взрывчатого вещества 27. Основание 21 образует зазор 28 со стенками 29 скважины 11 для формирования распирающихся ниже основания 21 пазух 30 эластичного чехла 3 в процессе формирования заряда 31 из взрывчатого вещества 27, позволяя удержать заряд 31 на заданной отметке 32 скважины 11. В нижней части 2 эластичный чехол 3 жестко связан с основанием 21. Диаметр 33 круглой пластины 15 с отверстиями 16 меньше диаметра 34 эластичного самозапирающегося кольца 5 может быть меньше на величину от 10 до 20 мм.
Распределение взрывчатого вещества по длине скважины посредством устройства для дифференцирования скважинного заряда осуществляется следующим образом.
Устройство для дифференцирования скважинного заряда 1 опускается до заданной отметки 32 относительно устья 10 скважины 11 при помощи вспомогательного шнура 8 с перекладиной 9 для фиксации в устье 10 скважины 11. Устройство для дифференцирования скважинного заряда 1 включает закрытый в нижней части 2 в собранном виде эластичный чехол 3. В верхнюю часть 4 эластичного чехла 3 вшито эластичное самозапирающееся кольцо 5. Полая трубка 6 выполнена с закрытым концом 7. На полой трубке 6, ниже эластичного самозапирающегося кольца 5, на расстоянии 12 по вертикали 13 в зависимости от диаметра 14 скважины 11, жестко закрепленная круглая пластина 15 с отверстиями 16 облегчает конструкцию в целом и помогает осуществлять балансировку эластичного самозапирающегося кольца 5 в горизонтальном положении 17 при опускании в скважину 11. Диаметр 33 круглой пластины 15 может быть меньше диаметра 34 эластичного самозапирающегося кольца 5 на величину от 10 до 20 мм. А расстояние 12 по вертикали 13 при минимальном диаметре 14 скважины 11, например, 120 мм - от 10 до 30 мм, а при диаметре 14 скважины 11, например, 250 мм - от 20 до 50 мм. Полая трубка 6 в нижней части 18 снабжена утяжелителем 19 и распорным запором 20 для закрепления основания 21, выполненного с отверстиями 22 и снабженного сеткой 23. Отверстия 24 сетки 23 менее диаметра 25 гранул 26 взрывчатого вещества 27. Взрывчатое вещество 27 применяется водоустойчивое. Отверстия 22 основания 21 позволяют при опускании в скважину 11 устройства для дифференцирования скважинного заряда 1 снижать сопротивление потока воды и воздуха. По факту установки устройства для дифференцирования скважинного заряда 1 в скважину 11 на заданной отметке 32 формируется заряд 31, посредством засыпания взрывчатого вещества 27 на основание 21. В нижней части 2 эластичный чехол 3 жестко связан с основанием 21 и по мере насыпания взрывчатого вещества 27 образуются пазухи 30 ниже основания 21 эластичного чехла 3, позволяя удержать заряд 31 на заданной отметке 32 скважины 11 и исключить самопроизвольное опускание при внезапном обрыве вспомогательного шнура 8 или при нарушении целостности стенок скважины 11. Разработанная опытная конструкция была апробирована в лабораторных условиях с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных Дальневосточного отделения Российской академии наук».
Предлагаемое устройство повысит технологический уровень добычи полезного ископаемого, уменьшит энергозатраты и повысит уровень безопасности при производстве взрывных работ.
Источники информации
1. Марченко Л.Н., Кудряшов B.C. Методические указания по применению скважинных зарядов, рассредоточенных воздушными промежутками на открытых горных разработках // Сб. Взрывное дело №51/8. М.: Недра, 1963. - С. 199-206.
2. Мельников И.В. и др. Совершенствование буровзрывных работ // М.: Углетехиздат, 1959. - С. 253.
3. Патент на полезную модель РФ №70308 U1, 20.01.2008, МПК Е21С 37/00.
4. Патент на полезную модель РФ №65135 U1, 27.07.2007, МПК Е21С 37/00.
5. Патент на полезную модель РФ 147959 U1, 20.11.2014, МПК F42D 1/08.
6. Патент на полезную модель РФ №175829 U1, 21.12.2017, МПК F42D 1/08.