ШПУРОВАЯ ЗАБОЙКА
BLAST-HOLE PLUG

Изобретение относится к буровзрывным работам, конкретно к запиранию газообразных продуктов взрыва в зарядной полости (в шпуре), и может быть использовано на горнодобывающих предприятиях.
Известна шпуровая забойка (патент РФ №2148784, МПК F42D 1/24, опубл. 2000.05.10). Изобретение характеризуется тем, что состав материала забойки подбирается в соотношении полиэтилен высокого давления (ПВД) - наполнитель повышенной плотности - соль - 3:3:4. Профиль внутренней полости забойки имеет вид двух сопряженных усеченных конусов, причем конусность входной части составляет 1:6, а выходной части 1:14. Внешняя поверхность забойки имеет цилиндрическую форму с распорным кольцом со стороны выходного отверстия. Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и высокая трудоемкость установки.
Известен шпуровой предохранительный монозаряд, принятый за прототип (патент РФ №2155317, МПК 7 F42B 1/00, F42B 3/087, F42D 5/00, опубл. 2000.08.27). Шпуровой предохранительный монозаряд содержит предохранительное ВВ и ингибиторную забойку в одной единой конструкции, которая представляет собой полиэтиленовую оболочку, разделенную внутренними перегородками на три части: цилиндрическую, заполненную предохранительным ВВ; гофрированную, заполненную ингибиторной забойкой, и зачистной "совок" в виде полого усеченного цилиндра в головной части монозаряда. На внешней поверхности оболочки в местах расположения перегородок по кольцу расположены выступы в виде отдельных стержней из материала оболочки для фиксации монозаряда в шпуре, а в гофрированной части оболочки расположено гнездо в виде полого полиэтиленового лотка для ввода электродетонатора во взрывчатое вещество. Недостатками данного устройства является сложность конструкции и высокая трудоемкость установки.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и снижение трудоемкости установки устройства в скважине.
Технический результат достигается тем, что в шпуровой забойке, содержащей цилиндрические оболочки с перегородками и выступами, согласно изобретению оболочка снабжена фиксатором и внутренним герметизирующим клапаном, установленными в ее хвостовой части, при этом в теле оболочки выполнен паз с возможностью установки в него фиксатора соседней оболочки, причем конусообразные перегородки в центре имеют отверстия, выступы выполнены из резины и расположены по винтовой линии с углом наклона к горизонтали 45-70° с шагом, равным 2D, а длину оболочки принимают 6÷8D, где D - диаметр шпура, м.
Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет упростить конструкцию и снизить трудоемкость установки устройства в скважине.
Шпуровая забойка поясняется схемами, где на фиг.1 изображено устройство, продольный разрез, на фиг.2 изображена схема сборки, продольный разрез, где:
1 - цилиндрическая оболочка с конусообразными перегородками;
2 - паз оболочки 1;
3 - фиксатор;
4 - перегородки конусообразной формы;
5 - отверстия в конусообразных перегородках 4;
6 - внутренний герметизирующий клапан, установленный в оболочке 1;
7 - выступы, выполненные из резины и расположенные по винтовой линии;
D - диаметр шпура, м.
Шпуровая забойка предназначена для повышения эффективности дробления горных пород за счет запирания продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения окружающей породы. Шпуровая забойка состоит из цилиндрической оболочки 1 с конусообразными перегородками 4, имеющими коническую форму для возможности самоцентровки оболочек 1 друг относительно друга при монтаже. В хвостовой части каждой оболочки 1 установлен фиксатор 3. В теле каждой оболочки 1 выполнен паз 2 с возможностью входа в него фиксаторов 3 под действием внешней силы для фиксации оболочек друг относительно друга. В конусообразных перегородках 4 выполнены отверстия 5 для возможности перетекания жидкости из одной оболочки в другую при подаче жидкости. Внутри каждой оболочки 1 в хвостовой ее части установлен внутренний герметизирующий клапан 6, предназначенный для удержания воды, подаваемой в полость оболочки 1. На боковой поверхности оболочки 1 закреплены, например, с помощью вулканизации по винтовой линии выступы 7, выполненные из резины. Резина имеет наибольший коэффициент сцепления с породой, поэтому использование этого материала позволит повысить эффективность работы устройства. Длину оболочки 1 принимают равной 6-8D, где D - диаметр шпура, м, для обеспечения эффективного запирания продуктов взрыва в шпуре. Выступы 7 расположены по винтовой линии с шагом, равным 2D, что позволяет достаточно эффективно распределять энергию взрыва по зазору между оболочкой 1 и стенкой шпура. Угол наклона выступов 7 к горизонтали (к продольной оси оболочки 1) принимают равным 45-70° для создания более эффективных условий работы устройства. Угол наклона выступов 7 менее 45° трудно выполнить технологически, а угол более 70° не обеспечит увеличение эффективности работы устройства.
Устройство работает следующим образом. После заряжания шпура по паспорту буровзрывных работ определяют необходимую длину шпуровой забойки. Затем собирают забойку необходимой длины из цилиндрических оболочек 1. В отверстии конусообразной перегородки 5 оболочки 1, ближней к заряду взрывчатого вещества, устанавливают пробку (на чертеже условно не показана) для предотвращения взаимодействия воды, нагнетаемой в колонну (несколько установленных друг в друге оболочек 1) оболочек 1, с зарядом взрывчатого вещества. Затем монтируют проводники инициирующего импульса и устанавливают собранную забойку в шпур. Для возможности беспрепятственной установки устройства в шпуре его диаметр рекомендуется принимать не более 0,9D, где D - диаметр шпура, м. После установки устройства в шпуре в него нагнетают воду, распределяющуюся по всем оболочкам 1 колонны до момента расклинивания устройства в шпуре. Вода удерживается после снятия давления за счет герметизирующих клапанов 6 каждой оболочки 1. Затем производят взрывание. После детонации заряда взрывчатого вещества в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин в несколько десятков тысяч атмосфер и происходит динамический удар газов по оболочке 1. Из-за удара вода выдавливается в стенки оболочек 1 и оказывает давление через резиновые выступы 7 на стенки шпура. За счет очень высоких усилий выдавливания происходит заклинивание шпуровой забойки в шпуре. За счет использования легкоразрушаемых материалов циклы работ по обезопашиванию забоя и погрузке производят в обычном режиме.
Применение шпуровой забойки обеспечивает следующие преимущества:
- упрощение конструкции устройства;
- снижение трудоемкости установки;
- повышение безопасности ведения горных работ;
- снижение себестоимости забойки.