Комбинированная забойка
COMBINED STEMMING

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 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 [1].
Недостатком этого устройства является плохое сцепление стенок цилиндра со стенками скважины нарушенной структуры (с вывалами стенок), что вынуждает ставить забойку на большую глубину, а также выполнение забойки из металла, что не приемлемо при погрузке горной массы в дробилку - возможна потеря забойки в горной массе и попадание ее как недробимого тела в дробилку. Кроме того, для закрепления забойки в скважине требуется специальное приспособление, что усложняет технологию производства работ.
Наиболее близким по существу решаемой задачи устройством для запирания продуктов взрыва в зарядной полости скважины является комбинированная забойка, включающая подвесную забойку, имеющую корпус с осевой полостью, в которую снизу канатной тягой втягивается распорный конус, корпус с осевой полостью выполнен в виде полого усеченного конуса из эластичного материала переменной эластичности с наибольшей эластичностью в нижней части, например, из резины, распорный конус выполнен из органического материала, например, из дерева или пластической массы, а сверху на подвесную забойку размещают полифракционную засыпную часть с преобладанием щебня фракции 10-20 мм в первых порциях [2].
Недостатком этого устройства, принятого за прототип заявляемому изобретению, является усложнение конструкции из-за применения для закрепления корпуса с осевой полостью забойки в скважине распорного конуса с тягой. Полый корпус, внедряясь в засыпную часть, может деформироваться и разрушаться. Кроме того, высокие давление и температура воздействуют на распорный конус и корпус, и они могут быть разрушены, не обеспечив надежную забойку взрывной скважины.
Технической задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является повышение надежности запирания продуктов детонации в зарядной полости комбинированной забойкой, составленной из корпуса и засыпной части над ним до момента полного разрушения окружающей породы.
Поставленная задача достигается тем, что в комбинированной забойке, включающей корпус, выполненный из эластичного материала, например, из вулканизированной резины или пластической массы, согласно изобретению, корпус изготовлен в верхней части в виде монолитного конуса, в нижней - в виде полого цилиндра, имеющего три-четыре продольные разреза, сверху на корпусе размещен полифракционный сыпучий материал.
На фиг. 1 схематично изображена комбинированная забойка в рабочем положении в скважине.
Комбинированная забойка включает корпус 1, выполненный из эластичного материала, например, из вулканизированной резины или пластической массы, изготовленный в верхней части в виде монолитного конуса 2, в нижней - в виде полого цилиндра 3, имеющего три-четыре продольные разреза 4, а сверху на забойке размещен полифракционный сыпучий материал 5.
Комбинированная забойка работает следующим образом. После зарядки скважины 6 зарядом взрывчатых веществ 7, установки боевиков и проводника инициирующего импульса (на схеме не показаны) создают воздушный промежуток 8, например, с помощью лепесткового затвора 9 или другом способом, затем на лепестковый затвор 9 в скважину 6 подсыпают мелкофракционный материал 10, например, буровой шлам, песок и т.п., высотой около двух диаметров скважины 6 для защиты лепесткового затвора корпуса 1 от прямого действия высокотемпературных продуктов взрыва. На подсыпку 10 устанавливают корпус 1. Полость скважины вокруг корпуса 1 и над ним до устья заполняется крупнокусковым материалом 11 размером 0,2-0,5 диаметра скважины 6, перемешанным для газонепроницаемости с мелкофракционным материалом. Комбинированная забойка готова к работе.
После детонации заряда взрывчатых веществ 7 в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин в несколько десятков тысяч атмосфер и происходит удар газов по подсыпке 10, несколько смягченный наличием воздушного промежутка 8, снижающего пиковое давление продуктов детонации. Начавшая движение подсыпка 10 смягчает удар по корпусу 1, прижимает лепестки разрезной части конуса 3 к стенкам скважины 6 и обеспечивает герметичность контакта лепестков корпуса 3 со стенками скважины 6. Таким образом, первый удар принимает разрезная часть корпуса 3, удерживая продукты детонации за счет их давления на лепестки 3. В это время вступает в работу верхняя часть 2 корпуса 1, выполненная в виде монолитного конуса.
Корпус 1, сдвигаясь, расклинивает крупный щебень 5 в стенки скважины 6, создает еще одну удерживающую пробку в забойке, позволяющую исключить выброс корпуса 1 до полного разрушения массива горных пород в районе устья скважины 6 и прорыва продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через трещины в разрушенном массиве.
Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости, такая 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. Забойка одноразового использования, проста в изготовлении, имеет низкую стоимость и безопасна при попадании в дробилку.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки.
1. Подвесная забойка взрывных скважин: патент РФ №2285898, МПК F42D 1/08. 2006.
2. Комбинированная забойка: патент РФ №2371670, МПК F42D 1/08. 2009 (прототип).