ПОДВЕСНАЯ СКВАЖИННАЯ ЗАБОЙКА
SUSPENDED BOREHOLE TAMPING

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при открытой разработке полезных ископаемых.
Известны скважинные забойки из породной мелочи и т.п., увеличивающие время действия расширяющихся газообразных продуктов взрыва на разрушаемый массив (Кутузов Б.Н. Взрывные работы. М.: Недра, 1988, с.223).
Известна также скважинная забойка, имеющая форму цилиндра, внешний диаметр которого соизмерим с диаметром скважины (патент РФ №2229684, МПК7 F42D 1/20, опубл. 27.05.2004), принятая за прототип.
Недостатком известной скважинной забойки является сложность изготовления и установки.
Техническим результатом заявляемого технического решения является интенсификация процесса дробления горных пород, снижение удельного расхода ВВ, повышение качества дробления горной массы, упрощение конструкции, повышение эффективности и снижение себестоимости ведения взрывных работ скважинным методом путем запирания продуктов детонации в зарядной полости до полного разрушения массива.
Указанный технический результат достигается тем, что в подвесной скважинной забойке, выполненной в виде цилиндра, диаметр которого соизмерим с диаметром скважины, согласно изобретению цилиндр выполнен сплошным, установлен в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью, причем верхний торец цилиндра выполнен скошенным и прикреплен веревками к перекладине, расположенной над устьем скважины, при этом на верхнем крае скошенной части цилиндра, параллельно нижнему торцу выполнен срез шириной 0,1-0,2 диаметра забойки, в котором установлен один или несколько стержней, выступающих над ним на 1-1,5 см, под нижним краем скошенной части, на стенке цилиндра, перпендикулярно стенке скважины также установлен один или несколько стержней, выступающих над ней на 1-1,5 см, а на скошенной части торца закреплены концы двух веревок на расстоянии 2-3 см от краев забойки, причем одна веревка закреплена у верхнего края скошенной части забойки, а другая - у нижнего.
Заявляемая подвесная скважинная забойка поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция подвесной скважинной забойки и ее положение в момент опускания ее в скважину; на фиг.2 - подвесная скважинная забойка в скважине в рабочем положении.
3
Подвесная скважинная забойка выполнена в виде цилиндра 1, верхний торец 2 которого выполнен скошенным и прикреплен веревками 3 и 4 к перекладине 5, расположенной над устьем скважины, а нижний торец выполнен перпендикулярным стенкам скважины. На верхнем крае скошенного торца 2 цилиндра 1, параллельно нижнему торцу выполнен срез 6 шириной 0,1-0,2 диаметра забойки (d), в котором установлен один или несколько стержней 7, выступающих над ним на 1-1,5 см. Срез 6 выполнен для того, чтобы улучшить сцепление забойки со скважиной, так как без этого среза верхний край скошенного торца 2 цилиндра быстро обламывается при установке цилиндра 1 в скважину и забойка ненадежно запирает скважину. А под нижним краем скошенного торца 2, на стенке цилиндра 1, перпендикулярно ей также установлен один или несколько стержней 7, выступающих над ней на 1-1,5 см, для лучшего сцепления забойки со стенками скважины.
Заявляемая подвесная скважинная забойка работает следующим образом. После обуривания блока производят зарядку скважин, монтаж детонирующей цепи, затем в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью (вторичная трещиноватость, образовавшаяся от воздействия предыдущего взрыва - 1,5-2,5 метра) опускают цилиндр 1, выполненный, например, из дерева, скошенным верхним торцом 2 вверх, придерживая его за веревки 3 и 4 так, чтобы стенки цилиндра 1 были параллельны стенкам скважины. Опустив цилиндр 1 на требуемую глубину, нижний край скошенного торца 2 с помощью веревки 4 поднимают, а веревку 3 ослабляют до тех пор, пока цилиндр 1 не заклинит в скважине в рабочем положении (фиг.2). В рабочем положении стержни 7 (например, шурупы) способствуют лучшему сцеплению забойки со стенками скважины, и забойка надежно заклинивается в скважине. Веревку 3 свободно отпускают, а веревку 4 крепят к перекладине 5, расположенной над устьем скважины. Между зарядом ВВ 8 и подвесной скважинной забойкой, выполненной в виде цилиндра 1, остается незаполненное пространство скважины. Для уплотнения зазоров, увеличения площади трения между цилиндром и стенкой скважины, увеличения сопротивления выбросу подвесной скважинной забойки из скважины при взрыве заряда на верхний скошенный торец 2 цилиндра 1 насыпают небольшое количество буровой мелочи (штыба или мелкой породы). В момент взрыва газообразные продукты взрыва заполняют все свободное до подвесной скважинной забойки пространство скважины и доходят до цилиндра 1, упираясь в цилиндр 1, который надежно застревает в скважине, запирая собой выход газообразным продуктам взрыва, чему способствует скошенный верхний торец 2 цилиндра 1 и стержни 7. Подвесная скважинная забойка способствует кратковременному запиранию продуктов взрыва, таким образом увеличивается время действия расширяющихся газообразных продуктов взрыва на разрушаемый массив, следовательно, энергии взрыва на совершение полезной работы - дробление горных пород - тратится больше. За счет этого достигается интенсификация дробления горных пород, снижение удельного расхода ВВ и повышение качества дробления горной массы.
Пример: ООО «Кузбассвзрывпроект» на участке BP №1 «Моховский» ООО «КРУ-Взрывпром» проведены испытания по установке подвесных скважинных забоек для забойки скважинных зарядов блока экскаватора ЭКГ-10 №285; буровой станок DML.
3
Характеристики взрываемого блока: наименование пород - песчаник, крепость f - 8,5; категория по блочности - IV; глубина скважин до 15 м; обводненность до 6 метров; объем взрываемого массива - 105000 м.
Для выявления работоспособности подвесной скважинной забойки в 50 наклонных скважинах диаметром 215,9 мм был сформирован заряд ВВ с меньшим удельным расходом, чем в остальных скважинах на 10%. На глубину 1,5 м на двух пропиленовых шпагатах были установлены подвесные скважинные забойки, выполненные из дерева в виде цилиндра со скошенным верхним торцом. Свободные концы шпагатов привязывали к деревянному бруску и располагали его рядом с устьем скважины. Для уплотнения зазоров и увеличения площади трения между деревянным цилиндром и стенкой скважины оставшуюся часть скважины засыпали буровой мелочью. После проведения массового взрыва был произведен визуальный осмотр и сравнение крупности кусков взорванной горной массы. Качество подготовленной горной массы оценено как хорошее как в месте, где не были установлены подвесные скважинные забойки, так и там, где они были установлены. Проведенные испытания позволяют утверждать об эффективности применения подвесных скважинных забоек.
Заявляемая подвесная скважинная забойка позволяет максимально использовать энергию продуктов взрыва, интенсифицировать процесс дробления горных пород, снизить удельный расход ВВ, повысить качество дробления горной массы.
При этом достигается: обеспечение времени работы подвесной скважинной забойки, необходимого для максимального использования энергии газообразных продуктов взрыва; упрощение размещения подвесной скважинной забойки внутри скважины; простота изготовления подвесной скважинной забойки; значительное снижение себестоимости изделия за счет экономии материала.