ПОДВЕСНАЯ СКВАЖИННАЯ ЗАБОЙКА
SUSPENSION WELL STEMMING

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, МПК 7 F42D 1/20, опубл. 27.05.2004 г.). Недостатком известных скважинных забоек является сложность изготовления и установки, ненадежность срабатывания конструкции.
Известен подвесной скважинный затвор (Патент РФ №2319924, МПК F42D 1/20, опубл.20.03.2008), принятый за прототип, который выполнен из отрезка материала и помещенного внутрь отрезка материала груза, закрепленного внутри отрезка материала веревкой, отрезок материала снаружи завязан свободным узлом другой веревкой вокруг первой, а поперечный размер затвора меньше диаметра скважины.
Однако известный затвор предназначен для рассредоточения заряда в скважине.
Технический результат, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, - снижение удельного расхода ВВ, повышение качества дробления горной массы за счет длительного запирания продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения окружающей породы, упрощение конструкции, повышение надежности срабатывания конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что подвесная скважинная забойка выполнена из отрезка материала, который снаружи завязан двумя веревками, один конец первой веревки завязан жестким узлом, образуя первый внутренний объем, внутри которого размещена опора, ее поперечный размер на 30-50% меньше диаметра скважины, а второй конец первой веревки протянут внутрь через центр отрезка материала и прикреплен к перекладине у устья скважины, вторая веревка завязана свободным узлом выше жесткого узла, с возможностью его перемещения по первой веревке, образуя второй внутренний объем, поперечный диаметр которого на 15-20% больше диаметра скважины и на треть заполнен сыпучим инертным материалом, при этом концы отрезка материала оставлены свободными.
Заявляемая подвесная скважинная забойка поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция подвесной скважинной забойки, на фиг.2 - подвесная скважинная забойка в рабочем положении.
Заявляемая подвесная скважинная забойка выполнена из отрезка материала (например, мешка из-под взрывчатки), завязанного снаружи двумя веревками. Один конец первой веревки 1 завязан жестким узлом 2, образуя при этом первый внутренний объем 3, внутри которого размещена опора 4, поперечный размер опоры на 30-50% меньше диаметра скважины (например, крупный кусок породы соответствующего размера). Размер опоры выбран эмпирически и зависит от диаметра бурения, который обусловливается крепостью взрываемых пород, типом используемого ВВ и рациональной степенью взрывного дробления. Второй конец 5 первой веревки 1 протянут внутрь через центр отрезка материала и прикреплен к перекладине 6 у устья скважины, с помощью которой подвесную скважинную забойку фиксируют на необходимой глубине.
Вторая веревка 7 завязана свободным узлом 8 выше жесткого узла 2 таким образом, что имеет возможность перемещения свободного узла по второму концу 5 первой веревки 1, образуя при этом второй внутренний объем 9, поперечный размер которого на 15-20% больше диаметра скважины. Второй внутренний объем 9 на треть заполнен сыпучим инертным материалом 10, и концы отрезка материала оставлены свободными для того, чтобы равномерно заполнить поперечное сечение скважины, не допуская просыпей буровой мелочи.
При анализе результатов серии промышленных взрывов, проведенных в целях оценки эффективности применения заявляемого изобретения при осуществлении взрывной подготовки крепких и весьма крепких горных пород, крепостью 10-18 по шкале проф. М.М.Протодьяконова было выявлено, что оптимальным является использование для размещения в нижней части забойки опоры (куска породы) заявленного диаметра. Это объясняется тем, что при взрыве опора 4 под воздействием расширяющихся продуктов взрыва проникает в пространство, заполненное сыпучим инертным материалом, но при этом не выступает в качестве поршня, выталкивающего инертный материал из скважины, а, напротив, благодаря тому, что ее размер меньше диаметра скважины на установленную величину, способствует дополнительному уплотнению буровой мелочи и развитию центров напряжения по границе раздела сред «буровая мелочь-порода в целике», коей является образующая скважины, приводящему к значимому увеличению сил трения скольжения подвесной скважинной забойки о стенки скважины и соответственно улучшению запирающего эффекта.
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) на веревке, которая закреплена на перекладине, расположенной у устья скважины, опускают скважинную забойку. Сверху насыпают инертный материал (например, штыбу или мелкую породу) до дневной поверхности.
Под действием веса сыпучего инертного материала, находящегося внутри второго объема и подпираемого снизу опорой, находящейся в первом объеме, подвесная скважинная забойка расплющивается, перекрывая скважину, и плотно прилегает к стенкам скважины.
Под весом буровой мелочи узел, образованный второй веревкой, скользит по первой веревке, подвесная скважинная забойка еще больше сплющивается, а свободные концы отрезка материала плотно закрывают собой промежуток между подвесной скважинной забойкой и стенками скважины, не допуская просыпей буровой мелочи.
В момент взрыва опора (крупный кусок породы) внедряется в сыпучий инертный материал 10, которым заполнен второй внутренний объем, а также в инертный материал (буровую мелочь) 11, заполняющий пространство между забойкой и устьем скважины; уплотняет упомянутые выше породные отдельности, увеличивая силу трения забойки о стенки скважины, направленную противоположно восходящему движению элементов забойки, и тем самым запирая продукты взрыва во взрывной камере.
Наличие в подвесной скважинной забойке отрезка материала, частично заполняемого сыпучим инертным материалом 10, обусловливается необходимостью установки скважинной забойки в определенной части скважины - на глубине интенсивной трещиноватости, т.е. глубине, на которой породный массив не затронут разрушающим воздействием предыдущего взрыва. Иными словами, второй внутренний объем 9 с инертным материалом 10 при установке в скважину благодаря свободному узлу 8 в его верхней части размещается таким образом, что равномерно заполняет поперечное сечение скважины
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, повышение надежности срабатывания забойки.