КОМБИНИРОВАННАЯ СКВАЖИННАЯ ЗАБОЙКА

Полезная модель относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использована в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при открытой разработке полезных ископаемых.
Известна скважинная забойка, представляющая собой запирающий элемент, который установлен на глубину интенсивной трещиноватости массива от предыдущего взрыва (патент РФ №2419063, МПК F42D 1/08, опубл. 20.05.2011 г.) и принятая за прототип. При этом, как следует из описания прототипа, для увеличения сопротивления выбросу скважинной забойки из скважины при взрыве заряда, на верхний торец запирающего элемента насыпают буровую мелочь.
Недостатком известной скважинной забойки является трудоемкость установки и приведения забойки в рабочее состояние.
Описанный недостаток заключается в том, что согласно известному изобретению, для надлежащего срабатывания устройства необходимо заполнить пространство между запирающим элементом и устьем скважины буровой мелочью. Учитывая то, что запирающий элемент устанавливается на глубину интенсивной трещиноватости, или на 1,5-2 м, то при диаметре скважины 215,9 мм и известной плотности буровой мелочи необходимо поместить в скважину порядка 100 кг буровой мелочи. Зачастую работа по заполнению пространства между запирающим элементом и устьем скважины, в силу отсутствия средств механизации по забойке скважин, выполняется вручную. Иными словами, для забойки блока из 500 скважин, что на разрезах Кузбасса является средним количеством взрываемых скважин, необходимо вручную переместить около 50000 кг буровой мелочи. Описываемая работа особенно осложняется в зимнее время года из-за смерзания верхней части породного слоя взрываемого блока и буровой мелочи, находящейся на его поверхности и зачастую уплотненной во время передвижения по поверхности блока вспомогательного оборудования. Таким образом, становится весьма трудно, а в ряде случаев практически невозможно, использовать буровую мелочь, находящуюся на поверхности блока, для забойки скважин.
Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости установки элементов комбинированной забойки скважинного заряда и приведения забойки в рабочее состояние.
Указанный технический результат достигается тем, что в комбинированной забойке скважинного заряда, включающей запирающий элемент, который установлен в скважине на глубине интенсивной трещиноватости и заряд взрывчатого вещества, согласно заявляемой полезной модели, между запирающим элементом и зарядом взрывчатого вещества размещена прослойка из низкоплотного пористого материала, которая отделена от запирающего элемента и заряда взрывчатого вещества воздушными промежутками, а в прослойке из низкоплотного пористого материала выполнена полость, в которой размещена пневматическая камера, и канал, соединяющий полость с воздушным промежутком расположенным под запирающим элементом, при этом диаметр пневматической камеры соизмерим с диаметром скважины.
Заявляемая комбинированная забойка скважинного заряда поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема установки комбинированной забойки в скважине; на фиг.2 - прослойка из низкоплотного пористого материала в транспортном положении.
Комбинированная забойка скважинного заряда, выполнена в виде запирающего элемента 1, который установлен на глубину интенсивной трещиноватости массива, а в промежутке между запирающим элементом 1 и зарядом ВВ 2 установлена прослойка из низкоплотного пористого материала 3, в которой выполнена полость 4 и канал 5, причем в полости 4 расположена пневматическая камера 6, диаметр которой соизмерим с диаметром скважины.
Заявляемая комбинированная забойка скважинного заряда работает следующим образом. После обуривания блока производят заряжание скважин ВВ, забойку скважин и монтаж детонирующей сети. При формировании комбинированной забойки пневматическую камеру 6 в сжатом состоянии прикрепляют к пневматической трубке 7 посредством полой иглы 8. Затем через канал 5 пневматическую камеру 6 в сжатом состоянии помещают в полость 4 прослойки из низкоплотного материала 3. После этого прослойку из низкоплотного пористого материала 3 с пневматической камерой 6 в сжатом состоянии при помощи пневматической трубки 7 с полой иглой 8 опускают в скважину с образованием воздушного промежутка между прослойкой 3 зарядом ВВ 2. Пневматическую камеру 6 наполняют газом (например, воздухом) посредством пневматической трубки 7 и полой иглы 8 до полного заполнения. Прослойка из низкоплотного пористого материала 3 закрепляется в скважине. Затем полую иглу 7 при помощи пневматической трубки 8 извлекают из пневматической камеры 6. На глубину интенсивной трещиноватости устанавливают запирающий элемент 1 таким образом, чтобы между ним и прослойкой из низкоплотного пористого материала 3 тоже образовался воздушный промежуток.
При рассмотрении механизма срабатывания заявляемой комбинированной забойки скважинного заряда и причинно-следственных связей между существенными признаками и техническим результатом необходимо особенно акцентировать внимание на трансформацию взрывной волны при взрыве заряда ВВ, распространяющейся в восходящем направлении вдоль скважины. Максимизация полезной работы продуктов детонации обуславливается конструкцией предложенной забойки скважинного заряда. Ниже изложена физическая природа эффекта, обеспечивающего достижение технического результата.
При инициировании заряда ВВ в скважине ударная волна исходит от верхнего торца заряда ВВ и проходит последовательно три слоя, каждый из которых имеет границу раздела сред "ВВ - воздух - низкоплотный пористый материал - воздух», до запирающего элемента. Как известно, при прохождении границы раздела сред взрывная волна частично отражается в обратном направлении, что способствует снижению массовой скорости и более полному протеканию вторичных реакций в продуктах детонации, а соответственно повышает энергию взрыва современных крупнодисперсных ВВ типа гранулитов и граммонитов. Таким образом, при прохождении взрывной волны по комбинированной забойке скорость ее распространения вдоль скважины, относительно волны напряжения, распространяющейся в массиве, значительно (на порядок) меньше. Описываемая разность скоростей распространения волн в массиве и в скважине, очевидно, приводит к аналогичному соотношению массовых скоростей породного массива и низкоплотного материала, что в свою очередь определяет смещение стенок скважины и сужение ее канала, опережающее восходящее нагружение запирающего элемента забойки, что и обеспечивает эффективность срабатывания последнего. Иными словами происходит защемление запирающего элемента и запирание продуктов детонации во взрывной камере на больший промежуток времени по сравнению с прототипом. При этом, как следует из описания, приведение запирающего элемента в рабочее состояние и его срабатывание происходит без заполнения промежутка между запирающим элементом и дневной поверхностью буровой мелочью, что значительно снижает трудоемкость работы.