КОМБИНИРОВАННАЯ ЗАБОЙКА
COMBINED PLUG

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.
Известен способ разрушения горных пород (патент РФ №2143096, МПК F42D 1/08, опубл. 1999.12.20). Способ включает бурение скважины, установку в ней детонаторов-боевиков, соединенных с детонирующим шнуром (ДШ), размещение в скважине заряда взрывчатого вещества (ВВ), забойку скважины и подрыв заряда ВВ. Отличием изобретения является зигзаго- или спиралеобразная прокладка ДШ в забойке. Недостатками данного устройства является высокая трудоемкость установки.
Известна комбинированная забойка, принятая за прототип (патент РФ №2312303, МПК F42D 1/08, опубл. 10.12.2007). Комбинированная забойка включает участок над зарядом ВВ или воздушным промежутком, заполненный сыпучим материалом. Участок с сыпучим материалом занимает по высоте скважины не менее трех ее диаметров. Над этим участком установлено металлическое устройство, выполненное в виде разрезанного вдоль оси полого цилиндра с коническим расширением в нижней части, состоящего не менее чем из трех частей одинакового диаметра, которые вверху снабжены штырями, вставленными с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направляющие втулки, закрепленные на несущем кольце, соединенном распорной трубой с опорным кольцом на поверхности уступа. А снизу в цилиндр вставлен полый распорный конус, соединенный с трубчатой тягой, имеющей резьбу на верхнем конце под гайку, и свободно проходящей через распорную трубу, при этом через трубчатую тягу пропущен проводник инициирующего импульса. Недостатками данного устройства являются 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 комбинированной забойке, содержащей сыпучий материал, цилиндр с каналом для проводника инициирующего импульса, согласно изобретению цилиндр заполнен сыпучим материалом и выполнен из пластмассы с отверстиями, равномерно распределенными по его боковым сторонам, в нижней части цилиндр имеет коническое основание с углом при вершине конуса от 60° до 110°, а с внешней стороны цилиндра установлена резиновая оболочка, при этом диаметр устройства принимают равным 0,9-0,95D, где D - диаметр скважины, м, высоту устройства принимают не менее 2,5D, диаметр отверстий принимают равным 0,1D, расстояние между рядами отверстий по вертикали принимают равным 0,3D, а канал для проводника инициирующего импульса выполнен в виде продольной выемки в цилиндре.
Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет упростить конструкцию и снизить трудоемкость установки устройства в скважине.
Комбинированная забойка поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство, вертикальный разрез, на фиг.2 изображено устройство, поперечный разрез, где:
1 - цилиндр с коническим основанием и уступами, выполненный из пластмассы;
2 - резиновая оболочка, закрепленная на цилиндре 1;
3 - ручка для переноски;
4 - отверстия, равномерно распределенные по боковой поверхности цилиндра;
5 - продольная выемка в цилиндре 1 для проводника инициирующего импульса;
6 - сыпучий материал, заполняющий цилиндр 1;
D - диаметр скважины, м.
Комбинированная забойка предназначена для повышения эффективности дробления горных пород за счет запирания продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения окружающей породы. Комбинированная забойка состоит из цилиндра 1 с коническим основанием, выполненного из пластмассы. С внешней стороны цилиндр 1 имеет уступы для возможности фиксации резиновой оболочки 2. В верхней части цилиндра 1 установлена ручка 3 для переноски. По боковой поверхности цилиндра 1 равномерно распределены отверстия 4 в виде радиальных рядов отверстий. В цилиндре 1 выполнена продольная выемка 5 для проводника инициирующего импульса. Внутри корпуса размещен сыпучий материал 6. В нижней части цилиндр 1 имеет коническое основание с углом при вершине конуса от 60° до 110°. Вышеуказанный интервал соответствует углу естественного откоса большинства сыпучих крупнокусковатых пород и позволяет наиболее эффективно использовать их сыпучие свойства для запирания продуктов реакции. Диаметр устройства принимают равным 0,9-0,95D для учета возможного сужения скважины вследствие износа буровой коронки и создания зазора для беспрепятственной установки устройства в скважине. Высоту устройства принимают не менее 2,5D для создания достаточной боковой площади контакта между оболочкой 2 и стенками скважины. Меньшая высота не позволит создать достаточной боковой поверхности взаимодействия оболочки 2 и стенок скважины. Диаметр отверстий принимают равным 0,1D для создания достаточной первичной площади взаимодействия стенок скважины и резиновой оболочки 2 при увеличении ее в объеме при воздействии на нее продуктов взрыва. Меньший или больший диаметр отверстий не приведет к желаемому результату. Расстояние между отверстиями по вертикали принимают равным 0,3D для создания достаточной первичной площади взаимодействия стенок скважины и резиновой оболочки 2, другие значения не обеспечат необходимого эффекта. Канал для проводника инициирующего импульса выполнен в виде продольной выемки 5 в цилиндре 1.
Устройство работает следующим образом. Скважины заряжают по традиционной технологии и устанавливают проводники инициирующего импульса. Затем производят установку комбинированной забойки в каждую скважину с направлением проводников инициирующего импульса по продольной выемке 5. 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 конической части цилиндра 1. Из-за удара коническая часть цилиндра 1 вдавливается во внутреннее пространство цилиндра 1 и оказывает мощное давление на сыпучий материал 6. Сыпучий материал 6 выдавливается в стенки цилиндра 1 и оказывает давление через отверстия 4 и боковую поверхность резиновой оболочки 2 и через нее на стенки скважины. За счет очень высоких усилий выдавливания происходит заклинивание комбинированной забойки в скважине и запирание продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения породы. За счет того, что цилиндр 1 комбинированной забойки выполнен из пластмассы с надетой на него резиновой оболочкой 2, происходит ее полное разрушение взрывом, что позволит вести последующие работы (обезопашивание, погрузку и т.д.) по традиционным технологиям. При необходимости ручной установки и переноски забойки используют ручку 3 для переноски.
Применение комбинированной забойки обеспечивает следующие преимущества:
- упрощение конструкции устройства;
- снижение трудоемкости установки;
- повышение безопасности ведения горных работ;
- снижение себестоимости забойки.