УНИВЕРСАЛЬНОЕ ЗАПИРАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
UNIVERSAL LOCKING DEVICE

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 разработке полезных ископаемых открытым способом.
Известна подвесная скважинная забойка, содержащая превосходящую габаритами диаметр устья скважины опорную конструкцию и закрепленную на ней гибкой связью подвешиваемую часть, выполненную в виде цилиндра, составные части которого соединены связью (Патент РФ №2699102, МПК F42D 1/08 (2006.01), F42D 3/04 (2006.01), СПК F42D 1/08 (2019.05), F42D 3/04 (2019.05)).
Недостатками известного устройства является невозможность его установки в обводненных скважинах, что существенно сужает область его эффективного применения, а также сложность конструкции и низкая надежность ее использования.
Невозможность установки известного устройства в обводненных скважинах, как недостаток, заключается в том, что конструкция известного устройства не позволяет эффективно вытеснять воду при его погружении в обводненную скважину, так как при установке устройства тело цилиндра является цельным в силу того, что половинки цилиндра соединены временной связью. Это приводит к тому, что вода при погружении вытесняется только в узкий зазор между цилиндром и стенками скважины. В свою очередь очевидно, что в описанных условиях цельный цилиндр не может быть стабильно погружен в обводненную скважину на необходимую глубину и происходит его предварительное расклинивание, определяющее последующую невозможность опускания и приведения устройства в рабочее состояние.
Сложность конструкции и низкая надежность ее использования, как недостаток, заключается в том, что известное устройство сперва должно быть опущено на необходимую глубину в нерабочем состоянии (цилиндр скреплен временной гибкой связью) и затем должно быть приведено в рабочее состояние путем ослабления временной гибкой связи. Это определяет необходимость наличия дополнительного элемента, без которого прочие элементы не будут функционировать и технический результат не будет достигнут.
Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение конструкции и обеспечение эффективности применения устройства как в сухих, так и в обводненных скважинах.
Указанный технический результат достигается тем, что в универсальном запирающем устройстве, содержащем превосходящую габаритами диаметр устья скважины опорную конструкцию и закрепленную на ней гибкой связью подвешиваемую часть, выполненную в виде цилиндра, составные части которого соединены связью, согласно заявляемому изобретению, составные части цилиндра выполнены в виде гибких упругих пластин, длина и ширина которых соразмерны и в 6-12 раз меньше их высоты, при этом гибкие упругие пластины, составляющие цилиндр, соединены постоянной связью на нижнем торце цилиндра, диаметр которого составляет 0,8-0,85 диаметра скважины.
Заявляемое универсальное запирающее устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - подвешиваемая часть, вид сверху; на фиг. 3 - заявляемое устройство, установленное в скважине.
Заявляемое универсальное запирающее устройство содержит опорную конструкцию 1, превосходящую габаритами диаметр устья скважины и подвешиваемую часть 2, закрепленную гибкой связью 3 на опорной конструкции 1. Подвешиваемая часть 2 выполнена в виде составного цилиндра, составленного из гибких упругих пластин, на нижнем торце соединенных постоянной связью 4.
Заявляемое универсальное запирающее устройство 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 подвешиваемую часть 2, выполненную в виде составного цилиндра (далее по тексту - цилиндр), диаметром 0,8-0,85 диаметра скважины, составленного из гибких упругих пластин, длина и ширина которых соразмерны и в 6-12 раз меньше их высоты, изготовленных, например, из изношенных крупногабаритных шин резанием последних. Опускают подвешиваемую часть 2 на требуемую глубину при помощи гибкой связи 3 (например, веревки), при этом веревка с одной стороны крепится к опорной конструкции 1, а с другой проходит через центр цилиндра и крепится к его нижнему торцу. В процессе опускания цилиндра гибкие упругие пластины, составляющие цилиндр, будучи закрепленными только с нижнего торца, распадаются в стороны до контакта со стенками скважины. Для уплотнения зазоров, увеличения площади трения между гибкими упругими пластинами и стенками скважины, и, соответственно, для увеличения сопротивления восходящему движению газообразных продуктов взрыва на верхний торец цилиндра насыпают небольшое количество буровой мелочи (штыба или мелкой породы). В момент взрыва расширяющиеся газообразные продукты взрыва заполняют все пространство до нижнего торца цилиндра, упираясь в него. Далее усилие передается на гибкие упругие пластины, которые в свою очередь упираются в стенки скважины, создавая сопротивление восходящему движению газообразных продуктов взрыва и тем самым увеличивают время действия расширяющихся газообразных продуктов взрыва на разрушаемый массив, следовательно, повышают долю энергии взрыва, расходуемую на совершение полезной работы - дробление горных пород.
Размеры гибких упругих пластин, равно как и диаметр цилиндра, составленного из этих пластин, выбирают в указанных диапазонах, что позволяет в зависимости от условий применения выбрать оптимальные соотношения высоты и толщины/длины гибких упругих пластин и диаметра цилиндра. Указанные соотношения выбирают в зависимости от шероховатости стенок скважины и физико-механических свойств горных пород так, чтобы наклон гибких упругих пластин от нижнего торца цилиндра к стенке скважины был оптимальным. Чем более шероховаты стенки скважины и чем менее крепкие породы взрываются, тем меньший угол наклона гибких упругих пластин от нижнего торца цилиндра к стенке скважины должен быть обеспечен. Верно и обратное. Чем менее шероховаты стенки скважины и чем более крепкие породы взрываются, тем больший угол наклона гибких упругих пластин от нижнего торца цилиндра к стенке скважины должен быть обеспечен.
Необходимо особо отметить, что при опускании цилиндра, гибкие упругие пластины распадаются в стороны, так как закреплены только с нижнего торца, что является определяющим при установке в обводненную скважину. Согласно заявляемому изобретению, цилиндр при установке не является цельным и, следовательно, отсутствуют условия для его расклинивания выше глубины установки. Описанная совокупность признаков определяет достижение технического результата в части повышения эффективности применения устройства в обводненных скважинах, равно как и в части упрощения конструкции, так как заявленное устройство не нуждается в дополнительном элементе для поддержания его в состоянии транспортирования и затем для приведения его в рабочее состояние.