КОМБИНИРОВАННАЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ ЗАБОЙКА
COMBINED ORGANIC PLUG

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах на карьерах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.
Известна подвесная забойка взрывных скважин, включающая цилиндр с осевой полостью, имеющей коническое расширение, в котором выполнено не менее трех продольных прорезей, а снизу в осевую полость цилиндра вставлен полый распорный конус, соединенный с канатной тягой, верхним концом закрепленной на рычаге, установленном на опорной плите, при этом канатная тяга проходит сквозь распорную трубу, закрепленную на опорной плите, и сквозь цанговый захват, а верхний конец канатной тяги соединен с серьгой с отверстиями /1/. Такая забойка взрывных скважин позволяет запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива и тем самым повысить эффективность использования энергии взрыва на дробление пород.
Недостатком такой конструкции является плохое сцепление стенок цилиндра со стенками скважины нарушенной структуры (с вывалами стенок), а также сложность конструкции с цанговым захватом.
Наиболее близким по существу решаемой задачи устройством для запирания продуктов взрыва в зарядной полости скважины является подвесная забойка, представляющая собой разрезной цилиндр с не менее чем тремя продольными прорезями и коническим расширением полости вниз от днища, снизу в полость разрезного цилиндра вставлен полый распорный конус, соединенный с канатной тягой, верхним концом закрепленной на треноге /2/.
Недостатком этого устройства, принятого за прототип заявляемому изобретению, также является плохое сцепление стенок цилиндра со стенками скважины нарушенной структуры (с вывалами стенок), что вынуждает ставить забойку на большую глубину, а также выполнение забойки из металла, что не приемлемо при погрузке горной массы на дробилку - возможна потеря забойки в горной массе и попадание ее как недробимого тела в дробилку. Кроме того, для закрепления забойки в скважине требуется специальное приспособление, что усложняет технологию производства работ.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности запирания продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения окружающей породы комбинированной забойкой, составленной из распорной забойки и засыпной части в ней и над нею.
Поставленная задача достигается тем, что в комбинированной органической забойке, включающей распорную часть в виде цилиндра, в полость которого снизу вставляется распорный конус, соединенный с канатной тягой, согласно изобретению цилиндр выполнен в виде чехла из мягкого материала, например из плотной ткани, верхняя часть чехла снабжена разрезным кольцом из упругого материала по диаметру скважины, а нижняя - шнуром, распорный конус выполнен из органического материала, например из пластической массы или дерева, с проточкой в средней части, а внутрь чехла и сверху над распорной частью размещают засыпную часть, например, из бурового шлама.
Распорный конус выполнен биконическим, при этом угол конусности над проточкой меньше, чем под нею.
На фиг.1 схематично изображена распорная часть забойки после опускания в скважину на заданную глубину, на фиг.2 - комбинированная органическая забойка в рабочем положении в скважине, на фиг.3 - положение комбинированной органической забойки после детонации заряда взрывчатого вещества.
Распорная часть комбинированной органической забойки включает чехол 1, выполненный, например, из плотной ткани. В верхнюю кромку чехла 1 вставлено разрезное кольцо 2 по диаметру скважины из упругого материала, например пружинной проволоки, а нижняя кромка чехла 1 снабжена шнуром 3. Распорный конус 4 выполнен из органического материала, например пластической массы, дерева и т.п., и снабжен проточкой 5 в средней части. В верхней части распорного конуса 4 закреплено кольцо 6 для присоединения канатной тяги 7.
Комбинированная органическая забойка работает следующим образом. В скважину 8 опускают боевик 9 на проводнике инициирующего импульса 10, например детонирующем шнуре или волноводе, и размещают заряд взрывчатого вещества (ВВ) 11. После этого на поверхности блока распорную часть комбинированной органической забойки собирают в конструктивный элемент. Для этого канатную тягу 7 присоединяют к кольцу 6 распорного конуса 4 и пропускают ее через чехол 1, надевают нижнюю часть чехла 1 на распорный конус 4 и завязывают шнуром 3 на проточке 5. Затем собранную распорную часть на канатной тяге 7 опускают в скважину 8 на заданную глубину за счет массы распорного конуса 4. При этом верхняя часть чехла 1, прижатая к стенкам скважины 8 упругим разрезным кольцом 2, скользит по ним, копируя неровности стенок скважины и оставаясь раскрытой. В случае зацепов верхней части чехла при опускании можно протолкнуть распорный конус шестом. Затем канатной тягой 7 приподнимают на 0,2-0.3 м распорный конус 4 и начинают понемногу подсыпать в скважину 8 засыпную часть 12, например буровой шлам. Заполняя чехол 1, засыпная часть 12 расправляет его, прижимает к стенкам и, заполняя проточку 5 распорного конуса 4, обеспечивает заклинивание распорной части в скважине 8, создавая таким образом комбинированную органическую забойку. Затем канатную тягу 7 соединяют с поверхностной системой последующего извлечения забойки из взорванной горной массы, например, канатами, автошинами и т.п. (на схеме не показано), а полость скважины 8 над распорной частью до устья заполняется сыпучим материалом засыпной части 12. Комбинированная органическая забойка готова к работе.
После детонации заряда ВВ в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин в несколько десятков тысяч атмосфер и происходит динамический удар газов 13 по распорному конусу 4, что приводит к вдавливанию его в засыпную часть 12 чехла 1 на некоторую величину и увеличению, таким образом, распора забойки в стенки скважины. Засыпная часть забойки при этом уплотняется, образуя «пробку» 14, препятствующую дальнейшему смещению распорной части забойки вверх и прорыву газов взрыва через устье скважины. Таким положение распорной части забойки остается вплоть до начала разрушения стенок скважины и прорыва части продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через трещины в разрушенном массиве. В этот момент сцепление чехла 1 с расходящимися стенками скважины 8 нарушается и распорный конус 4 комбинированной органической забойки начинает смещаться под действием еще очень высокого давления продуктов детонации вверх по скважине, создавая вновь «пробку» 14, поскольку вышерасположенная засыпная часть 13 препятствует его вылету. Таким образом обеспечивается длительная замкнутость зарядной полости, что способствует более полному протеканию вторичных реакций в продуктах детонации и соответственно повышает энергию взрыва; это особенно важно для современных крупнодисперсных ВВ типа гранулитов и граммонитов, у которых значительная доля энергии выделяется в процессе вторичных реакций. При дальнейшем разрушении массива засыпная часть 13 рассыпается и распорный конус 4 может быть выброшен из скважины 8 на поверхность горной массы или останется в горной массе на небольшой глубине.
После взрыва распорный конус извлекают с помощью поверхностной системы извлечения из взорванной горной массы для повторного использования. В случае не обнаружения он может быть отгружен с горной массой, не представляя опасности для дробилок.
Таким образом, заявляемая комбинированная органическая забойка позволяет надежно запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива и тем самым обеспечить решение поставленной технической задачи.
Источники информации
1. Подвесная забойка взрывных скважин: Патент РФ №2285898, МПК F42D 1/08. 2006.
2. Подвесная забойка: патент РФ №2286534, МПК F42D 1/08. 2006 (прототип).