Устройство для удержания заряда с взрывчатым веществом в скважине

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности и может быть использована при производстве взрывных работ в породах любой степени обводненности. В частности, полезная модель относится к зарядам взрывчатых веществ (ВВ) для восходящих (восстающих) или крутонаклоненных скважин в условиях подземных горнодобывающих предприятий. Полезная модель так же может использоваться при необходимости размещения в скважинах каких-либо сыпучих или жидких веществ, упакованных в пленочные рукава.
В настоящее время для заряжания восходящих или крутонаклоненных скважин 1 широко применяются заряды 2 (фиг. 1), корпус 3 которого выполнен из полимерного (полиэтилен, полиамид) рукава, у которого торцевые концы 4 заварены или собраны в "чуб" (верхний и нижний), заклипсованы или завязаны водоустойчивым шнуром или проволокой. Внутри корпуса находится ВВ. Это самый простой способ изготовления заряда с ВВ. Типовой пример представлен в описаниях RU 129213, 69631, 116996.
Восходящую скважину пробуривают на заданную глубину и выполняют ее с усредненным диаметром скважины, немного превышающим усредненный диаметр заряда в полимерном рукаве. Небольшое превышение диаметра скважины над поперечным размером заряда обусловлено тем, чтобы заряд можно было протолкнуть по длине скважины. При этом выбор этого превышения направлен в сторону его уменьшения для исключения прохождения детонационной волны по воздушному зазору между стенкой скважины и оболочкой заряда, вдоль оси скважины.
При укладке заряда 2 в скважину 1 этот заряд вводят внутрь скважины и проталкивают его до заданной высоты его предполагаемого размещения (фиг.2). Проталкивание проводят путем силового воздействия на торцевую зону заряда. При этом под таким воздействием эта зона (в связи с применением полимерного рукава в качестве корпуса) расширяется и замыкается на стенку скважины, что приводит к заклиниванию заряда. Если же заряд свободно прошел по скважине и занял проектное по уровню размещение, то возникает проблема по его удержанию на этом уровне. Для этого используются различные приспособления и устройства (забойки). Например, выполняют в корпус из полимерной оболочки вставляют дополнительную оболочку и при достижении зарядом заданного уровня в скважине накачивают в полость дополнительной оболочки воздух с тем, чтобы при раздувании оболочка заряда плотно прилегала к стенке скважины по всему ее периметру, и за счет сил сцепления между полимерным рукавом и стенками скважины дополнительно удерживается на ней под действием бокового распора ВВ (RU 83326, F24D 1/02, F42B 3/02, опубл. 27.05.2009). Или заряд удерживают в скважине за счет вода в нее эластичной манжеты или набора эластичных дисков с диаметром описанной окружности больше диаметра скважины (RU 2709123 или 2362970). Так же широко используются различного рода заглушки.
Так же известно устройство фиксации заряда в скважине, содержащее корпус, выполненный в виде якорного устройства и со сквозным окном и оснащен переходником и установленным в упомянутом сквозном окне фиксирующим механизмом, состоящим из двух подпружиненных лепестков, внутренние концы которых связаны общей осью, установленной в стенках корпуса, причем верхняя часть корпуса выполнена с гнездом в виде отверстия для установки переходника, с помещенным в него зарядом взрывчатого вещества (RU 76706, F42B 1/02, Е21В 43/117, опубл. 27.09.2008).
Это решение принято в качестве прототипа.
Данное устройство имеет сложную конструкцию, требует переделки самого заряда и не рассчитано на использование зарядов, корпуса которых выполнены из такого распространенного материала как полимерный (полиэтиленовый, полиамидный) рукав, широко практикуемого при проведении взрывных работ в горнодобывающей области. При этом из-за сложности конструкции возможен отказ выхода одного из подпружиненных лепестков для упора в стенку скважины.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции устройства для удержания заряда с ВВ с скважине на заданном уровне размещения.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для удержания заряда с взрывчатым веществом в скважине, преимущественно в восстающей и крутонаправленной, содержащем связанный с зарядом с взрывчатым веществом корпус, имеющий лепестки для упора в стенку скважины, корпус выполнен в виде оборачиваемого вокруг заряда полимерного листа, на котором по площади этого листа сформированы лепестки треугольнообразной формы в плане, которые методом просечки отделены от пластины по двум смежным сторонам, при этом отсеченные от пластины вершины лепестков направлены в одну сторону и выполнены с возможностью расположения вершин на расстоянии от поверхности пластины корпуса при расположении корпуса на заряде.
При этом сторона пластины, которой корпус контактирует с поверхностью заряда, выполнена с повышенной адгезией по отношению к другой стороне.
На пластине лепестки нижнее расположенного ряда могут быть смещены относительно лепестков верхнее расположенного ряда и расположены на расстоянии от лепестков верхнее расположенного ряда.
Два противоположных края пластины, расположенные параллельно направлению расположения вершин лепестков, оснащены средством/вами соединения друг с другом.
Устройство может быть снабжено средством закрепления корпуса на заряде, выполненным в виде затягиваемого вокруг пластины полимерного хомута-стяжки.
Для расположения вершин лепестков на расстоянии от поверхности пластины корпуса лепестки выполнены с элементами в виде выступов для опирания лепестков на тело заряда.
Третья сторона каждого лепестка может быть связана с пластиной по линия ослабленного сечения или ослабленной прочности.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - общий вид типового заряда с ВВ;
фиг. 2 - положение заряда по фиг. 1 в скважине;
фиг. 3 общий вид типового заряда с ВВ согласно полезной модели;
фиг. 4 - положение заряда по фиг.3 в скважине;
фиг. 5 - развертка корпуса устройства удержания заряда согласно полезной модели;
фиг. 6 - форма лепестка в плане на пластине;
фиг. 7 - вид сбоку с разрезе на лепесток пластины;
фиг. 8 - показано взаимодействие лепестка с корпусом заряда;
фиг. 9 - первый пример исполнения соединения краевых участков пластины;
фиг. 10 - вид в плане на соединение краевых участков платины по фиг. 9;
фиг. 11 - вид в разрезе на соединение краевых участков платины по фиг. 9;
фиг. 12 - второй пример исполнения соединения краевых участков пластины;
фиг. 13 - соединение краевых пластины участков по фиг. 12;
фиг. 14 - второй пример исполнения соединения краевых участков пластины с применением хомута-стяжки;
фиг. 15 - пример исполнения пластины корпуса;
фиг.16 - корпус по фиг. 15 в свернутом виде
фиг. 17 - пример исполнения пластины корпуса с отформованными лепестками.
Согласно заявленной полезной модели рассматривается новое по конструкции и простое в изготовлении и применении по месту проведения взрывных работ устройство, используемое для удержания заряда с ВВ в восстающей или крутонаправленной скважине.
В общем случае, это устройство для удержания заряда с ВВ в скважине содержит связанный с зарядом с взрывчатым веществом корпус 5, имеющий лепестки 6 для упора в стенку скважины.
Особенностью полезной модели является то, что корпус 5 выполнен в виде оборачиваемого вокруг заряда полимерного листа (фиг. 5), на котором по площади этого листа сформированы лепестки 6 треугольнообразной формы в плане, которые просечкой 7 отделены от пластины по двум смежным сторонам, а третья сторона каждого лепестка может быть связана с пластиной по линия ослабленного сечения.
Лепестки выполнены с возможностью расположения вершин на расстоянии от поверхности пластины корпуса при расположении корпуса на заряде (фиг. 3).
Отсеченные от пластины вершины лепестков направлены в одну сторону и при оборачивании пластиной заряда с ВВ эти лепестки обращены вниз, то есть в сторону, противоположную направлению перемещения заряда по скважине.
Таким образом, при одевании пластины на заряд лепестки располагаются с отклонением своих вершин от заряда. При проталкивании заряда в скважине лепестки прижимаются к заряду или поджимаются в направлении к заряду, отслеживая неровности стенки скважины. После того, как усилие проталкивания заряда исчезает, заряд под собственным весом начинает опускаться. В этот момент выступающие вершины лепестков попадают на неровности стенки скважины и стопорят падающее движение заряда (фиг.4). Заряд остается в скважине на заданном проектном уровне. Так же особенностью выполнения пластины корпуса является то, что лепестки выполнены по всей поверхности пластины. При этом такие лепестки располагаются одни над другими. Образуя уровневые ряды лепестков, на пластине лепестки нижнее расположенного ряда могут быть расположены друг под другом или смещены относительно лепестков верхнее расположенного ряда. На пластине лепестки нижнее расположенного ряда могут быть расположены на расстоянии от лепестков верхнее расположенного ряда. Такая комбинаторика позволяет сформировать достаточное количество лепестков по окружности свернутого в рулон (трубу) корпуса для того, чтобы, по крайней мере, часть этих лепестков вступила в контакт опирания со стенкой скважины. Если лепестки, теряя точечный контакт со стенкой скважины, начинают проскальзывать вниз под весом заряда, то их вершины начинают деформироваться, сворачиваться или комкаться, образуя упоры. Так как лепестки расположены по всей поверхности свернутой в рулон пластины, то такая деформация приводит к образования упоров, по крайней мере, на части окружности корпуса устройства. С учетом воздушного зазора между зарядом и стенкой скважины этого более, чем достаточно, чтобы заряд заклинило при движении вниз в скважине.
Пластина корпуса предпочтительно выполняется из полимерного материала и имеет вид тонкого листа, который можно свернуть в трубу или в рулон, чтобы обхватить корпус заряда с ВВ. В качестве полимерного материала можно использовать полимер, обладающий в форме тонколистового листа свойством упругой деформации. Так как таким свойством могут обладать широкий спектр полимерных материалов, то в данном случае конкретизация вида полимера не является существенной. Необходимость применения упруго деформируемого материала обусловлена тем, что лепестки при проталкивании заряда по скважине подвергаются поперечным смещениям при том, что вершины лепестков должны постоянно опираться на стенку скважины и скользить по ней.
При оборачивании заряда пластина корпуса не должна скользить и смещаться по заряду. Это достигается, как вариант, например, повышением адгезии между корпусом заряда (полимерным рукавом) и материалом пластины. Поэтому сторона пластины, которой она контактирует с поверхностью заряда может быть с повышенной адгезией по отношению к другой стороне пластины или полимерного рукава. Повышение адгезии может быть достигнуто тем, что эта поверхность пластины выполняется шероховатой, то есть с совокупностью неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине, получаемых вследствие технологической обработки поверхности материала, например, абразивами. Как вариант. Учитывая, что корпус заряда из полимерного рукава, заполненного ВВ, обладает эластичностью и может деформироваться, изменяя внешнюю форму, то пластину может просто туго обжать на заряде, что исключить ее смещение. Например, пластину на корпусе заряда можно обжать монтажными хомутами-стяжками 8, как это показано на фиг. 14. Такой технический прием закрепления пластины на заряде может использоваться для пластин с любой гладкостью поверхностей и при условии, что ряды лепестков расположены на расстоянии друг от друга и по периметру пластины краевые участки 9 (фиг. 5) так же свободны и на них достаточно места для размещения хомута-стяжки 8.
Лепестки 6 выполнены треугольнообразной формы в плане и просечкой 7 отделены от пластины корпуса 5 по двум смежным сторонам. В принципе существенным в лепестке является наличие вершины, независимо от конкретного вида ее исполнения ее формы (заостренной, закругленной, в виде плоского края и т.д.). Под вершиной, в данном случае, понимается концевая часть лепестка, который в целом имеет ссужающуюся форму от места его присоединения к пластине до места, которое по поперечному размеру имеет размер меньше, чем поперечный размер лепестка над местом, считающимся вершиной. При этом под треугольнообразной формой понимается форма треугольника в плане или любой фигуры, которая имеет сужение на концевой части, называемое вершиной.
Третья сторона каждого лепестка связана с пластиной по линия 10 ослабленного сечения (фиг. 5 и 6) (или линия ослабленной прочности), которая может быть получена продавливанием материала пластины по линии для образования линейного участка с толщиной материала, меньшей толщины материала на рядом расположенных участках поверхности пластины. Линия ослабленного сечения может представлять собой перфорированную линию или линию полученную биговкой. При наличии такой линии 10 монтажник может отклонить лепесток (при одевании корпуса устройства на заряд), что приведет к частичному переходу материала в зоне линии к пластической, то есть необратимой деформации. Лепесток при этом останется в отклоненном положении и сохранит частичную упругость за счет тех участков линии, которые не подверглись пластической деформации. Это одни из примеров получения лепестков отклоненными от поверхности пластины корпуса устройства.
Как вариант, при проведении операции просечки для отсечения лепестка по двум его сторонам от поверхности пластины может использоваться операция холодной выдавки (может использоваться операция выдавливания под локальным нагревом) полимерного материала. Это позволяет на стороне лепестка 6, обращаемой к корпусу заряда, получить выступ 11 (фиг. 6-8). При одевании корпуса 5 на заряд лепестки будут отклоняться от поверхности пластины, опираясь выступом на тело заряда 2 (фиг. 8). В этом случае, линия 10 ослабленного сечения может не производиться.
Так же выполнение лепестков с возможностью расположения вершин на расстоянии от поверхности пластины корпуса при расположении корпуса на заряде может быть выполнено следующим способом, который продемонстрирован на фиг. 15 и 16. Пластина из полимерного материала выполнена с поверхностными слоями на одной и другой стороне, которые прошли разные по времени и скорости стадии охлаждения, что привело к формированию на одной стороне листа полимера молекул с меньшими по упругости межмолекулярными связями. А на другой стороне эти связи более эластичны. По этой причине полимерный лист сворачивается в трубу с расположением слоев с менее развитыми по эластичности и упругости связями внутри трубы. Этот пример показан на фиг. 15. Лист свернут вокруг мнимой оси А-А. А лепестки выполняются в направлении оси Б-Б, которая перпендикулярна направлению оси А.А. Лепестки 6 выполняются плоскими (без выступов) методом просечки и с применением в качестве третьей стороны линии ослабленного сечения 10. Ориентация лепестков по направлению их вершин - вдоль оси Б-Б. При одевании на заряд эту полимерную пластину сворачивают вокруг оси Б-Б. Это приводит к тому, что лепестки, разворачиваются в противоположную сторону в соответствии с тем, что напряженный поверхностный слой на этих лепестках теперь обращен наружу. Линия ослабленного сечения снижает влияние материала пластины на сами лепестки, что и позволяет им принимать ту форму, которую они имели при исходном положении свернутой трубы.
Для усиления эффекта отклонения такого лепестка от поверхности свернутого в трубку листа необходимо уменьшить его связь с самим листом. Этого можно добиться, если концевые участки 12 линии 10 ослабленного сечения отделить просечкой от листа, как это показано на выносках на фиг. 15 и 16.
Рассмотренные ранее примеры исполнения корпуса позволяют складывать пластины в стопки, что представляется удобным для хранения и транспортировки корпусов устройства.
Как вариант, возможно в полимерной пластине отформовать лепестки в положении их устойчивого отклонения от поверхности пластины (фиг. 17). Достигается это либо формованием лепестков одновременно с формованием самой пластины, либо за счет изготовления пластины и проведения последующей отдельной операции просечки лепестков и придания им отклоненного положения за счет термической обработки линии третьей стороны с физическим отклонением лепестков и с последующим охлаждением этой линии, что препятствует возврату лепестков в плоскость поверхности пластины. Такую операцию модно провести, если в качестве полимерного материала использовать термопласты. Этот корпус получается объемным и не удобным для хранения его в стопках и пачках. Но такой вариант позволяет обеспечить максимальные упругие свойства у лепестков. Для закрепления такой пластины на теле заряда можно использовать, как самый простой пример, монтажные хомуты-стяжки, которые можно располагать под лепестками (то есть не обязательно располагать ряды лепестков на расстоянии друг от друга).
Закрепление пластины корпуса на теле заряда может быть осуществлено различными способами. По примеру, представленному на фиг. 9-11, пластина корпуса выполняется с краевыми участками 13 (фиг. 5), которые выполнены параллельными линии направления вершин лепестков. Эти участки 13 используются для организации элементов соединения этих краевых участков между собой при оборачивании корпусом тела заряда. На одном участке 13 холодной или термической выдавкой формируют выступ 14 полусферической формы или другой формы, в которой полость выступа остается открытой с одной стороны. А на другом участке 13 выполняется вырез 15 с выступом 16 в плоскости пластины. При оборачивании пластины вокруг заряда заводят участок 13 с выступом 16 на поле участка 13, имеющего выступ 14, и вводят выступ 16 внутрь сферообразного выступа 14. Так как тело заряда, помещенного в полимерный рукав, имеет условно устойчивую форму и может локально прогибаться, то при оборачивании сдавливают заряд с тем, чтобы участки 13 легли (наложились) друг на друга. После зацепления выступов сдавливающее усилие снимают, и тело заряда распрямляется, прижимаясь к пластине корпуса 5.
Другой пример исполнения соединения краевых участков 13 пластины корпуса 5 представлен на фиг. 12 и 13. На одном участке 13 выполняются отверстия 17 или прорези прямоугольной формы, имеющие по противоположным сторонам рассечения 18 (рассечения выполняются в направлении вдоль участков 13). А на другом участке 13 выполняются плоские выступы 19, имеющие гребенки 20 на противоположных сторонах выступов. Для соединения краевых участков пластины необходимо выступы 19 заостренными кончиками ввести в отверстия 17 и протолкнуть эти выступы 19 через рассечения 18. При этом часть гребенок зацепится за пластину в зонах рассечения, что обеспечит фиксацию участков 13 пластины между собой. Принцип фиксации соответствует принципу фиксации хомута-стяжки 8, представленному, как пример закрепления корпуса 5 на теле заряда, на фиг. 14.
Настоящая полезная модель промышленно применима, проста в изготовлении и позволяет надежно закреплять и удерживать заряд с ВВ в восстающей или и крутонаправленной скважине. При этом конструкция устройства может быть выполнена из вторичного полимерного сырья с применением известных технологий холодного или термического формования. Устройство так же позволяет предохранять корпус заряда с ВВ от возможных повреждений.
Данная полезная модель рассмотрена применительно к зарядам с ВВ, для корпуса которых используется полимерный рукав. Однако, ничто не ограничивает применение заявленной полезной модели для зарядов с жестким трубчатой формы (типа тубы) корпусом. Конструкция самого устройства для удержания заряда с ВВ в скважине при этом не изменяется. Корпус заявленного устройства может крепиться на твердом корпусе заряда, например, с помощью монтажных хомутов-стяжек, как это продемонстрировано на фиг.14, или за счет выполнения узла соединения по типу, представленному на фиг. 12 и 13. Оба примера исполнения позволяют обтягивать жесткий и не изменяемый по форме корпус заряда. Благодаря функционально-конструктивному исполнению заявленное устройство может применяться с патронами и зарядами различных диаметров и ГОСТов. Особенностью так же является то, что заявленное устройство прямо не связано с зарядом с ВВ и может храниться и транспортироваться отдельно от ВВ. Прямая связь проявляется только в момент установки заряда в скважину по месту проведения взрывных работ, когда взрывотехник на месте проведения работ перед закладкой в скважину одевает корпус 5 на тело заряда.