УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА

Полезная модель относится к устройствам для проведения взрывных работ скважинными зарядами, а именно к устройствам формирования скважинного заряда с радиальным зазором между зарядом и стенками скважины, и может использоваться в горном деле для щадящего взрывания скважин при добыче ценного кристаллосырья и заоткоске уступов карьеров.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для заполнения нисходящих скважин веществом в рукавах [RU 2111450, МПК F42D 1/08 (1995.01), опубл.: 20.05.1998], включающее пустотелую направляющую с конусообразным расширением в нижней части (удерживающее приспособление), собранный на ней и закрытый с одного конца рукав с возможностью его схода и стопорное эластичное кольцо, охватывающее рукав в верхней части пустотелой направляющей с возможностью перемещения вместе с ним и конусообразным расширением пустотелой направляющей эластичного кольца. Устройство снабжено чехлом, закрепленным в верхней части пустотелой направляющей с возможностью охвата по всей ее длине.
Недостатком прототипа является сложность формирования моноблока с рукавом, обусловленная его конструкцией - устройство имеет различные элементы, в которые необходимо заправлять рукав, а попадание в них бурового шлама или другой грязи может препятствовать нормальному сходу рукава при заряжании, что увеличивает время заряжания. Также к недостаткам относится низкая безопасность использования, заключающаяся в ненадежности соединения рукава с моноблоком. Так же при использовании данного устройства для формирования скважинного заряда с радиальным зазором необходимо оставлять моноблок в устье скважины, который будет уничтожен в результате взрыва, что увеличит себестоимость подготовки горной массы.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение работоспособности устройства за счет надежной фиксации рукава и сокращения времени заряжания.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для формирования скважинного заряда, содержащем рукав, выполненный с возможностью формирования его нижней части замкнутой при помощи узла или завязок, с возможностью его схода, и удерживающее приспособление, согласно заявляемой полезной модели устройство дополнительно содержит жесткий фиксатор на основе стопорного элемента, при этом фиксатор выполнен съемным и дополнительно содержит воронку, удерживающее приспособление состоит из трубы с упругим расширителем и замком, выполненным в виде пазов, проделанных с противоположной стороны трубы для фиксации съемной ручки. Фиксатор и удерживающее приспособление выполнены из полимерного материала. Воронка и стопорный элемент имеют форму усеченного конуса. Диаметр большего основания воронки должен быть больше диаметра скважины, а меньшего основания - равняться диаметру рукава. Диаметр меньшего основания стопорного элемента должен быть равен диаметру меньшего основания воронки, а диаметр его большего основания должен быть равен диаметру скважины. Для обеспечения дополнительной жесткости фиксатора, высота стопорного элемента выбирается таким образом, чтобы линия большего основания стопорного элемента совпадала с уровнем устья скважины при установке устройства в скважину. С целью недопущения провала устройства в скважину, обусловленного частым разрушением устья скважин при их бурении, высота воронки должна составлять 1,5-2 высоты стопорного элемента. Внешний диаметр и длина трубы должны обеспечивать укладку всей длины рукава в гофр без явного искривления от оси устройства. Экспериментально установлено, что при укладке полипропиленового рукава с плотностью 70 г/м и диаметром 200 мм, внешний диаметр трубы должен составлять на 25% меньше диаметра рукава, а ее длина - 5% от длины рукава. Упругий расширитель должен быть больше диаметра рукава, но меньше диаметра скважины. Внешняя форма съемной ручки представляет собой объемную трапецию, боковые стороны которой должны вписываться в жесткий фиксатор. Толщина съемной ручки может составлять 5-10 мм в зависимости от качества материала.
Заявляемое устройство поясняется графическими материалами, где:
на фиг. 1 изображен общий вид заявляемого устройства;
на фиг. 2 изображен общий вид съемного (многоразового) удерживающего приспособления;
на фиг. 3 изображены воронка и стопорный элемент съемного фиксатора;
на фиг. 4 изображен разрез съемного фиксатора в сборе;
на фиг. 5 изображен способ крепления рукава через стопорный элемент;
на фиг. 6 изображен способ крепления рукава вокруг стопорного элемента;
на фиг. 7 изображена схема формирования рукава, зафиксированного в стопорном устройстве с многоразовым/съемным удерживающим элементом;
на фиг. 8 изображена схема формирования скважинного заряда с радиальным зазором между зарядом и стенками скважины в обводненных условиях при помощи предлагаемого устройства.
Перечень позиций, приведенных в описании устройства:
1 - жесткий фиксатор;
2 - рукав;
3 - направляющая труба;
4 - упругий расширитель;
5 - съемная ручка;
6 - узел (завязки);
7 - замок;
8 - съемное (многоразовое) удерживающее приспособление;
9 - скважина;
10 - воронка;
11 - стопорный элемент;
12 - надрез рукава;
13 - устройство в сборе;
14 - зарядный шланг;
15 - взрывчатое вещество (ВВ);
16 - промежуточный детонатор
17 - средство инициирования;
18 - вода;
19 - радиальный зазор между зарядом и стенкой скважины;
20 - заряд с радиальным зазором между зарядом и стенками скважины.
Устройство (фиг. 1) содержит жесткий фиксатор 1, прикрепленный к рукаву 2, который собирается в гофр на направляющую трубу 3 при помощи упругого расширителя 4 и фиксируется съемной ручкой 5. Нижнюю часть рукава завязывают при помощи узла или завязок 6, образуя дно устройства. Направляющая труба 3 с упругим расширителем 4 и замком 7, выполненным в виде пазов, проделанных с противоположной ее стороны для фиксации съемной ручки 5, составляют съемное (многоразовое) удерживающие приспособление 8, выполненное из полимерного материала (фиг. 2). Внешний диаметр направляющей трубы 3 должен быть на 25% меньше диаметра рукава 2, а ее длина должна составлять 5% от длины рукава 2. Упругий расширитель 4 должен быть больше диаметра рукава 2, но меньше диаметра скважины 9. Внешняя форма съемной ручки 5 имеет форму трапеции, боковые стороны которой должны вписываться в жесткий фиксатор 1. Толщина съемной ручки 5 может составлять 5-10 мм в зависимости от качества материала. Фиксатор 1 (фиг. 3-4) состоит из воронки 10 и стопорного элемента 11, имеющих форму усеченного конуса, при этом стопорный элемент 11 расклинивает продетый внутрь воронки 10 рукав 2 изнутри. Воронка 10 и стопорный элемент 11 изготавливаются из полимерного материала, толщина их стенок зависит от качества полимерного материала и прилагаемой нагрузки. При применении фиксатора 1, диаметр большего основания воронки 10 должен быть больше диаметра скважины 9, а меньшего основания - равняться диаметру рукава 2; диаметр меньшего основания стопорного элемента 11 должен быть равен диаметру меньшего основания воронки 10, а диаметр его большего основания должен быть равен диаметру скважины 9. Высота стопорного элемента 11 должна выбираться таким образом, чтобы линия большего основания стопорного элемента совпадала с уровнем устья скважины при установке устройства в скважину, а высота воронки 10 - 1,5-2 высоты стопорного элемента 11.
Предлагается два способа крепления рукава с фиксатором:
1. Рукав 2 продевается через воронку 10 и стопорный элемент 11, затем делается продольный надрез рукава 12, и он выворачивается наизнанку и затягивается вместе со стопорным элементом 11 в воронку 10 (фиг. 5), отрезается необходимая длина рукава 2.
2. Рукав 2 продевается через воронку 10, затем делается продольный надрез рукава 12 и поверх стопорного элемента 11 заворачивается в стопорный элемент 11 и затягивается вместе с ним в воронку 10 (фиг. 6), отрезается необходимая длина рукава 2.
При загрузке устройства ВВ под действием силы тяжести происходит затягивание стопорного элемента 11 в воронке 10, тем самым увеличивая надежность крепления рукава 2 к фиксатору 1.
Сборка предлагаемого устройства производится следующим образом.
Через нижнюю часть рукава 2, зафиксированного в фиксаторе 1, продевается направляющая труба 3 (фиг. 7а), при этом рукав 2 собирается в гофр и удерживается на направляющей трубе с помощью упругого расширителя 4 (фиг. 7б), который за счет распирающей силы не дает рукаву 2 сползать с трубы 3. Затем в замок 7 вставляется съемная ручка 5 (фиг. 7в) и при помощи силы, возникающей от сжатия рукава 2 в гофр, съемная ручка 5 вжимается в фиксатор 1 (фиг. 7г), затем стягивается край рукава 2 с упругого расширителя 4 и завязывается при помощи узла или завязок 6.
Предлагаемое устройство может быть реализовано при формировании скважинного заряда с радиальным зазором между зарядом и стенками скважины в обводненных условиях следующим образом.
В пробуренную скважину 9 вставляется устройство в сборе 13 (фиг. 8а), затем при помощи зарядного шланга 14 осуществляют подачу взрывчатого вещества (ВВ) 15, при этом, благодаря весу ВВ 15 и распирающему действию упругого расширителя 4, по мере заряжания происходит плавное сползание рукава 2 с направляющей трубы 3, после зарядки определенного количества ВВ 15 в рукав 2 опускается промежуточный детонатор 16, подсоединенный к средству инициирования 17 (фиг. 8б). Затем продолжают зарядку и по мере заполнения ВВ 15 рукава 2 он погружается в воду 18, выталкивая ее через радиальный зазор 19 между рукавом 2 и стенкой скважины 9, при этом плотность ВВ 15 должна быть больше плотности воды 18. После зарядки вынимают зарядный шланг 14 и за съемную ручку 5 - съемное (многоразовое) удерживающие приспособление 8 из жесткого фиксатора 1 (фиг. 8в). Затем по принятой схеме производят подрыв заряда с диаметром, меньшим диаметра скважины 20 (фиг. 8г).
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить работоспособность устройства за счет надежной фиксации рукава и сокращения времени заряжания, а также повысить точность центрирования заряда относительно оси скважины.