УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ РАССРЕДОТОЧЕННЫХ ЗАРЯДОВ И ОБРАЗОВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ ПРОМЕЖУТКОВ В СКВАЖИНАХ

Полезная модель относится к разработке полезных ископаемых с применением взрывных работ и может быть использована, например, при взрывной отбойке вскрышных пород на открытых горных разработках.
Известно устройство для рассредоточения заряда взрывчатого вещества воздушным промежутком, выполненное в виде опоры с эластичным затвором в виде конуса с гофрированной боковой стенкой (авторское свидетельство СССР №614658, кл. Е 21 С 37/00, опубликовано в 1979 г., Б. №39).
Основными недостатками известного устройства являются:
сложность установки в заданном участке скважины, т.к. при наличии вывалов в стенке скважины, изменении ее диаметра и по др. причинам затвор может застрять выше заданного места;
невысокая надежность перекрытия скважины, особенно при заряжании рассыпными ВВ.
Частично указанные недостатки устранены в устройстве для заряжания скважин с проточной водой по патенту России №2163343 (кл. F 42 D 1/08, опубликован в 2001 г., Б.№5). Известное устройство содержит эластичный полиэтиленовый рукав, закрытый с торцов, причем в его верхний конец встроен штуцер, соединенный с источником сжатого воздуха. Принцип действия известного устройства заключается в том, что в скважину с помощью груза опускают полиэтиленовый рукав и газом под давлением раздувают его, вытесняя воду в массив, после чего подают ВВ. Для создания воздушного промежутка в заданный интервал скважины опускают рукав и раздувают его, после чего продолжают заряжание скважины.
Основным недостатком данного устройства является необходимость иметь на месте производства работ источник сжатого воздуха.
Кроме того, устройство имеет довольно сложную конструкцию и невысокую надежность в работе, что связано с возможностью потери герметичности.
Предложено устройство для создания рассредоточенных зарядов и образования воздушных промежутков в скважинах, включающее закрытый с нижнего конца эластичный рукав с грузом.
Отличием является то, что оно снабжено жестким кольцом и воронкой из эластичного материала, нижнее основание которой соединено с верхним концом рукава, а жесткое кольцо вмонтировано в верхнее основание, при этом диаметры эластичного рукава и жесткого кольца выполнены превышающими диаметр скважины. В частности, диаметры рукава и жесткого кольца могут быть выполнены, соответственно, на 10-20 мм и 150-250 мм больше диаметра скважины.
Отличием является также то, что устройство может содержать более одного эластичного рукава с воронками и жесткими кольцами, при этом они имеют разную длину и размещены один в другом.
Эластичный рукав и воронка могут быть изготовлены из тканого полипропилена.
Назначением полезной модели является создание воздушных промежутков в скважинных зарядах и отделение сухих верхних частей зарядов из неводоустойчивых взрывчатых веществ от нижних обводненных частей скважинных зарядов на открытых горных работах во всех климатических зонах.
Применение зарядов с воздушными промежутками, помимо улучшения дробления горных пород, сокращает в среднем удельный расход ВВ на 10-25%, а в отдельных случаях эта величина достигает 30-35%. Выход негабаритных кусков в среднем уменьшается в два-три раза и более. Увеличение выхода горной массы с 1 м скважины составляет до 1,5 раз. Помимо этого повышается угол откоса уступа, развал взорванной горной массы получается более компактным и удобным для экскавации, при этом производительность экскаватора увеличивается на 13-50%.
Предлагаемое устройство позволяет создавать воздушные промежутки в любом участке скважины и обеспечивает их удержание в течение длительного времени.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид устройства, а на фиг.2 - размещение в скважине устройства, образующего два воздушных промежутка.
скв
р
скв
p
p
p
Устройство для создания рассредоточенных зарядов и образования воздушных промежутков в скважинах содержит рукав 1, изготовленный из эластичного материала, например из полиэтиленовой пленки - при рассредоточении зарядов из неводостойких ВВ в обводненной части скважины, или из тканого полипропилена - при рассредоточении зарядов в сухих скважинах или в сухой части скважины. Тканый полипропилен является более предпочтительным, так как является более прочным материалом, чем полиэтилен. С нижнего конца рукав 1 закрыт путем образования поперечного шва 2. К нижнему концу рукава прикреплен груз 3 для ускоренного погружения его в скважину. Рукав может быть изготовлен из одного отреза ткани, сшиваться из отдельных отрезов поперечными швами и т.д. Диаметр рукава 1 должен быть больше диаметра скважины, в которой он будет размещаться. Рекомендуется изготавливать рукава с диаметром на 10-20 мм больше диаметра скважин. Например, для скважин диаметром d=160 мм диаметр рукава (d) должен быть не менее 170-180 мм, при d=214 мм d=224-234 мм и т.д. Такое увеличение диаметра рукава обеспечивает надежный распор рукава в скважине и снижение нагрузки на него. При меньшем d распор в стенки скважины уменьшается, и соответственно возрастают нагрузки на рукав, что может привести к его разрыву. При увеличении d более чем на 20 мм возникают трудности перемещения его по скважине.
к
скв
К верхнему концу эластичного рукава 1 крепится, например, в виде конуса воронка 4, изготовленная из того же материала, что и рукав. Нижнее основание воронки имеет тот же диаметр, что и рукав, и соединено с ним поперечным швом 5, а в верхнее основание вшито жесткое кольцо 6, имеющее диаметр (d), превышающий диаметр скважины (d) на 150-250
мм. Кольцо изготовлено из металлического прутка диаметром 6,5 мм. Диаметр кольца принят из расчета надежного перекрытия устья скважины при заполнении рукава 1 и исключения втягивания воронки в скважину. Проведенные исследования показали, что давление порошковых и гранулированных сыпучих материалов на дно или преграду в скважине в предложенной конструкции устройства возрастает только при увеличении высоты заряда до 2 м. Дальнейшее увеличение высоты заряда не приводит к росту давления вследствие бокового распора материала в стенки скважины. Первоначальное усилие утягивания рукава в скважину до распора материала через полипропиленовую ткань в стенки скважины не превышает веса одного погонного метра материала в скважине, т.е. при диаметре скважины 214 мм этот вес составляет 31-36 кг. При дальнейшем увеличении высоты столба порошкового или гранулированного материала усилие утягивания будет уменьшаться и при достижении двух метров утягивание прекратится. Учитывая возможные динамические нагрузки и силы трения движущегося по рукаву материала, максимальная нагрузка на устройство, изготовленное из тканого полипропилена, может составить 60 кг в течение 5 минут. Исследования показывают, что заряды ВВ с одним воздушным промежутком в мелкоблочных и сильно выветрелых породах рационально применять при длине зарядов до 12 м, в крупноблочных породах средней крепости - при длине зарядов до 18 м, в крепких весьма и исключительно крупноблочных породах - при длине зарядов до 24-27 м. При большей длине зарядов необходимо применение нескольких интервалов рассредоточения.
На фиг.2 показан пример использования устройства при рассредоточении заряда двумя воздушными промежутками. Количество и величину воздушных промежутков, величины отдельных частей заряда, а также высоту забойки для каждой скважины определяют расчетным путем. Для создания в скважине двух воздушных промежутков используют устройство, содержащее два эластичных рукава с воронками и кольцами. В скважину 7 диаметром 214 мм засыпают первую часть 8 заряда до места образования первого воздушного промежутка 9, после чего в скважину опускают рукав 1,
длина которого соответствует длине скважины до первого воздушного промежутка 9. Под действием груза 3 рукав 1 зависает в скважине на кольце 6 воронки. В рукав 1 через воронку засыпают вторую часть 10 заряда, выше которой создают второй воздушный промежуток 11. Для создания этого воздушного промежутка с поверхности в рукав 1 вводят второй рукав 12 с грузом 13, воронкой 14 и кольцом 15. Длину рукава 12 принимают такой, чтобы между второй частью 10 заряда и нижним концом рукава 12 образовался воздушный промежуток 11 заданной величины. После этого в рукав 12 засыпают третью часть 16 заряда и вводят забойку 17. Инициирование всех частей рассредоточенного заряда производят одновременно, например, с помощью детонирующего шнура, прокладываемого по всей длине скважины.
Устройство имеет простое исполнение и обеспечивает надежное рассредоточение заряда воздушными промежутками.