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.
За прототип принято устройство для формирования скважинного заряда по патенту РФ на полезную модель №174667 (приоритет 27.06.2017 г., МПК F42D 1/08 (2006.01), опубл. 27.06.2017 Бюл. №30, патентообладатель Акционерная компания «АЛРОСА» (публичное акционерное общество) (RU), авторы: Ковалевич Сергей Васильевич (RU), Кожемякин Александр Александрович (RU), Швец Андрей Николаевич (RU), Кириллов Дмитрий Сергеевич (RU)), включающее рукав, выполненный с возможностью формирования его нижней части замкнутой при помощи узла или завязок, с возможностью его схода, и удерживающее приспособление, жесткий фиксатор на основе стопорного элемента, при этом фиксатор выполнен съемным и 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, высоту стопорного элемента выбирают таким образом, чтобы линия большего основания стопорного элемента совпадала с уровнем устья скважины при установке устройства в скважину, высота воронки составляет 1,5-2 высоты стопорного элемента, 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.
При испытаниях опытного образца известного устройства был выявлен недостаток прототипа - низкая надежность фиксации рукава между воронкой и стопорным элементом, обусловленная тем, что при сборке данного устройства гофр проваливается в жесткий фиксатор, а не упирается в него от силы, возникающей от сжатия рукава в гофр, так как диаметр меньшего основания воронки и стопорного элемента равны диаметру рукава и соответственно диаметру гофра. Также, по этой причине, съемная ручка не фиксируется в замке, что не обеспечивает целостность сборки известного устройства. Кроме этого, при заполнении рукава взрывчатым веществом (ВВ) под действием силы тяжести происходит выскальзывание рукава в скважину из-за ненадежной его фиксации в съемном жестком фиксаторе, обусловленной неравномерным приложением силы тяжести по всему периметру большего основания стопорного элемента, вызванным нарушением целостности рукава продольным его разрезом.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение работоспособности устройства за счет надежной фиксации рукава в жестком фиксаторе и сокращения времени заряжания.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для формирования скважинного заряда, включающем рукав, выполненный с возможностью формирования его нижней части замкнутой при помощи узла или завязок, с возможностью его схода, удерживающее приспособление из направляющей трубы со снабженным лепестками упругим расширителем, выполненный съемным и содержащий воронку жесткий фиксатор на основе стопорного элемента, удерживающее приспособление снабжено головкой, выполненной в форме усеченного конуса, примыкающего меньшим основанием к направляющей трубе с обратной стороны от расширителя, внутри верхней части головки расположена жестко соединенная с ней ручка, диаметр большего основания головки равен диаметру большего основания стопорного элемента, угол образующей боковой поверхности головки равен углу образующей боковой поверхности стопорного элемента, стопорный элемент снабжен расположенными по кромке большего и меньшего его оснований зубцами, при этом устройство дополнительно содержит выполненную в виде закрытого с одной стороны сферическим дном полого цилиндра диаметром меньше диаметра рукава, но больше диаметра трубы съемную насадку, располагаемую поверх лепестков упругого расширителя, внешние стороны которых снабжены проушинами с продетым в них шнуром.
Заявляемое устройство поясняется графическими материалами, где:
на фиг. 1 изображен общий вид заявляемого устройства;
на фиг. 2 изображен общий вид съемного удерживающего приспособления;
на фиг. 3 изображены воронка и стопорный элемент съемного фиксатора;
на фиг. 4 изображен съемный фиксатор в сборе;
на фиг. 5 изображен способ крепления рукава со съемным фиксатором;
на фиг. 6 изображена схема формирования рукава, зафиксированного в стопорном устройстве со съемным удерживающим элементом;
на фиг. 7 изображена схема формирования скважинного заряда с радиальным зазором между зарядом и стенками скважины при помощи предлагаемого устройства.
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 - направляющая труба;
2 - головка;
3 - съемная насадка;
4 - упругий расширитель;
5 - лепестки упругого расширителя;
6 - проушины;
7 - шнур;
8 - рукав;
9 - узел (завязки);
10 - жесткий фиксатор в сборе;
11 - ручка;
12 - съемное удерживающее приспособление в сборе;
13 - воронка;
14 - стопорный элемент;
15 - зубцы;
16 - скважина;
17 - устройство в сборе;
18 - зарядный шланг;
19 - взрывчатое вещество (ВВ);
20 - промежуточный детонатор
21 - средство инициирования;
22 - вода;
23 - радиальный зазор между зарядом и стенкой скважины.
Устройство (фиг. 1а) содержит направляющую трубу 1, снабженную головкой 2, расположенной с одной стороны направляющей трубы 1, противоположный конец которой снабжен съемной насадкой 3 и выполнен в виде упругого расширителя 4, на внешней стороне лепестков 5 которого размещены проушины 6 с продетым в них шнуром 7. Рукав 8 собран в гофр на направляющей трубе 1, его нижняя часть завязана при помощи узла или завязок 9 (фиг. 1б), верхняя часть соединена с жестким фиксатором 10. Направляющая труба 1 с головкой 2, ручкой 11, упругим расширителем 4 с лепестками 5, проушинами 6 и шнуром 7, съемной насадкой 3 составляют съемное (многоразовое) удерживающее приспособление 12, выполненное из полимерного материала (фиг. 2). Фиксатор 10 (фиг. 3-4) состоит из имеющих форму усеченного конуса воронки 13 и стопорного элемента 14 с зубцами 15, расположенными по кромке большего и меньшего его оснований.
Внешний диаметр направляющей трубы 1 должен быть на 30-40% меньше диаметра рукава 8, а ее длина должна составлять 5% от длины рукава 8. Диаметр упругого расширителя 4 в раскрытом состоянии больше диаметра рукава 8. Диаметр съемной насадки 3 меньше диаметра рукава 8, но больше диаметра направляющей трубы 1. Стопорный элемент 14 расклинивает продетый внутрь воронки 13 фиксатора 10 рукав 8 изнутри, а зубцы 15 фиксируют рукав 8 в фиксаторе 10. Воронка 13 и стопорный элемент 14 изготавливаются из полимерного материала, толщина их стенок зависит от качества полимерного материала и прилагаемой нагрузки. Диаметр большего основания головки 2 равен диаметру большего основания стопорного элемента 14. Угол образующей боковой поверхности головки 2 равен углу образующей боковой поверхности стопорного элемента 14. Ручка 11 жестко соединена с головкой 2 и расположена внутри в верхней ее части. При применении фиксатора 10 диаметры оснований стопорного элемента 14 должны быть меньше диаметра рукава 8, при этом диаметр меньшего основания составляет 0,75 диаметра рукава 8, большего основания - 0,975-0,99, диаметр меньшего основания воронки 13 равен диаметру меньшего основания стопорного элемента 14, диаметр большего основания воронки 13 должен быть больше диаметра скважины 16.
Сборка предлагаемого устройства производится следующим образом.
Для соединения рукава 8 с фиксатором 10 край рукава 8 продевается через воронку 13, поверх стопорного элемента 14 заворачивается в стопорный элемент 14 и подворачивается под него, затем затягивается вместе с ним в воронку 13 (фиг. 5), отрезается необходимая длина рукава 8.
При загрузке рукава 8 ВВ под действием силы тяжести происходит затягивание стопорного элемента 14 в воронке 13, и зубцы 15 проникают в материал изготовления рукава, тем самым увеличивая надежность крепления рукава 8 к фиксатору 10.
Упругий расширитель 4 сжимается при помощи шнура 7, продетого через расположенные на лепестках упругого расширителя 5 проушины 6 путем его стяжки, поверх упругого расширителя 4 устанавливается съемная насадка 3 (фиг. 6а), поверх которой протягивается фиксатор 10 с закрепленным рукавом 8 и фиксируется на головке 2 (фиг. 6б). Рукав 8 собирается в гофр на направляющую трубу 1 упором в жесткий фиксатор 10 (фиг. 6в) и фиксируется упругим расширителем 4 после снятия съемной насадки 3. Нижнюю часть рукава 8 завязывают при помощи узла или завязок 9 (фиг. 6г).
Предлагаемое устройство может быть реализовано при формировании скважинного заряда с радиальным зазором между зарядом и стенками скважины следующим образом.
В пробуренную скважину 16 вставляется устройство в сборе 17 (фиг. 7а), затем при помощи зарядного шланга 18 осуществляют подачу взрывчатого вещества (ВВ) 19, при этом, благодаря весу ВВ 19 и распирающему действию упругого расширителя 4, по мере заряжания происходит плавное сползание рукава 8 с направляющей трубы 1, после зарядки определенного количества ВВ 19 в рукав 8 опускается промежуточный детонатор 20, подсоединенный к средству инициирования 21 (фиг. 7б), продолжают зарядку. После окончания зарядки вынимают зарядный шланг 18 и за ручку 11 - съемное (многоразовое) удерживающее приспособление 12 из жесткого фиксатора 10 (фиг. 7в). Затем по принятой схеме производят подрыв заряда (фиг. 7г).
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 16 вставляется устройство в сборе 17 (фиг. 8а), затем на дне данного устройства располагают промежуточный детонатор 20, подсоединенный к средству инициирования 21 и с помощью зарядного шланга 18 опускают рукав 8 с промежуточным детонатором 20 подсоединенным к средству инициирования 21 на дно скважины 16 и осуществляют подачу ВВ 19 с одновременным плавным извлечением зарядного шланга 18 из скважины 16, по мере заполнения ВВ 19 рукава 8, вода 22 выталкивается через радиальный зазор 23 между рукавом 8 и стенкой скважины 16 (фиг. 8б). После зарядки вынимают зарядный шланг 18 и за ручку 11 - съемное (многоразовое) удерживающее приспособление 12 из жесткого фиксатора 10 (фиг. 8в). Затем по принятой схеме производят подрыв заряда (фиг. 8г).
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить работоспособность устройства за счет надежной фиксации рукава и сокращения времени заряжания.