КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ФИКСАЦИИ И УСТАНОВКИ ПАТРОНОВ-БОЕВИКОВ И ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ДЕТОНАТОРОВ ВО ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИНАХ

Полезная модель относится к взрывному делу, в частности к средствам прямого инициирования зарядов взрывчатых веществ.
Известен заряд взрывчатого вещества в обводненной скважине, размещенный в пакете (патент 2058012 C1, 10.04.1996), содержащий водонепроницаемую многослойную оболочку, выполненную в виде цилиндрической гильзы, наружная поверхность которой пропитана водоотталкивающей смесью, слои плотной бумаги, образующие гильзу, склеены между собой, а донная часть гильзы выполнена в виде металлического колпачка.
Недостатком известного устройства является низкое качество и точность изготовления, а также опасность при его использовании для взрывных работ.
Известно устройство заряда для скважин (патент RU 65204 U1, 27.07.2007), содержащее заряд для взрыва в скважине, размещенный в корпусе, выполненном в виде якорного устройства, состоящего из двух или более раздельных щечек, являющихся стенками корпуса, жестко связанных с верхними концами двух или более планок-плечей, нижние концы которых связаны между собой посредством якорного замка, который в свою очередь связан с размещенным в корпусе зарядом, корпус выполнен из пластика, нижние концы планок-плечей связаны между собой якорным замком в виде шарнира, связывающим нижние концы планок-плечей, выполненным сквозным в виде полого цилиндра, раздельные щечки выполнены в виде дугообразных пластин или в виде вертикально сориентированной, разрезанной мнимой вертикальной плоскостью на две половины пластиковой трубы, причем заряд устанавливается с зазором относительно стенок корпуса и связан с якорным замком, выполненным в виде шарнира, посредством металлической проволоки.
Недостатком известного технического решения является сложность конструкции и сложность установки в скважине за счет распора якорного замка.
Известно средство инициирования зарядов промышленных взрывчатых веществ (патент SU 1782104 A1, 26.04.1990), в котором предложен промежуточный детонатор заряда для дробления негабарита, включающий полиэтиленовый корпус под взрывчатое вещество в форме стакана, с размещенными на наружной поверхности дна стакана стойками, обращенными друг к другу и образующими частично заглубленное в дно гнездо под капсюль-детонатор и щель под детонирующий шнур, где после установки заряда через щель вводят детонирующий шнур или в гнездо вставляют капсюль-детонатор.
Недостатком известного технического решения является сложность конструкции и невозможность его фиксации в скважине.
Известен контейнер для фиксации и установки патронов-боевиков и промежуточных детонаторов во взрывных скважинах (патент RU 166074 U1, 10.11.2016, бюл. №31), содержащий цилиндрический корпус, выполненный с крышкой и хвостовиком, размещенный в корпусе заряд взрывчатого вещества, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде нескольких входящих друг в друга цилиндрических полых размерных вставок с упорами, хвостовиком, выполненным в виде полого направляющего конуса с конусообразным полым переходом на размерную вставку, крышка выполнена в виде центрирующего патрона из жестко закрепленных на основании с лепестками и расположенных на одной оси усеченных полых конусов разного диаметра, при этом размерные вставки, конический переход хвостовика и большой усеченный полый конус центрирующего патрона имеют внутренний диаметр D больше внешнего диаметра патрона взрывчатого вещества, причем все данные элементы контейнера выполнены с возможностью разъемного соединения в направлении от хвостовика, а число n размерных вставок принимают по длине патрона взрывчатого вещества.
Недостатком данного изобретения является вероятность повреждения проводов или волноводов средств инициирования при установке в скважину из-за их трения между корпусом контейнера и стенкой скважины, а также невозможность извлечения контейнера при застревании.
Известен контейнер для фиксации и установки патронов-боевиков и промежуточных детонаторов во взрывных скважинах, принятый за прототип (патент RU 165858 U1, 10.11.2016, Бюл. №31), содержащий цилиндрический корпус, выполненный с крышкой и хвостовиком, размещенный в корпусе заряд взрывчатого вещества, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде нескольких входящих друг в друга цилиндрических полых размерных вставок с упорами, хвостовиком, выполненным в виде полого направляющего конуса с конусообразным полым переходом на размерную вставку, крышка выполнена в виде центрирующего патрона из жестко закрепленных на основании с лепестками и расположенных на одной оси усеченных полых конусов разного диаметра с проточками цилиндрической формы, причем в крышку с помощью полого конусообразного переходника с упором и усиливающим кольцом входит полый распорный элемент в виде тела вращения с упорным кольцом и секторными лепестками, расположенными под углом не более 45° к телу распорного элемента, причем внутренний диаметр d полого распорного элемента больше внешнего диаметра зарядного шланга, при этом размерные вставки, конусообразный переход хвостовика и большой усеченный полый конус центрирующего патрона имеют внутренний диаметр D больше внешнего диаметра патрона взрывчатого вещества, причем все данные элементы контейнера выполнены с возможностью разъемного соединения, число n размерных вставок принимают пропорциональным длине патрона взрывчатого вещества.
Недостатком данного изобретения является вероятность повреждения проводов или волноводов средств инициирования при установке в скважину из-за их трения между корпусом контейнера и стенкой скважины, а также невозможность извлечения контейнера при застревании.
Техническим результатом полезной модели является исключения повреждения проводов или волноводов средств инициирования при установке в скважину за счет исключения трения между корпусом контейнера и стенкой скважины, а также возможность извлечения контейнера при застревании.
Технический результат достигается тем, что в контейнере для фиксации и установки патронов-боевиков и промежуточных детонаторов во взрывных скважинах, содержащем цилиндрический корпус, выполненный с крышкой и хвостовиком, размещенный в корпусе заряд взрывчатого вещества, корпус выполнен в виде нескольких входящих друг в друга цилиндрических полых размерных вставок с упорами, хвостовиком, выполненным в виде полого направляющего конуса с конусообразным полым переходом на размерную вставку, крышка выполнена в виде центрирующего патрона из жестко закрепленных на основании лепестков и расположенных на одной оси усеченных полых конусов разного диаметра с проточками цилиндрической формы, причем в крышку с помощью полого конусообразного переходника с упором и усиливающим кольцом входит полый распорный элемент в виде тела вращения с упорным кольцом и секторными лепестками, расположенными под углом к телу распорного элемента, причем внутренний диаметр d полого распорного элемента больше внешнего диаметра зарядного шланга, при этом размерные вставки, конусообразный переход хвостовика и большой усеченный полый конус центрирующего патрона имеют внутренний диаметр D больше внешнего диаметра патрона взрывчатого вещества, причем все данные элементы контейнера выполнены с возможностью разъемного соединения, число n размерных вставок принимают пропорциональным длине патрона взрывчатого вещества согласно изобретению в основании центрирующего патрона с лепестками, расположенными к нему под углом 90°, выполнены сквозные отверстия для пропуска детонаторов и проводов или волноводов средств инициирования, а каждый секторный лепесток полого распорного элемента снабжен отверстием для пропуска провода или волновода средств инициирования, при этом секторные лепестки расположены под углом более 45° к телу распорного элемента, а для изготовления лепестков и размерных вставок используют хрупкий материал.
Контейнер для фиксации и установки патронов-боевиков и промежуточных детонаторов во взрывных скважинах поясняется рисунками, где
на фиг. 1 показан хвостовик в виде направляющего конуса с конусообразный переходом, вид сбоку (А), разрез хвостовика по линии Б-Б, вид по стрелке В и изометрическая проекция (С);
на фиг. 2 показан корпус в виде размерной вставки, вид сбоку (А), разрез размерной вставки по линии Б-Б, вид по стрелке В и изометрическая проекция (С);
на фиг. 3 показан центрирующий патрон с лепестками, вид сбоку (А), разрез размерной вставки по линии Б-Б, вид по стрелке В и изометрическая проекция (С);
на фиг. 4 показан полый конусообразный переходник с упором и усиливающим кольцом, вид сбоку (А), разрез по линии Б-Б, вид по стрелке В и изометрическая проекция (С);
на фиг. 5 показан полый распорный элемент в виде тела вращения с упорным кольцом и секторными лепестками, расположенными под углом к телу распорного элемента, вид сбоку (А), разрез по линии Б-Б, вид по стрелке В и изометрическая проекция (С);
на фиг. 6 показан собранный контейнер со всеми элементами, вид сбоку (А), разрез по линии Б-Б и изометрическая проекция (С), где
1 - размерная вставка с упором 9, при вставке нескольких размерных вставок друг в друга образуется корпус контейнера с возможностью соединения с хвостовиком 2 и центрирующим патроном 3;
2 - хвостовик в виде направляющего конуса 11 с конусообразным переходом 12, выполненный с возможностью одевания на размерную вставку 1;
3 - центрирующий патрон с лепестками 5, расположенными к нему под углом 90°, что облегчает их излом при необходимости извлечения контейнера;
4 - патрон-боевик или промежуточный детонатор;
5 - лепестки центрирующего патрона 3;
6 - основание центрирующего патрона 3 с жестко закрепленными лепестками 5 и расположенными на одной оси усеченными полыми конусами 7 и 8 разного диаметра с внутренними проточками цилиндрической формы;
7 - меньший усеченный конус с внутренним диаметром d больше внешнего диаметра зарядного шланга;
8 - большой усеченный полый конус центрирующего патрона 3;
9 - упор на размерной вставке 1 для хвостовика 2 и соседних размерных вставок 1;
10 - зарядный шланг смесительно-зарядной машины;
11 - направляющий конус хвостовика 2;
12 - конусообразный переход от направляющего конуса хвостовика 2 к корпусу 1;
13 - конусообразный переходник с упором 14 и усиливающим кольцом 15;
14 - упор конусообразного переходника 13;
15 - усиливающее кольцо конусообразного переходника 13;
16 - полый распорный элемент в виде тела вращения с упорным кольцом с секторными лепестками;
17 - секторные лепестки полого распорного элемента 16 с отверстиями 19 для пропуска волноводов или проводов средств инициирования 21;
18 - упорное кольцо полого распорного элемента 16;
19 - отверстия под волноводы или провода 21 в полом распорном элементе 16;
20 - сквозные отверстия для пропуска детонаторов и проводов или волноводов средств инициирования в основании 6 центрирующего патрона 3 с лепестками 5, расположенными к нему под углом 90°;
21 - волноводы или провода средств инициирования;
L - внутренняя длина контейнера, образованная из размерных вставок 1, равная или большая длины заряда взрывчатого вещества, м;
d - внутренний диаметр меньшего усеченного конуса 7, принимаемый больше внешнего диаметра зарядного шланга 10, м;
вн
D - внешний диаметр контейнера, меньший диаметра шпура или скважины, м;
D - внутренний диаметр контейнера (включая внутренние диаметры размерных вставок 1, хвостовика 2 и центрирующего патрона 3), больший внешнего диаметра патрона-боевика 4 - заряда взрывчатого вещества, м.
Контейнер для фиксации и установки патронов-боевиков и промежуточных детонаторов во взрывных скважинах предназначен для установки с одновременной фиксацией в нужных отметках средств инициирования эмульсионных взрывчатых веществ с возможностью заряжания восходящих шпуров и скважин. Наиболее эффективным представляется использование для обратного инициирования зарядов взрывчатых веществ.
вн
Контейнер для фиксации и установки патронов-боевиков и промежуточных детонаторов во взрывных скважинах содержит следующие основные элементы. Размерная вставка 1 выполнена с возможностью вставки элементов друг в друга и фиксации с помощью упоров 9. Несколько вставленных друг в друга размерных вставок 1 образуют корпус контейнера с возможностью вставки и фиксации на нем хвостовика 2 в виде направляющего конуса 11 с полым конусообразным переходом 12. Выполнение корпуса контейнера в виде нескольких размерных вставок 1 позволяет оперативно регулировать массу патрона-боевика или промежуточного детонатора 4 за счет изменения линейных размеров. При необходимости берут больше размерных вставок 1 для создания большей внутренней длины L контейнера, м. При этом число n размерных вставок пропорционально длине патрона взрывчатого вещества. Хвостовик 2 выполняют с возможностью надевания на упор 9 размерной вставки 1. Центрирующий патрон 3 выполняют с лепестками 5, закрепленными на основании 6. Сквозные отверстия 20 для пропуска детонаторов и проводов или волноводов средств инициирования выполняют в основании 6 центрирующего патрона 3 с лепестками 5, расположенными к нему под углом 90°, что позволяет исключить их повреждение при подаче собранного контейнера в скважину из-за трения в зазоре между стенками скважинами и контейнером. Также на основании 6 жестко закрепляют расположенные на одной оси усеченные полые конуса 8 и 7 разного диаметра с внутренними проточками цилиндрической формы. Большой усеченный полый конус 8 центрирующего патрона 3 выполнен с возможностью вставки в размерную вставку 1 за счет его конусности. Меньший усеченный конус 7 выполнен с внутренним диаметром, большим диаметра переходника 13 с возможностью вставки до достижения упора 14. Полый конусообразный переходник 13 выполнен с возможностью вставки внутрь полого упора 14 меньшего цилиндра распорного элемента 16. На упоре 13 выполнено упорное кольцо 15, повышающее прочность данного элемента. Полый распорный элемент 16 выполнен в виде тела вращения с упорным кольцом 18 и секторными лепестками 17. Лепестки 17 расположены под углом более 45° к телу распорного элемента 16 для возможности их излома при необходимости извлечения контейнера из скважины, например при застревании в скважине. Размеры и толщину лепестков 17 принимают исходя из планируемой нагрузки столба взрывчатого вещества на собранный контейнер. В каждом лепестке 17 выполняют отверстия под волноводы или провода средств инициирования 21, что позволяет исключить их повреждение при подаче собранного контейнера в скважину из-за трения в зазоре между стенками скважинами и контейнером. Внутренний диаметр d полого распорного элемента 16 больше внешнего диаметра зарядного шланга 10 для обеспечения возможности одевания на зарядный шланг 10. Внутреннюю длину контейнера L, м принимают равной или большей длины заряда взрывчатого вещества, например патронированного, используемого в качестве патрона-боевика или промежуточного детонатора 4. Внутренний диаметр d меньшего усеченного конуса 7, принимают больше внешнего диаметра зарядного шланга 10 для обеспечения возможности надевания на шланг 10. Внешний диаметр D контейнера, принимают меньше диаметра шпура или скважины, м, для обеспечения возможности вставки контейнера в данные горные выработки. Зазоры между стенками шпура или скважины и контейнером принимают исходя из условия обеспечения надежной фиксации контейнера с помощью лепестков 5 центрирующего патрона 3, а также секторных лепестков 17 распорного элемента 16. При необходимости между лепестками распорного элемента 16 могут быть предусмотрены тонкие перегородки (условно не показаны). Также в распорном элементе 16 может быть предусмотрено отверстие 19 под волновод. Наличие данного отверстия 19 позволит исключить вероятность деформации волновода при размещении контейнера в скважине. Данные перегородки повышают общую жесткость элемента и увеличивают несущую способность. Зазор, число лепестков 5 и 17, их толщину и ширину определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или аналитическим способами. Внутренний диаметр D элементов контейнера принимают большим внешнего диаметра заряда взрывчатого вещества, используемого в качестве патрона-боевика 4, предназначенного для инициирования основного заряда, м. (размерная вставка 1, конусообразный переход 12 хвостовика 2 и большой усеченный полый конус 8 центрирующего патрона 3 имеют внутренний диаметр D больше внешнего диаметра патрона взрывчатого вещества). Все данные элементы контейнера выполнены с возможностью разъемного соединения в направлении от хвостовика 2. В качестве материалов для изготовления центрирующего патрона 3 возможно использование смеси полиэтилена низкого давления и полиэтилена высокого давления. Толщину стенок всех элементов контейнера принимают исходя из прочностных характеристик материалов, используемых для изготовления элементов. Одним из ключевых условий данного решения является сохранность взрывчатого вещества патрона-боевика 4 при его перемещении в контейнере по скважине с последующей корректной и надежной фиксацией. Размерная вставка 1 и центрирующий патрон 3 могут быть изготовлены из полипропилена марки 21-012. Данные материалы обладают наилучшими характеристиками с позиции цена-качество. При изготовлении всех деталей контейнера допускается коробление деталей не более 2%, что обеспечит надежную фиксацию деталей друг относительно друга. Пропорции смешивания полипропилена разной плотности принимают исходя из условия соблюдения достаточной хрупкости материала, позволяющей разрушить всю конструкции с помощью зарядного шланга 10 смесительно-зарядной машины. Это позволить при застревании извлекать контейнер со взрывчатым веществом.
Контейнер для фиксации и установки патронов-боевиков и промежуточных детонаторов во взрывных скважинах работает следующим образом.
вн
Перед подачей зарядного шланга 10 смесительно-зарядной машины в шпур или скважину производят сборку контейнера. Для этого берут необходимое число n размерных вставок 1, вставляют друг в друга, затем надевают хвостовик 2 в виде направляющего конуса 11 с конусообразным полым переходом 12 до момента достижения упора 9. В полученную полость помещают патрон-боевик или промежуточный детонатор 4 с введенными средствами инициирования (условно не показано). Патрон-боевик 4 фиксируют внутри контейнера с помощью центрирующего патрона 3 путем вставки его в крайнюю размерную вставку 1. Через сквозные отверстия 20 в основании 6 центрирующего патрона 3 с лепестками 5, расположенными к нему под углом 90° пропускают детонаторы и провода или волноводы 21 средств инициирования. Также волноводы или провода 21 пропускают через одно из отверстий 19 для волновода и протягивают волновод или провод 21 сквозь данное отверстие 19 при сборке в одном из секторных лепестков 17. Наличие отверстия 19 в каждом лепестке 17 позволяет ускорить сборку, а также экономить материал при изготовлении деталей контейнера. Затем надевают собранный контейнер с размещенным внутри него патроном-боевиком 4 с помощью конусообразного переходника 13 на полый распорный элемент 16. Затем собранный контейнер с помощью узкой части полого распорного элемента 16 надевают на зарядный шланг 10 смесительно-зарядной машины. Зазор между внутренними стенками меньшего усеченного конуса распорного элемента 16 и шлангом 10 принимают исходя из условия надежного удержания контейнера на зарядном шланге 10 при проталкивании по скважине. Это определяют экспериментальным путем. Затем подают собранный контейнер с помощью зарядного шланга 10 в шпур или скважину до достижения им необходимого интервала высотных отметок, предусмотренных параметрами буровзрывных работ. При подаче тщательно следят за целостностью волновода и равномерным продвижением контейнера по скважине или шпуру. За счет того, что внешний диаметр D контейнера, принимают меньше диаметра шпура или скважины достигается беспрепятственное перемещение контейнера до заданного высотного интервала. При наличии препятствий направляющий конус 11 хвостовика 2 способствует их успешному преодолению за счет возможности выбора направления при точечном контакте с препятствием и соскальзыванием с него. После достижения требуемого интервала высот зарядный шланг 10 извлекают, а контейнер жестко закрепляется в скважине за счет распора и деформации лепестков 5 и секторных лепестков 17. При установке промежуточного детонатора контейнер устанавливают на нужной отметке, после чего зарядку продолжают.
Контейнер для фиксации и установки патронов-боевиков и промежуточных детонаторов во взрывных скважинах обеспечивает следующие преимущества:
исключение повреждения проводов или волноводов средств инициирования при установке в скважину за счет исключения трения между корпусом контейнера и стенкой скважины;
возможность извлечения контейнера при застревании;
упрощение установки устройства в скважине.