Устройство для заряжания скважин

Полезная модель относится к добывающим отраслям промышленности и может использоваться предприятиями, ведущими буровзрывные работы.
Известен патрон взрывчатого вещества (RU 92527, F42D 1/08, опубл. 20.03.2010 г.). Патрон содержит тканевый рукав с герметичным нижним торцом и размещенным с закрепленным внутри него шлангом зарядной машины. Рукав заполняют эмульсионным промышленным взрывчатым веществом. При этом длина рукава равна длине колонки формируемого патрона, рукав выполнен из тканого полотна путем сшивания его боковых срезов по длине с закреплением в шве через равные промежутки, величиной не менее четырех диаметров рукава одного или двух отрезков тесьмы, длиной не менее четырех диаметров зарядного шланга, а закрепление рукава на зарядном шланге зарядной машины выполнено путем стягивания отрезков тесьмы в обхват зарядного шланга зарядной машины.
Недостатком известного патрона является выполнение условия равенства диаметра рукава диаметру скважины, что исключает возможность управления высотой колонки взрывчатого вещества в скважине и заданного дробления взрываемой породы в зоне забойки снижает эффективность взрыва
Известно так же, устройство для заряжания скважин «Рукав зарядный универсальный» (евразийский патент 027549, F42D 1/08, опубл. 31.08.2017 г.). Рукав зарядный универсальный, включающий заряд взрывчатого вещества, размещенный в эластичной оболочке, детонаторы, стопорное кольцо. При этом рукав содержит крышку, соединенную со стопорным кольцом и две части - забоечную и зарядную, забоечная часть имеет диаметр, равный диаметру скважины, а зарядная часть имеет ограничители рукава, причем диаметр зарядной части менее диаметра скважины и определяется при заданном соотношении Dp/Dc в диапазоне от 0,564 до 0,9, где Dp - диаметр зарядной части рукава; Dc - диаметр скважины.
К недостаткам указанного прототипа следует отнести:
- громоздкость и сложность эксплуатации (в случае зарядки большого количества скважин);
- трудоемкость в утилизации забоечной части изделия (на некоторых предприятиях их вручную обрезают и утилизируют, если они неутилизированные во время взрыва, то части изделий приводят к разубоживанию конечного продукта, то есть качество выпускаемого продукта будет несоответствующим);
- высокая степень вероятности обрыва зарядной части рукава от забоечной, в случае если длина изделия меньше и глубины скважины.
Известно устройство для заряжания обводненных скважин (SU 737626, E21C 37/00, опубл. 05.06.1980 г.). Известное устройство включает установленную на подставке кассету, в которой находится гидроизоляционный рукав и зарядный шланг.
Рукав для заряжания скважин взрывчатым веществом (ВВ) по данному известному источнику содержит подлежащую опусканию в скважину эластичную оболочку, заглушенную с одного конца и закрепленную другим концом на гильзе в виде втулки, подлежащей размещению в устье скважины и выполненной с продольным отверстием для пропускания зарядного шланга в полость оболочки.
Это решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Недостатком данного решения является то, что сборка рукава производится непосредственно по месту расположения скважины и требует затраты времени для того, чтобы закрепить опорную систему, прикрепить к ней гильзу, а к гильзе - оболочку (оболочка заводится на гильзу и перевязывается, чтобы ее зафиксировать). После этого оболочку опускают в скважину и подают раствор ВВ через пропущенный в оболочку зарядный шланг. При подаче раствора ВВ происходит его падение на дно оболочки, заполнение ее, приводящее к расширению оболочки и ее опиранию на стенку скважины. В реальности при использовании этого решения возникают проблемы следующего характера. Во-первых, оболочка выполнена по размеру скважины, что при заполнении оболочки может привести к ее распиранию на части высоты стенки, не давая оболочке упасть на дно скважины и полностью вытянуться. При таком исполнении по поперечному размеру оболочка при заполнении может быть повреждена об острые выступы грунта на стенке скважины, то приведет к утечке ВВ через разрыв. Из-за некачественного закрепления оболочки на гильзе последняя под весом раствора может соскочить с гильзы.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности крепления оболочки на гильзе и обеспечении подторможенного ее сползания с гильзы в полость скважины под постепенно растущим весом заполняемого раствора.
Указанный технический результат достигается тем, что в складном комбинированном рукаве для заряжания скважин взрывчатым веществом, содержащем подлежащую опусканию в скважину оболочку, заглушенную с одного конца и закрепленную другим концом на гильзе в виде втулки, подлежащей размещению в устье скважины и выполненной с продольным отверстием для пропускания зарядного шланга в полость оболочки, оболочка выполнена из эластичного материала, гильза в виде втулки выполнена из экологически чистой прессованной бумаги и удлиненной для размещения на ее наружной поверхности натянутой и сложенной в гармошку оболочки и обеспечения функции торможения при расправлении оболочки во время ее заполнения взрывчатым веществом, при этом к верхней части гильзы прикреплен крепежный элемент в виде гибкой тяги для прикрепления в состоянии подвеса гильзы в виде втулки к конструкции очистки зарядного шланга машины подачи взрывчатого вещества
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 изображена конструкция складного рукава для заряжания скважин взрывчатым веществом, помещенного в скважину;
фиг. 2 - положение в гармошку оболочки на бумажной гильзе.
Согласно настоящей полезной модели предлагается новая конструкция рукава, который поступает на место укладки в скважину 1 в собранном виде, то есть выполнен складным. Предлагаемая конструкция (фиг. 1) складного рукава (далее по тексту - рукав) включает в себя гильзу 2, эластичную оболочку 3, крепежный элемент 4 в виде гибкой тяги (лямка-крепеж). Оригинальная сборка рукава не включает в себя громоздкие дорогостоящие детали и позволяет изделию держать заданную форму, исключая возможность саморасправления.
Гильза 2 служит несущей конструкцией заряда. На ней собирается и крепится эластичный материал рукава и крепежный элемент 4. Так же она выполняет функцию ручного тормоза при расправлении рукава в скважине во время прохождения через нее зарядного шланга 5 смесительно-зарядной машины. Материал изготовления гильзы - экологически чистая прессованная бумага, не требующая утилизации во время и после зарядки скважин ВВ.
Эластичная оболочка 3 рукава изготавливается в различном исполнении. Она может быть как герметичной, гидроизолирующей, так не обладать этими свойствами. Одним из главных свойств материала - это эластичность, т.е. растяжимость, гибкость, упругость. Используются различные варианты тканных и нетканых оболочек (с включением различных добавок и без них): полипропилен, полиэтилен, тканевое полотно и прочие подобные материалы. Поэтому рукав может быть применен как в условиях обводненных скважин, так и сухих, использован для заряжания в него как водоустойчивых эмульсионных ВВ (или других аналогичных типов водосодержащих ВВ), так и различных типов сыпучих ВВ. В зависимости от условий применения, степени обводненности скважин рукав может быть изготовлен из различного типа тканей, обладающих как гидроизолирующими свойствами, так и не гидрофобных, что существенно влияет на стоимость готовых изделий.
Кроме того, для удобства эксплуатации верхний конец эластичного материала рукава закрепляется на гильзе 2, для исключения возможности схода после его заполнения.
Крепежный элемент 4 (лямка-крепеж) - это верхний элемент рукава, закрепленный через внутреннее отверстие гильзы 2 и выполняющий роль фиксатора изделия на устройстве 6 очистки зарядного шланга смесительно-зарядной машины (или другом удобном устройства). Основной целью этого элемента 4 является удобство эксплуатации и исключение возможности срыва рукава в скважину во время зарядки ВВ. Изготавливается элемент 4 из шпагата, ленточных веревок и других подобных изделий. Длина лямки-крепежа производится согласно заданным требованиям, в случае необходимости может самостоятельно регулироваться.
Оригинальная сборка рукава осуществляется следующим способом: эластичная оболочка протягивается через гильзу изделия и выворачивается материалом наружу, затем закрепляется на гильзе. Далее эластичная оболочка натягивается на гильзу рукава наружной стороной материала. После, конец эластичной оболочка завязывается определенным способом (внутренней стороной) и фиксируется в гильзе. На гильзе оболочка находится в состоянии гармошки. Собранный таким образом рукав не включает в себя громоздкие дорогостоящие детали, позволяет изделию держать заданную форму, исключая возможность его саморасправления (фиг. 2).
По заявке потребителя рукав может изготавливаться различного диаметра, длины и комбинации материалов.
На место укладки рукав поступает в собранном виде, то есть оболочка собрана в гармошку на гильзе 2 (фиг. 2). Особенностью такой сборки является удобство применения, в полость гильзы укладывают шашку-детонатор 7 и выводят наружу шнур 8 питания или поджига.
Сборку подвешивают гибкой тягой или гибкими тягами к устройству 6 очистки зарядного шланга смесительно-зарядной машины и опускают в устье скважины или держат ее над этим устьем. Далее пропускают зарядный шланг 5 через отверстие гильзы и начинают подавать раствор ВВ. По мере утяжеления оболочка начинает опускаться, распрямляя по очереди складки гармошки. Так как оболочка эластичная, то она начинает тянуться в направлении дна скважины, при этом ее наружный поперечный размер уменьшается, что позволяет оболочке утапливаться в полость скважины без контакта со стенкой последней. Распрямление гармошки происходит постепенно, так как между наружной поверхностью бумажной гильзы и стенкой оболочки создано высокое трение из-за применения бумаги прессованной как материала и упругого натяжения оболочки. Поэтому распрямление каждой складки происходит в момент достижения поданного объема очередной порции раствора ВВ в полость оболочки, вес которой больше силы адгезии между материалом оболочки и гильзы. При достижении дна скважины растяжение по длине прекращается и начинается утолщение оболочки по поперечному размеру до упора в стенку скважины (режим фиксации оболочки в скважине).
Данный пример распрямления оболочки не является единственным. Возможны примеры распрямления гармошки оболочки до начала подачи раствора. Эти режимы определены разной степенью адгезии между материалом оболочки и гильзы.
Формирование колонки заряда в скважине с использованием рукава может осуществляться несколькими способами:
- за счет массы шашки-детонатора 7, которая кладется в внутрь оболочки и под собственной массой опускает и расправляет рукав в скважине. Далее зарядный шланг смесительно-зарядной машины через горловину гильзы погружают на нужную глубину и подают необходимое количество заряда. После зарядки скважины верхнюю часть рукава оставляют на поверхности, закрепив ее подручными материалами, или оставляют в самой скважине.
- за счет массы загружаемого ВВ. Предварительно шашку-детонатор опускают на нужную глубину скважины. Зарядный шланг через горловину гильзы погружают в рукав, закрепляют рукав при помощи лямки-крепежа на устройстве очистки зарядного шланга смесительно-зарядной машины (или другом удобном устройстве) и подают небольшое количество ВВ. Рукав начнет распрямляться по скважине. Далее зарядный шланг погружают на нужную глубину и подают необходимое количество заряда. После зарядки скважины верхнюю часть рукава оставляют на поверхности, закрепив ее подручными материалами, или оставляют в самой скважине.
- за счет погружения зарядного шланга смесительно-зарядной машины в скважину вместе с рукавом. Предварительно шашку-детонатор опускают на нужную глубину скважины. Затем зарядный шланг через горловину гильзы погружают в рукав, закрепляют рукав при помощи лямки-крепежа на устройстве очистки зарядного шланга смесительно-зарядной машины (или другом удобном устройстве), а так же специалист по обслуживанию смесительно-зарядной машины может держать его в руках и вести контроль за расправлением в скважине. Далее зарядный шланг погружают на нужную глубину и подают необходимое количество заряда. После зарядки скважины верхнюю часть рукава оставляют на поверхности, закрепив ее подручными материалами, или оставляют в самой скважине.
Длина рукава в скважине принимается больше высоты колонки заряда ВВ и может быть больше глубины скважины (по требованию заказчика). Кроме того, в целях требования и удобства эксплуатации верхний конец гидроизолирующего рукава закрепляют на гильзе, для исключения возможности схода после его заполнения.