КОМБИНИРОВАННАЯ ЗАБОЙКА
COMBINED PLUG

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах на карьерах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.
Известна подвесная забойка взрывных скважин, включающая цилиндр с осевой полостью, имеющей коническое расширение в котором выполнено не менее трех продольных прорезей, а снизу в осевую полость цилиндра вставлен полый распорный конус, соединенный с канатной тягой, верхним концом закрепленной на рычаге, установленном на опорной плите, при этом канатная тяга проходит сквозь распорную трубу, закрепленную на опорной плите, и сквозь цанговый захват, а верхний конец канатной тяги соединен с серьгой с отверстиями /1/. Такая забойка взрывных скважин позволяет запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива и тем самым повысить эффективность использования энергии взрыва на дробление пород.
Недостатком такой конструкции является плохое сцепление стенок цилиндра со стенками скважины нарушенной структуры (с вывалами стенок), а также сложность конструкции с цанговым захватом.
Наиболее близким по существу решаемой задачи устройством для запирания продуктов взрыва в зарядной полости скважины является подвесная забойка, представляющая собой разрезной цилиндр с не менее чем тремя продольными прорезями и коническим расширением полости вниз от днища, снизу в полость разрезного цилиндра вставлен полый распорный конус, соединенный с канатной тягой, верхним концом закрепленной на треноге /2/.
Недостатком этого устройства, принятого за прототип заявляемому изобретению, также является плохое сцепление стенок цилиндра со стенками скважины нарушенной структуры (с вывалами стенок), что вынуждает ставить забойку на большую глубину, а также выполнение забойки из металла, что не приемлемо при погрузке горной массы на дробилку - возможна потеря забойки в горной массе и попадание ее как недробимого тела в дробилку. Кроме того, для закрепления забойки в скважине требуется специальное приспособление, что усложняет технологию производства работ.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности запирания продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения окружающей породы комбинированной забойкой, составленной из подвесной забойки и засыпной части над нею.
Поставленная задача достигается тем, что в комбинированной забойке, включающей подвесную забойку, имеющую корпус с осевой полостью, в которую снизу канатной тягой втягивается распорный конус, согласно изобретению корпус с осевой полостью выполнен в виде полого усеченного конуса из эластичного материала переменной эластичности с наибольшей эластичностью в нижней части, например из резины, распорный конус выполнен из органического материала, например из дерева или пластической массы, а сверху на подвесную забойку размещают полифракционную засыпную часть с преобладанием щебня фракции 10-20 мм в первых порциях.
На фиг.1 схематично изображена подвесная забойка после размещения в скважину на заданную глубину, на фиг.2 - подвесная забойка после перекрытия сечения скважины, на фиг.3 - комбинированная забойка в рабочем положении в скважине.
Подвесная забойка включает корпус 1 в виде полого усеченного конуса, выполненный из эластичного материала, например резины, с конической полостью 2. Стенки корпуса 1 выполнены переменной эластичности с наибольшей эластичностью в нижней части. В коническую полость 2 снизу вставляется распорный конус 3, на котором закреплена канатная тяга 4, проходящая сквозь отверстие 5 в днище 6 корпуса 1. Через отверстие 7 распорного конуса 3 и отверстие 8 в днище 6 корпуса 1 проходит проводник инициирующего импульса 9.
Комбинированная забойка работает следующим образом. На поверхности блока подвесную забойку собирают в конструктивный элемент. Для этого через отверстие 7 распорного конуса 3 и отверстие 8 в днище 6 корпуса 1 пропускают проводник инициирующего импульса 9, например детонирующий шнур или волновод системы СИНВ, а через отверстие 5 в днище 6 корпуса 1 пропускают канатную тягу 4. Распорную забойку на канатной тяге 4 опускают в скважину 10 на заданную глубину. Затем, придерживая проводник инициирующего импульса 9 и канатную тягу 4 в натянутом состоянии, подсыпают в скважину 10 небольшое количество щебня 11 фракции 10-20 мм. Куски щебня 11 заклинивают корпус 1, и при натяжении канатной тяги 4 распорный конус 3, вдвигаясь в коническую полость 2 корпуса 1, растягивает в радиальном направлении его наиболее эластичную нижнюю часть, прижимая ее к стенкам скважины 10. После этого канатная тяга 4 соединяется с поверхностной системой последующего извлечения забойки из взорванной горной массы, например канатами, автошинами и т.п., а полость скважины 10 вокруг подвесной забойки и над ней до устья заполняется мелкофракционным материалом 12, например буровым шламом, песком и т.п. Комбинированная забойка готова к работе.
После детонации заряда ВВ в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин в несколько десятков тысяч атмосфер и происходит динамический удар газов по большой поверхности распорного конуса 3, что приводит к дальнейшему вдавливанию его в корпус 1 на некоторую величину и увеличению, таким образом, распора через окружающий его шлам 12 в стенки скважины 10, что обеспечивает хорошее сцепление стенок корпуса 1 как с гладкими стенками скважины 10, так и со стенками нарушенной структуры (с вывалами стенок). Таким положение подвесной забойки остается вплоть до начала разрушения стенок скважины и прорыва части продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через трещины в разрушенном массиве. В этот момент сцепление стенок корпуса 1 с расходящимися стенками скважины 10 нарушается и подвесная забойка начинает смещаться под действием еще очень высокого давления продуктов детонации вверх по скважине 10. Засыпная часть забойки при этом уплотняется, образуя «пробку», препятствующую дальнейшему смещению подвесной забойки вверх и прорыву газов взрыва через устье скважины. Таким путем обеспечивается длительная замкнутость зарядной полости, что способствует более полному протеканию вторичных реакций в продуктах детонации и соответственно повышает энергию взрыва; это особенно важно для современных крупнодисперсных ВВ типа гранулитов и граммонитов, у которых значительная доля энергии выделяется в процессе вторичных реакций. Наличие распорной части забойки повышает сопротивляемость комбинированной забойки выталкивающему действию продуктов взрыва и позволяет уменьшить глубину размещения комбинированной забойки и снижает зону нерегулируемого дробления.
После взрыва подвесную забойку извлекают из горной массы и она готова для повторного использования. В случае необнаружения она может быть отгружена с горной массой, не представляя опасности для дробилок.
Таким образом, заявляемая комбинированная забойка позволяет надежно запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива и тем самым обеспечить решение поставленной технической задачи.
Источники информации
1. Подвесная забойка взрывных скважин: патент РФ №2285898, МПК F42D 1/08, 2006.
2. Подвесная забойка: патент РФ №2286534, МПК F42D 1/08, 2006 (прототип).