СКВАЖИННЫЙ ЗАТВОР

Полезная модель относится к устройствам для создания свободных полостей во взрывных скважинах при формировании рассредоточенных скважинных зарядов и может использоваться при проведении взрывных работ, преимущественно в горнорудной промышленности для разработки месторождений полезных ископаемых, а также в строительной промышленности при строительстве разного рода сооружений и прокладке дорог.
В рассредоточенном заряде взрывчатое вещество размещают по глубине взрывной скважины отдельными ярусами, отделенными друг от друга свободными полостями. Наличие свободных полостей между ярусами взрывчатого вещества положительно влияет на качество дробления горных пород, а их отсутствие приводит к перерасходу взрывчатого вещества, увеличению сейсмического и акустического воздействий на близлежащие объекты, а также к увеличению опасной зоны разлетания фрагментов породы. Таким образом, рассредоточенный по глубине взрывной скважины заряд имеет более высокую эффективность в сравнении со сплошным зарядом.
Формирование рассредоточенного заряда требует использования специальных устройств - скважинных затворов, которые перекрывают скважину в поперечном направлении и служат опорой для взрывчатого вещества.
Например, известен скважинный затвор состоящий из полого усеченного конуса с эластичными стенками и опоры, на которую усеченный конус установлен меньшим основанием, причем боковая стенка его выполнена гофрированной, а диаметр верхнего основания усеченного конуса равен или больше диаметра скважины [А.С. СССР №614658, МПК Е21С 37/00]
Недостатком этого затвора является возможность его деформации под действием помещенного на него взрывчатого вещества, в результате чего взрывчатое вещество может просыпаться через образовавшиеся зазоры в нижележащую свободную полость.
Известен скважинный затвор для формирования рассредоточенного заряда во взрывной скважине, выполненный в форме подвесного конуса с биконической проточкой в средней части, имеющая верхнюю часть с обратной конусностью и нижнюю часть с прямой конусностью, которая используется для его заклинивания в скважине путем подсыпки в нее нескольких порций щебня [Патент РФ №2438099 МПК F42D 1/08].
Существенным недостатком этого устройства является невозможность его использования при взрывании рудных блоков, засорение которых материалами конуса и подвесного шнура недопустимо. Полиэтилен, резина и т.д., находясь в среде инертного материала (щебня), не сгорают полностью. Кроме того, заклинивающий материал (щебень) может передавливать средства инициирования (ударно-волновую трубку, детонирующий шнур), проходящие к нижней части заряда, что может приводить к отказу нижней части заряда. Обратный конус изделия при продвижении вниз по скважине может задевать выступающие участки породы, перекашивается и заклинивается до достижения проектной глубины.
Известен другой скважинный затвор, выполненный в форме полого усеченного конуса с эластичной боковой оболочкой, верхний диаметр которого равен или превышает диаметр скважины, имеющего опору, при этом конус снабжен радиальными ребрами жесткости на которых закреплена названная эластичная боковая оболочка [Патент РФ №65135, МПК Е21С 37/00].
Этот скважинный затвор является ближайшим аналогом предлагаемого и принят за прототип полезной модели.
Недостатком прототипа является большая вероятность его деформации под действием помещенного на него взрывчатого вещества, в результате чего взрывчатое вещество может просыпаться через образовавшиеся зазоры в нижележащую свободную полость. Также проблематичным является его использование для обводненных скважин.
Полезная модель решает задачу создания скважинного затвора, обеспечивающего надежное его заклинивание в скважине и поперечное ее перекрытие, при этом он может использоваться для обводненных скважин.
Поставленная задача решается тем, что предлагается скважинный затвор, содержащий тело в форме усеченного конуса, диаметр большего основания которого не превышает поперечного размера скважины, а нижнее основание усеченного конуса снабжено упором, состоящим из двух соединенных между собой трубчатых элементов, первый из которых расположен соосно с усеченным конусом и присоединен к названному основанию, а второй элемент расположен под утлом к первому элементу и выполнен такой длины, чтобы при наклонном положении усеченного конуса в скважине он упирался в ее стенку.
Трубчатые элементы упора могут быть заполнены бетоном для утяжеления его и смешения центра тяжести.
Скважинный затвор может быть снабжен подвесом, который соединен с упором, и предназначен для закрепления его на определенной высоте в скважине путем закрепления его свободного конца на перекладине, устанавливаемой у устья скважины.
Усеченный конус может быть выполнен полым.
В стенке полого усеченного конуса могут быть выполнены отверстия для использования затвора в обводненных скважинах.
Предлагаемый скважинный затвор изображен на фиг. 1, где: 1 - перекладина, 2 - подвесной шнур, 3 - упор, 4 - усеченный конус, 5 - шнур, 6 - детонирующий шнур, 7 - взрывчатое вещество, 8 - боевик нижнего заряда.
Усеченный конус 4, может быть выполнен, например, из полиэтилена высокого давления.
Предлагаемый скважинный затвор работает согласно следующему.
Усеченный конус, имеющий диаметр большего основания, например, на 10-15 мм меньше диаметра скважины, у вершины конуса имеет 4 отверстия диаметром 3 мм для предотвращения его плавучести. Внутрянняя полость упора заполнена бетоном также для предупреждения плавучести затвора, а также для смещения центра его тяжести. Непосредственно у края усеченного конуса с противоположной стороны от упора сделан вырез для размещения средств инициирования.
К концу упора крепится подвес, например, капроновый шнур. Свободный конец шнура закрепляется на перекладине у устья скважины. Длиной шнура задается глубина установки затвора. Шнур поставляется с перекладиной, перекладины после окончания заряжания можно собирать, отрезав шнур.
Так как упор имеет значительную массу относительно конуса, то при опускании в скважину он смещается к центру скважины, перекашивает конус и тянет его под столб воды, если скважина заполнена водой.
При зарядке скважины эмульсионным взрывчатым веществом шланг зарядной машины с надетым на него полипропиленовым мешком опускается в скважину. Вместо полипропиленового мешка может использоваться отрезок полиэтиленового зарядного рукава. Наполненный мешок образует пробку, исключающую протекание взрывчатого вещества в свободную полость.
При зарядке скважины патронированным и сыпучем взрывчатым веществом мешка не требуется. Взрывчатое вещество помещается в скважину с опорой на скважинный затвор.
Заряжание скважины эмульсионным взрывчатым веществом с использованием предлагаемого устройства производят в следующей последовательности:
- устанавливают боевик 8 нижнего заряда и заполняют нижнюю часть скважины взрывчатым веществом 7 до проектного уровня, детонирующий шнур 6 фиксируют у устья скважины;
- детонирующий шнур 6 заводят в отверстие в усеченном конусе 4 и, разматывая подвесной шнур 2 с перекладины 1, опускают названный конус в скважину на всю длину подвесного шнура 2;
- перекладину 1 располагают у устья скважины;
- на шланг зарядной машины надевают мешок из полимерного материала и под давлением подают эмульсионное взрывчатое вещество 7, которое, заполняя мешок (не показан), создает надежную пробку, опираясь на усеченный конус 2, предотвращая протекание взрывчатого вещества в свободную полость и обеспечивая своим весом усилие прижатия упора в стенку скважины;
- устанавливают боевик верхней части заряда;
- при зарядке блоков, не допускающих засорения, отрезают подвесной шнур 2 и удаляют перекладину 1.
Описанное устройство также может применяться для создания воздушных промежутков при использовании сыпучих взрывчатых веществ.
Размещение таким образом заряда и надежное формирование свободной полости в скважине позволяет достичь качественной проработки верхней части уступа.
Величина свободной полости определяется длиной подвесного шнура и может регулироваться как непосредственно на месте проведения зарядки скважины, так и при изготовлении затвора. Наличие свободной полости во взрывной скважине позволяет снизить расход взрывчатого вещества при сохранении качества проработки подошвы уступа, т.к. давление газов порядка 50000 атмосфер оказывает воздействие на взрываемый массив через свободную полость.
Таким образом, описанный скважинный затвор обеспечивает надежное перекрытие скважины для формирования рассредоточенного заряда и может применяться в обводненных скважинах.