КОМБИНИРОВАННАЯ РАСПОРНО-ЗАСЫПНАЯ ЗАБОЙКА
COMBINED EXPANSION-FILL 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 заявляемого изобретения, 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 неприемлемо при погрузке горной массы на дробилку - возможна потеря забойки в горной массе и попадание ее как недробимого тела в дробилку.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности взрывного дробления горных пород за счет запирания продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения окружающей породы комбинированной распорно-засыпной забойкой, составленной из распорной подвесной забойки и засыпной части над нею.
Поставленная задача достигается тем, что в комбинированной распорно-засыпной забойке, включающей подвесную забойку, например в виде разрезного цилиндра с не менее чем тремя продольными прорезями и коническим расширением полости вниз от днища, в полость которого снизу вставлен распорный конус, соединенный с канатной тягой, согласно изобретению разрезной цилиндр и распорный конус выполнены из органического материала, например цилиндр из резинокордовой ленты или пластической массы, распорный конус - из дерева или пластической массы, а сверху над распорной забойкой размещают засыпную часть, например из бурового шлама.
На чертеже схематично изображена комбинированная распорно-засыпная забойка в рабочем положении в скважине.
Подвесная забойка комбинированной распорно-засыпной забойки выполняется из органического материала, например резины, дерева, пластической массы и т.п., и включает разрезной цилиндр 1, разрезанный вдоль не менее чем на три одинаковые части, с полостью 2, в которую снизу вставляется распорный конус 3 с отверстием 4, соединенный рым-болтом 5 с канатной тягой 6. Канатная тяга 6 проходит сквозь отверстие 7 в днище разрезного цилиндра 1. Через отверстие 4 распорного конуса 3 и отверстие 8 днища разрезного цилиндра 1 проходит проводник инициирующего импульса 9. На днище разрезного цилиндра 1 установлены ручки 10 для его переноски.
Комбинированная распорно-засыпная забойка работает следующим образом. На поверхности блока забойку собирают в конструктивный элемент. Для этого через отверстие 4 распорного конуса 3 и отверстие 8 днища разрезного цилиндра 1 пропускают проводник инициирующего импульса 9, например детонирующий шнур или волновод системы СИНВ, а через отверстие 7 в днище разрезного цилиндра 1 пропускают канатную тягу 6. После этого распорный конус 3 опускают в скважину 11 на заданную глубину на канатной тяге 6. Затем разрезной цилиндр 1 за ручки 10 сбрасывают в скважину 11, придерживая канатную тягу 6 и проводник инициирующего импульса 9 в натянутом состоянии. Разрезной цилиндр 1, двигаясь с ускорением, надвигается на распорный конус 3, неподвижно подвешенный на канатной тяге 6, при этом нижняя часть разрезного цилиндра 1 расходится и плотно прижимается к стенкам скважины 11. После этого канатная тяга 6 соединяется с поверхностной системой последующего извлечения забойки из взорванной горной массы, например канатами, автошинами и т.п., а полость скважины 11 над подвесной забойкой заполняется сыпучим забоечным материалом, например буровым шламом, и комбинированная распорно-засыпная 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 цилиндр 1 на некоторую величину и увеличению, таким образом, распора в стенки скважины. 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 разрезного цилиндра 1 с расходящимися стенками скважины 11 нарушается, и подвесная забойка начинает смещаться под действием еще очень высокого давления продуктов детонации вверх по скважине 11. 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.
После взрыва подвесную забойку извлекают из горной массы, и она готова для повторного использования. В случае не обнаружения она может быть отгружена с горной массой, не представляя опасности для дробилок.
Таким образом, заявляемая комбинированная распорно-засыпная забойка позволяет запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива и тем самым повысить эффективность использования энергии взрыва на дробление пород.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки
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).