Распорная забойка

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород. Распорная забойка представляет собой разрезной цилиндр с не менее чем тремя продольными прорезями и коническим расширением полости вниз от днища, которое соединено с опорным кольцом через распорную трубу. Снизу в разрезной цилиндр вставлена распорная полая пробка, состоящая из конической и цилиндрической частей с не менее чем тремя продольными прорезями, снабженная трубчатой тягой с резьбой на верхнем конце, свободно проходящей через отверстия в цилиндре и опорном кольце. Предлагаемая распорная забойка позволяет запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива и тем самым повысить эффективность использования энергии взрыва на дробление породы. 2 ил.

 

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих щадящие, в том числе под укрытием, взрывные работы в скальных массивах горных пород на дневной поверхности.

Известен целый ряд конструкций запирающих забоек в виде пластмассовых пробок, деревянных и бетонных клиньев /1/. Основным их недостатком является сложность применения и невозможность повторного использования.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности взрывного дробления горных пород за счет длительного запирания продуктов детонации в зарядной полости металлической забойкой до момента полного разрушения окружающей породы.

Поставленная задача достигается применением распорной забойки, представляющей собой разрезной цилиндр с не менее чем тремя продольными прорезями и коническим расширением полости вниз от днища, которое соединено с опорным кольцом через распорную трубу, снизу в разрезной цилиндр вставлена распорная полая пробка, состоящая из конической и цилиндрической частей с не менее чем тремя продольными прорезями, снабженная трубчатой тягой с резьбой на верхнем конце, свободно проходящей через отверстия в днище разрезного цилиндре и опорном кольце.

На фиг.1 схематично изображена распорная забойка в рабочем положении в скважине, на фиг.2 - после начала детонации.

Распорная забойка выполняется из металла и включает разрезной цилиндр 1 с днищем 2 в верхней части и коническим расширением полости 3 от днища 2. В стенках разрезного цилиндра 1 параллельно образующей выполнено не менее трех продольных прорезей 4, а с днищем 2 соединена распорная труба 5, на верхнем конце которой закреплено опорное кольцо 6. В разрезной цилиндр 1 вставлена распорная полая пробка 7, состоящая из конической 8 и цилиндрической 9 частей с не менее чем тремя продольными прорезями 10. На днище 11 распорной полой пробки 7 закреплена трубчатая тяга 12, свободно проходящая через отверстие 13 в днище 2 и отверстие 14 опорного кольца 6. Верхняя часть трубчатой тяги 12 снабжена резьбой, на которую накручивается гайка 15.

Распорная забойка работает следующим образом. На поверхности блока распорную забойку собирают в конструктивный элемент. Для этого вставляют распорную полую пробку 7 с трубчатой тягой 12 в полость 3 разрезного цилиндра 1, пропускают трубчатую тягу 12 через отверстие 13 в днище 2, распорную трубу 5 и отверстие 14 в опорном кольце 6. После чего на резьбовую часть трубчатой тяги 12 накручивают гайку 15 и с ее помощью подтягивают распорную полую пробку 7 до входа в разрезной цилиндр 1.

После этого через трубчатую тягу 12 пропускают проводник инициирующего импульса 16 (провода от электродетонатора, волновод неэлектрической системы или детонирующий шнур) и распорную забойку опускают нижней частью в шпур или скважину 17. Наружный диаметр разрезного цилиндра 1 и цилиндрической части 9 распорной полой пробки 7 на 4-6 мм меньше диаметра шпура или скважины, что позволяет распорной забойке свободно входить в шпур или скважину 17 до расположения опорного кольца 6 на поверхности уступа. После этого гайкой 15 втягивают распорную полую пробку 7 в разрезной цилиндр 1, она за счет продольных прорезей 4 распирает разрезной цилиндр 1 в стенки шпура или скважины 17. Распорная 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 внутренней полости конической части 8 распорной полой пробки 7, что приводит к вдавливанию ее в разрезной цилиндр 1 к плотному заклиниванию распорной забойки в шпуре или скважине. Трубчатая тяга 12 при этом свободно проходит через отверстия 13 и 14 в днище 2 и опорном кольце 6, не нарушая положения последнего. Разрезной цилиндр 1 в первый момент после детонации заряда остается неподвижным, поскольку продукты детонации воздействуют лишь на узкое кольцо нижней части конического расширения полости 3, а коническая часть 8 распорной полой пробки 7 за счет большой торцовой поверхности (в десятки раз большей, чем площадь кольца конического расширения полости 3) воспринимает значительные усилия, что приводит к немедленному вдавливанию ее в коническое расширение полости 3 и окончательному заклиниванию разрезного цилиндра 1 в скважине 17. Это положение было проверено экспериментальным взрывом с распорной забойкой аналогичной конструкции (но без цилиндрической части 9) на скважине диаметром 115 мм. Диаметр разрезного цилиндра 1 составил 110 мм, толщина его в нижней части конического расширения полости 3 составила около 1 мм, площадь кольца, воспринимающего давление продуктов детонации, составила 1,7 см², в то время как площадь конической части 8 распорной полой пробки 7 составила около 95 см², т.е. в 56 раз больше. После взрыва следов скольжения по скважине на наружной поверхности цилиндра обнаружено не было, что подтверждает тезис о надежном распоре цилиндра устройства в стенки скважины до начала разрушения пород стенок скважины. Одновременно происходит воздействие давления продуктов детонации и на цилиндрическую часть 9 распорной полой пробки 7, прижимая к стенкам скважины лепестки этой части, образованные продольными прорезями 10, и, тем самым, усиливая за счет их сцепления со стенками скважины расклинивание всей распорной забойки в стенки скважины 17. В случае недостаточности этого прижатия распорная полая пробка 7 продвинется вверх, усиливая распор разрезного цилиндра 1 и сцепление его со стенками скважины 17. В результате передвижение распорной полой пробки 7 прекратится, и распорная забойка будет удерживаться в скважине 17 благодаря заклиниванию разрезного цилиндра 1 и распору цилиндрической части 9 распорной полой пробки 7.

Таким положение распорной забойки остается вплоть до прорыва продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через трещины в разрушенном массиве. Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости, распорная забойка 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 распорную забойку извлекают из горной массы, раскручивают гайку 15, выбивают распорную полую пробку 7 из разрезного цилиндра 1, например, ударами молотка по специальному насадку, навинченному на трубчатую тягу 12 вместо гайки 15, или с помощью гидравлического съемника. Цилиндрическую часть 9 распорной полой пробки 7 и разрезной цилиндр 1 калибруют по диаметру шпура или скважины и вновь собирают распорную забойку для повторного использования.

Таким образом, заявляемая распорная забойка позволяет длительно запирать продукты взрыва в зарядной полости, вплоть до разрушения массива, и тем самым повысить эффективность использования энергии взрыва на дробление пород.

Источники информации

1. Миндели Э.О., Демчук П.А., Александров В.Е. Забойка шпуров. - М. "Недра", 1967. - 152 с.

Распорная забойка, представляющая собой разрезной цилиндр с не менее чем тремя продольными прорезями и коническим расширением полости вниз от днища, которое соединено с опорным кольцом через распорную трубу, снизу в разрезной цилиндр вставлена распорная полая пробка, состоящая из конической и цилиндрической частей с не менее чем тремя продольными прорезями, снабженная трубчатой тягой с резьбой на верхнем конце, свободно проходящей через отверстия в цилиндре и опорном кольце.