Способ многорядного взрывания скважинных зарядов и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2291388:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" (ГОУ ВПО"ТОГУ") (RU)
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. Устройство для длительного запирания продуктов детонации включает цилиндр с осевой полостью, имеющей коническое расширение с обоих концов цилиндра, в каждом имеется не менее трех прорезей. В конические расширения вставлены две конические пробки, соединенные между собой тягой, закрепленной в нижней конической пробке и свободно проходящей через осевой канал верхней конический пробки. Цилиндр снабжен боковой проточкой, соединяющей прорези в конических расширениях осевой полости, а нижняя коническая пробка выполнена в виде усеченного конуса с внутренней полостью. Способ многорядного взрывания скважинных зарядов включает бурение скважин, зарядку их взрывчатыми веществами, забойку, монтаж взрывной сети и взрывание. Забойку скважин выполняют установкой устройств для длительного запирания продуктов детонации, которые соединяют гибкой связью с соединительным элементом, размещенным между скважинами. Забойка скважин каждой ступени замедления соединяется со своим соединительным элементом. Затем проводят монтаж взрывной сети и взрывание зарядов. С поверхности взорванной горной массы убирают соединительные элементы и вместе с ними извлекают из горной массы устройства для длительного запирания продуктов детонации для повторного использования. Соединительные элементы выполнены из автомобильных шин, а гибкие связи - из металлических тросов. Изобретение позволяет повысить эффективность взрывного дробления горных пород за счет полного запирания продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения окружающей породы запирающей забойкой многоразового использования. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
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, в частности при открытой разработке полезных ископаемых.
Известен целый ряд конструкций запирающих забоек в виде пластмассовых пробок, деревянных и бетонных клиньев [1]. Основным их недостатком является низкая эффективность.
Известно также запирающее газодинамическое устройство, представляющее собой цилиндр из пластического материала с осевым каналом, имеющим двухконический профиль [2]. Воздействие газов взрыва на конус осевого канала с большим углом в начале устройства прижимает его к стенкам скважины, а истечение продуктов детонации через второе коническое сужение осевого канала с малым углом конусности позволяет задержать часть продуктов детонации в скважине на длительное время и за счет этого увеличить зону разрушающего действия взрыва на 30-40%.
Недостатком этого устройства, принятого за прототип заявляемому изобретению, является длительное запирание в зарядной полости только части продуктов детонации, а также невозможность повторного использования.
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 разрушения окружающей породы устройством многоразового использования.
Поставленная задача достигается тем, что в способе многорядного взрывания скважинных зарядов, включающем бурение скважин, зарядку их взрывчатыми веществами, забойку, монтаж взрывной сети и взрывание, согласно изобретению, забойку скважин выполняют установкой устройств для длительного запирания продуктов детонации, которые после их предварительного расклинивания в скважине соединяют гибкой связью с соединительным элементом, размещенным между скважинами, при этом устройства каждой ступени замедления соединяются со своим соединительным элементом; затем проводят монтаж взрывной сети и взрывание скважинных зарядов, после этого с поверхности взорванной горной массы убирают соединительные элементы и вместе с ними извлекают из горной массы устройства для длительного запирания продуктов детонации для повторного использования.
Соединительные элементы выполнены из автомобильных шин, а гибкие связи - из металлических тросов.
Поставленная задача достигается также тем, что в устройстве для длительного запирания продуктов детонации, включающем цилиндр с осевой полостью, имеющей коническое расширение с обоих концов цилиндра, согласно изобретению, в каждом коническом расширении обоих концов цилиндра выполнено не менее трех прорезей, в конические расширения вставлены две конические пробки, соединенные между собой тягой, закрепленной в нижней конической пробке и свободно проходящей через осевой канал верхней конической пробки, при этом цилиндр снабжен боковой проточкой, соединяющей прорези в конических расширениях цилиндра, а нижняя коническая пробка выполнена в виде усеченного конуса с внутренней полостью.
Именно заявляемое выполнение устройства позволяет взрывать скважинные заряды с не вылетающей до разрушения массива в районе скважины забойкой и решить тем самым поставленную задачу. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемые изобретения связаны единым изобретательским замыслом.
Заявляемый способ многорядного взрывания скважинных зарядов осуществляется с помощью устройства для длительного запирания продуктов детонации, схематично представленного на чертеже.
На фиг.1 схематично изображено устройство для длительного запирания продуктов детонации в сборе, на фиг.2 - в рабочем положении в скважине, на фиг.3 - после начала детонации. На фиг.4 показана в плане схема размещения соединительных элементов на поверхности блока.
Устройство для длительного запирания продуктов детонации включает цилиндр 1, выполненный из металла или пластической массы диаметром на 4-8 мм меньше диаметра скважины с осевой полостью 2. С обеих сторон цилиндра 1 имеются конические расширения 3 с прорезями 4. На боковой поверхности цилиндра 1 выполнена проточка 5, соединяющая прорези 4 с обоих его концов. В конические расширения 3 вставлены нижняя коническая пробка 6 с тягой 7, снабженной гайкой 8, выполненные из металла, и верхняя коническая пробка 9 с осевым каналом 10 и монтажной петлей 11, выполненная из металла или пластической массы. Монтажная петля 11 снабжена длинной гибкой связью 12, выполненной, например, из пряди каната грузоподъемного механизма или тонкой цепи, а нижняя коническая пробка выполнена в виде усеченного конуса с внутренней полостью.
Способ многорядного взрывания скважинных зарядов осуществляют следующим образом. На поверхности блока устройство для длительного запирания продуктов детонации собирают в конструктивный элемент. Для этого вставляют коническую пробку 6 с тягой в нижнее коническое расширение 3 цилиндра 1 и пропускают тягу 7 через осевую полость 2 до выхода ее из цилиндра 1. Затем на тягу 7 через осевой канал 10 надевают коническую пробку 9 и монтажную петлю 11 с гибкой связью 12 и накручивают гайку 8, подтягивая тягой 7 навстречу друг другу конические пробки 6 и 9 до соприкосновения их с коническими расширениями 3. После этого в проточку 5 вставляют проводник инициирующего импульса 13 (провода от электродетонатора, волновод неэлектрической системы или детонирующий шнур), за монтажную петлю 11 с помощью гибкой связи 12 устройство опускают в скважину 14 и гайкой 8 стягивают конические пробки 6 и 9 до распора ими цилиндра 1 в стенки скважины 14 с помощью конических расширений 3 и прорезей 4. Устройство для длительного запирания продуктов детонации готово к работе. После этого его с помощью гибкой связи 12 присоединяют к соединительному элементу 15, например, автомобильной шине, имеющей значительную упругость и прочность при деформации во время взрыва. При этом к одному соединительному элементу 15 подсоединяют только гибкие связи от скважин, взрываемых в одной ступени замедления, что позволяет снизить динамические нагрузки на гибкие связи 12 и соединительные элементы 15.
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 нижней конической пробке 6. За счет большой нижней поверхности конуса величина воспринимаемого пробкой усилия значительна, что приводит к дополнительному вдавливанию ее в нижнее коническое расширение 3 и окончательному заклиниванию цилиндра 1 в скважине 14. Тяга 7 при этом свободно проходит через осевой канал 10, не нарушая положения верхней конической пробки 9, расклинившей верхнюю часть цилиндра 1 в стенки скважины. Таким положение устройства остается вплоть до прорыва продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через образующиеся в разрушаемом массиве трещины и начала разрушения стенок скважин. Прорыв газов через трещины массива снимает давление в скважине, а разрушающиеся стенки скважин снимают распор с цилиндра 1 механического устройства и оно может быть выброшено из скважины остаточным давлением продуктов взрыва.
Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости, устройство для длительного запирания продуктов детонации 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 соединительные элементы 15, остающиеся, как подтверждает эксперимент, на поверхности взорванной горной массы, стягивают, например, бульдозером, и они вытаскивают за собой с помощью гибких связей 12 устройства для длительного запирания продуктов детонации. Последние могут располагаться как на поверхности горной массы, если они выброшены из скважины, так и на некоторой глубине, если они остались в разрушенной скважине; учитывая слабую связность взорванной горной массы, она не будет оказывать особого сопротивления этой операции. После извлечения устройств и отсоединения их от соединительных элементов, раскручивают гайку 8 и последовательно выбивают из цилиндра 1 пробки 6 и 9, затем цилиндр 1 в районе прорезей 4 калибруют по размеру на 4-8 мм менее диаметра скважины и вновь собирают устройство для повторного использования.
Таким образом, заявляемые способ многорядного взрывания скважинных зарядов и устройство для его осуществления позволяют запирать продукты взрыва в зарядной полости до полного разрушения массива и тем самым повысить эффективность использования энергии взрыва на дробление горных пород.
Источники информации
1. Миндели Э.О. Разрушение горных пород. - М.: Недра, 1974. С.486-489, 496-503 (прототип).
2. Парамонов Г.П. и др. Исследование эффективности применения газодинамических запирающих устройств в качестве забойки скважинных зарядов // Сб. «Взрывное дело» № 91/48. Развитие теории и практики взрывного дела. М., 1998. С 214-221 (прототип).
1. Устройство для длительного запирания продуктов детонации, включающее цилиндр с осевой полостью, имеющей коническое расширение с обоих концов цилиндра, отличающееся тем, что в каждом коническом расширении обоих концов цилиндра выполнено не менее трех прорезей, в конические расширения вставлены две конические пробки, соединенные между собой тягой, закрепленной в нижней конической пробке и свободно проходящей через осевой канал верхней конической пробки, при этом цилиндр снабжен боковой проточкой, соединяющей прорези в конических расширениях цилиндра, а нижняя коническая пробка выполнена в виде усеченного конуса с внутренней полостью.
2. Способ многорядного взрывания скважинных зарядов, включающий бурение скважин, зарядку их взрывчатыми веществами, забойку, монтаж взрывной сети и взрывание, отличающийся тем, что забойку скважин выполняют установкой устройств для длительного запирания продуктов детонации по п.1, которые после их предварительного расклинивания в скважине соединяют гибкой связью с соединительным элементом, размещенным между скважинами, при этом забойка скважин каждой ступени замедления соединяется со своим соединительным элементом; затем проводят монтаж взрывной сети и взрывание скважинных зарядов, после этого с поверхности взорванной горной массы убирают соединительные элементы и вместе с ними извлекают из горной массы устройства для длительного запирания продуктов детонации для повторного использования.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что соединительные элементы выполнены из автомобильных шин, а гибкие связи - из металлических тросов.
