Разрезная металлическая забойка
Владельцы патента RU 2312302:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" (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. Технический результат - повышение эффективности взрывного дробления горных пород за счет запирания продуктов детонации в зарядной полости до момента полного разрушения окружающей породы разрезной металлической забойкой. Разрезная металлическая забойка выполнена в виде разрезанного вдоль оси полого цилиндра с коническим расширением в нижней части, состоящего не менее чем из трех частей одинакового размера, которые вверху снабжены штырями, вставленными с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направляющие втулки, закрепленные на несущем кольце, соединенном распорной трубой с опорным кольцом на поверхности уступа. А снизу в цилиндр вставлен полый распорный конус, соединенный с трубчатой тягой, имеющей резьбу на верхнем конце под гайку и свободно проходящей через распорную трубу, при этом через трубчатую тягу пропущен проводник инициирующего импульса. 1 з.п.ф-лы, 2 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.
Известен целый ряд конструкций забоек в виде пластмассовых пробок, деревянных и бетонных клиньев /1/. Основным их недостатком является низкая эффективность.
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 разрезной металлической забойкой.
Поставленная задача достигается применением разрезной металлической забойки, выполненной в виде разрезанного вдоль оси полого цилиндра с коническим расширением в нижней части, состоящего не менее чем из трех частей одинакового размера, которые вверху снабжены штырями, вставленными с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направляющие втулки, закрепленные на несущем кольце, соединенном распорной трубой с опорным кольцом на поверхности уступа, а снизу в цилиндр вставлен полый распорный конус, соединенный с трубчатой тягой, имеющей резьбу на верхнем конце под гайку и свободно проходящей через распорную трубу, при этом через трубчатую тягу пропущен проводник инициирующего импульса.
Распорный конус выполнен сменным с различным диаметром.
На фиг.1 схематично изображена разрезная металлическая забойка в рабочем положении в скважине, на фиг.2 - то же, после начала детонации.
Разрезная металлическая забойка включает полый цилиндр 1 с коническим расширением 2 в нижней части, разрезанный вдоль образующей не менее чем на три равные части, которые вверху снабжены штырями 3, закрепленными в корпусе цилиндра. Штыри 3 вставлены в направляющие втулки 4, закрепленные на несущем кольце 5, с возможностью перемещения внутри втулок 4 в горизонтальной плоскости. Несущее кольцо 5 соединено распорной трубой 6 с опорным кольцом 7. В коническое расширение 2 цилиндра 1 вставлен распорный конус 8, соединенный с трубчатой тягой 9, имеющей на верхнем конце резьбу под гайку 10 и свободно проходящей через распорную трубу 6.
Разрезная металлическая забойка работает следующим образом.
На поверхности блока разрезную металлическую забойку собирают в конструктивный элемент. Для этого замеряют диаметр скважины и выбирают сменный распорный конус 8 исходя из условия, что его нижний диаметр меньше замеренного диаметра скважины на 4-8 мм. Такой подход обусловлен существенным изменением диаметра скважин по мере износа бурового долота. Так, наши замеры в гранодиоритах показали, что при бурении ударным штыревым долотом диаметром 115 мм диаметр скважины изменяется от 118 мм у нового долота до 106 мм у изношенного, т.е. отклонение диаметра пробуренной скважины от номинала составляет до 10%. Затем вставляют соответствующий данному диаметру скважины распорный конус 8 снизу в цилиндр 1, пропускают трубчатую тягу 9 через распорную трубу 6 и накручивают на нее гайку 10, подтягивая полый распорный конус 8 до соприкосновения с коническим расширением 2 цилиндра 1. После этого через трубчатую тягу 9 пропускают проводник инициирующего импульса 11 (провода от электродетонатора, волновод неэлектрической системы или детонирующий шнур) и разрезную металлическую забойку опускают нижней частью в скважину 12. Диаметр нижней части цилиндра 1 с вдвинутыми внутрь разрезными частями меньше диаметра скважины 12 на 4-8 мм, что позволяет разрезной металлической забойке свободно входить в скважину 12 до расположения опорного кольца 7 на поверхности уступа. После этого гайкой 10 подтягивают распорный конус 8 в коническое расширение 2 цилиндра 1, и его разрезные элементы распираются в стенки скважины 12. Разрезная металлическая 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 распорному конусу 8, что приводит к вдавливанию его в разрезной цилиндр 1. За счет очень высоких усилий прижатия разрезных частей цилиндра, на порядок и более превышающих прочность пород на сжатие, цилиндр 1 сминает стенки скважины 12 в зоне действия распорного конуса 8, образовывая зону раздавливания пород 13, в которую внедряются стенки разрезного цилиндра 1, что приводит к заклиниванию разрезной металлической забойки в скважине 12. Трубчатая тяга 9 при этом свободно проходит через распорную трубу 6, не нарушая положения опорного кольца 7. Таким положение разрезной металлической забойки остается вплоть до прорыва продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через трещины в разрушенном массиве. Это подтверждено нашими экспериментальными взрывами в гранодиоритах скважин с диаметром 115 мм, массой заряда ВВ 90 кг и металлической забойкой аналогичной конструкции: после взрыва следов скольжения корпуса забойки по скважине не обнаружено, зато были видны длинные диагональные вмятины. Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости вплоть до начала разрушения массива, несмотря на некоторые потери продуктов детонации через трубчатую тягу 9 и разрезы в цилиндре, разрезная металлическая 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.
Таким образом, заявляемая разрезная металлическая забойка позволяет запирать продукты взрыва в зарядной полости до начала разрушения массива и тем самым повысить эффективность использования энергии взрыва на дробление пород.
Источник информации
1. Миндели Э.О., Демчук П.А., Александров В.Е. Забойка шпуров. - М.: "Недра", 1967. - 152 с.
1. Разрезная металлическая забойка, выполненная в виде разрезанного вдоль оси полого цилиндра с коническим расширением в нижней части, состоящего не менее чем из трех частей одинакового размера, которые вверху снабжены штырями, вставленными с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направляющие втулки, закрепленные на несущем кольце, соединенном распорной трубой с опорным кольцом на поверхности уступа, а снизу в цилиндр вставлен распорный конус, соединенный с трубчатой тягой, имеющей резьбу на верхнем конце под гайку и свободно проходящей через распорную трубу, при этом через трубчатую тягу пропущен проводник инициирующего импульса.
2. Разрезная металлическая забойка по п.1, отличающаяся тем, что распорный конус с трубчатой тягой выполнен сменным, с различным диаметром.
