Способ формирования воздушных промежутков в скважине с расширенной зарядной полостью и устройство для его применения

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород. Способ формирования воздушных промежутков в скважине с расширенной зарядной полостью включает бурение взрывной скважины небольшого диаметра с последующим расширением в ней нескольких расположенных друг над другом на заданной высоте котловых полостей заданного диаметра и разделение заряда ВВ на части воздушным промежутком. Расстояние между котловыми полостями по высоте скважины принимают равным высоте воздушных промежутков, а воздушные промежутки формируют между котловыми полостями в скважине небольшого диаметра с помощью устройства. Устройство содержит перекрывающий сечение скважины эластичный затвор, выполненный в виде раскрывающегося зонтика с ребрами жесткости из упругих струн в виде расходящихся лучей, скрепленных с материалом зонтика. Ребра жесткости выполнены переменной жесткости, убывающей по величине от центра к их концам, и соединены с усеченным конусом, направленным большим основанием к воздушному промежутку. Изобретение позволяет обеспечить быстрое и надежное формирование воздушного промежутка, снизить расход ВВ, увеличить полезное действие взрыва. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.

Известно, что способ отбойки горных пород взрывом системы сосредоточенных зарядов, расположенных в котловых расширениях вдоль оси скважины небольшого диаметра, сочетает в себе преимущества как удлиненных, так и сосредоточенных зарядов. Поэтому при уменьшении удельного расхода ВВ на 10% выход фракций до 400 мм увеличивается при таком способе взрывания на 12,4% /1/. Недостатком этого способа является использование сплошных зарядов ВВ, в то время, как известно, что наилучшее дробление горных пород взрывом обеспечивается применением зарядов, рассредоточенных воздушными промежутками /2/.

При этом известен ряд способов формирования воздушных промежутков: установка в скважине устройств в виде брусков с кружками или крестовинами на концах, бумажных цилиндров или пыжей и т.п. /2/. Все они сложны в применении и не исключают случаев просыпания ВВ внутрь воздушного промежутка.

Наиболее близким по существу решаемой задачи является устройство для образования воздушных промежутков в скважинном заряде, содержащее перекрывающее сечение скважины эластичные затворы в форме усеченных конусов с ребрами жесткости, выполненные в виде самораскрывающихся зонтиков, которые коаксиально закреплены на тросике и помещены в собранном виде в гибкую трубу с разрезом по ее длине, а ребра жесткости выполнены из упругих струн в виде расходящихся лучей и скреплены с материалом зонтика с обеспечением при его раскрытии перекрывания всего сечения скважины /3/.

Недостатком такого устройства является возможность применения только в цилиндрических скважинах.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение быстрого и надежного формирования воздушного промежутка в скважинах с котловыми расширениями зарядной полости и снижение расхода ВВ при одновременном увеличении полезного действия взрыва.

Поставленная задача достигается тем, что в способе формирования воздушных промежутков в скважине с расширенной зарядной полостью, включающем бурение взрывной скважины небольшого диаметра с последующим расширением в ней нескольких расположенных друг над другом на заданной высоте котловых полостей заданного диаметра и разделение заряда ВВ на части воздушным промежутком, согласно изобретению расстояние между котловыми полостями по высоте скважины принимают равным высоте воздушных промежутков, а воздушные промежутки формируют между котловыми полостями в скважине небольшого диаметра с помощью устройства.

Поставленная задача достигается также тем, что в устройстве для образования воздушных промежутков в скважинном заряде, содержащем перекрывающий сечение скважины эластичный затвор, выполненный в виде раскрывающегося зонтика с ребрами жесткости из упругих струн в виде расходящихся лучей, скрепленных с материалом зонтика, согласно изобретению ребра жесткости выполнены переменной жесткости, убывающей по величине от центра к их концам, и соединены с усеченным конусом, направленным большим основанием к воздушному промежутку.

Принципиальная схема выполнения способа формирования воздушных промежутков в скважине с расширенной зарядной полостью с помощью устройства для образования воздушных промежутков в скважинном заряде приведена на чертежах.

На фиг.1 представлена общая схема способа; на фиг.2 показано опускание в скважину устройства для образования воздушных промежутков в скважинном заряде в сложенном виде; на фиг.3 показано устройство для образования воздушных промежутков в скважинном заряде в раскрытом виде; на фиг.4 показано начало формирования объема ВВ над воздушным промежутком; на фиг.5 - вид по стрелке Б на фиг.4.

Способ формирования воздушных промежутков в скважине с расширенной зарядной полостью с помощью устройства для образования воздушных промежутков в скважинном заряде осуществляют следующим образом.

Вначале определяют место установки воздушных промежутков в скважине по высоте. Затем, исходя из необходимой взрывной нагрузки на конкретный массив горных пород, определяют параметры котловых расширений (диаметр и высоту) и выдают схему обуривания блока.

На заданном месте уступа 1 бурят скважину 2 небольшого диаметра до проектной глубины. Затем по проектным параметрам выполняют котловые полости 3, например, термическим разбуриванием. После этого приступают к формированию скважинного заряда. Для этого в нижнее котловое расширение на проводнике инициирующего импульса 4 (волноводе или детонирующем шнуре) опускают на проектную глубину промежуточный детонатор 5 и формируют нижний заряд ВВ 6 на полную высоту нижней котловой полости 3.

После этого на поверхности уступа готовят к спуску в скважину устройство для образования воздушных промежутков в скважинном заряде. Устройство представляет собой зонтик 7 с ребрами жесткости 8 в виде пластмассовых струн переменной жесткости, убывающей от центра зонтика к его периферии за счет уменьшения их сечения. Ребра жесткости 8 соединены вместе под усеченным полым конусом 9, расположенным нижним основанием в сторону воздушного промежутка, и связаны с ним и с эластичным полотном 10, выполненным, например, из полиэтиленовой пленки. Усеченный полый конус 9 выполняют, например, из плотного картона или оргалита и он имеет отверстие в верхней части для пропуска проводника инициирующего импульса 4. Подготовка устройства заключается в складывании его в компактный пучок. Для этого ребра жесткости 8 сгибают вместе с эластичным полотном 10 вверх, собирают в пучок и завязывают шнур 11 наверху пучка узлом, который можно развязать сверху, например, альпинистским способом. После этого через усеченный полый конус пропускают проводник инициирующего импульса 4 от заряда 6 и, используя проводник 4 как направляющую, на шнуре 11 опускают устройство в скважину во вторую котловую полость. После входа устройства в котловую полость 3, что определяют по длине шнура 11, петлю шнура 11 развязывают, ребра жесткости за счет упругости распрямляются, раскрывают эластичное полотно 10, и зонтик 7 по проводнику инициирующего импульса опускается в нижнюю часть котловой полости 3. После этого приступают к формированию заряда 12 в котловой полости, подавая поток ВВ 13. При попадании этого потока на усеченный полый конус 9 он рассыпается с его помощью к краям зонтика 7, способствуя быстрейшему попаданию ВВ на ту часть зонтика 7, которая контактирует с днищем котловой полости 3, прижимает к ней эластичное полотно 10, снижая тем самым нагрузку на ребра жесткости 8. После формирования половины заряда котловой полости 3 в нее опускают промежуточный детонатор 5 на своем проводнике инициирующего импульса 4 и формируют заряд 12 до верха котловой полости 3. Так повторяют процесс столько раз, сколько воздушных промежутков запланировано к установке.

При детонации заряда ВВ в котловой полости усеченный конус 9 выполняет роль кумулятивной выемки, увеличивая величину ударной волны в воздушном промежутке и способствуя тем самым увеличению полезного действия взрыва на дробление.

Таким образом, заявляемый способ формирования воздушных промежутков в скважине с расширенной зарядной полостью и устройство для его осуществления обеспечивает быстрое и надежное формирование воздушного промежутка, снижает расход ВВ при одновременном увеличении полезного действия взрыва, что позволяет решить поставленную техническую задачу.

Источники информации, принятые во внимание

1. Друкованый М.Ф. Методы управления взрывом на карьерах. М.: Недра, 1973. С.169-170 (прототип).

2. Марченко Л.Н., Кудряшов B.C. Методические указания по применению скважинных зарядов, рассредоточенных воздушными промежутками на открытых горных разработках // Сб. Взрывное дело №51/8. М.: Недра, 1963. - С.199-206.

3. А.с. СССР №1037739, F42D 7/00, 2000 (прототип).

1. Способ формирования воздушных промежутков в скважине с расширенной зарядной полостью, включающей бурение взрывной скважины небольшого диаметра с последующим расширением в ней нескольких расположенных друг над другом на заданной высоте котловых полостей заданного диаметра и разделение заряда ВВ на части воздушным промежутком, отличающийся тем, что расстояние между котловыми полостями по высоте скважины принимают равным высоте воздушных промежутков, а воздушные промежутки формируют между котловыми полостями в скважине небольшого диаметра с помощью устройства.

2. Устройство для образования воздушных промежутков в скважинном заряде, содержащее перекрывающий сечение скважины эластичный затвор, выполненный в виде раскрывающегося зонтика с ребрами жесткости из упругих струн в виде расходящихся лучей, скрепленных с материалом зонтика, отличающееся тем, что ребра жесткости выполнены переменной жесткости, убывающей по величине от центра к их концам, и соединены с усеченным конусом, направленным большим основанием к воздушному промежутку.