Результат интеллектуальной деятельности: СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА НА ЗАБОЙКУ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к лабораторному оборудованию и предназначено для моделирования процессов, происходящих во взрывной полости скважин при ведении взрывных работ.

Известна учебная лабораторная установка для исследования взрывных процессов, содержащая взрывную камеру и размещенный в ней штатив для установки или подвешивания взрывчатого вещества (ВВ) [1]. Твердое ВВ заряда в камере заменено жидким ВВ, представляющим смесь жидких окислителя и горючего, капсюль-детонатор исключается и заменяется высоковольтным электрическим разрядником. Основным недостатком установки является применение взрывчатых веществ, вызывающих необходимость установки стальных экранов для защиты камеры от осколков

Наиболее близким по существу решаемой задачи является устройство для взрывания горных пород, когда вместо взрывчатых веществ используется сжатый воздух [2]. Сжатый воздух вырабатывается компрессором высокого давления и подается по шлангам в пневмопатрон. Принцип действия пневмопатронов типа "Эрдокс" основан на мгновенном освобождении сжатого воздуха из пневмопатрона. В зависимости от крепости разрушаемого массива давление в патроне регулируется толщиной срезного диска. Однако такие пневмопатроны не позволяют проводить исследование взрывных процессов, проходящих в скважинах с зарядами ВВ различных конструкций.

Технической задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является моделирование воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин.

Поставленная задача достигается тем, что в стенде для моделирования воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин, включающем камеру высокого давления, закрытую сверху крышкой со срезным диском, и измерительный комплекс, согласно изобретению, крышка соединена с имитатором взрывной скважины, выполненным в виде трубы с насечками в нижней части, имитирующими трещины в горной породе, и прорезями в верхней части, имитирующими разрушенный массив горных пород.

На трубу имитатора взрывной скважины в нижней части дополнительно нанесен слой покрытия из вяжущих материалов с заполнителями из различных горных пород.

На фиг.1 схематично изображен стенд для моделирования воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин в собранном виде; на фиг.2 -имитатор взрывной скважины с дополнительным покрытием.

Стенд для моделирования воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин представляет собой камеру высокого давления 1, выполненную, например, из толстостенной стальной трубы, к нижнему торцу которой приварен фланец 2, соединенный болтами 3 с рамой 4. Верхняя часть камеры высокого давления 1 закрыта крышкой 5 с фланцем 6, например, с помощью резьбы. Крышка 5 имеет проточку 7 под регулировочное кольцо 8 и срезной диск 9. Сверху на камеру высокого давления 1 через герметичную прокладку 10 устанавливают имитатор взрывной скважины 11, выполненный в виде трубы с фланцем 12, который болтами 13 крепится к фланцу 6 камеры высокого давления 1. В нижней части имитатора взрывной скважины 11 выполнены насечки 14, имитирующие трещины в горной породе, а в верхней части выполнены прорези 15, имитирующие разрушенный массив горных пород. Имитатор взрывной скважины 11 снабжен измерительным устройством 16.

Рассмотрим работу на примере исследований по определению запирающей способности забоек взрывных скважин различных конструкций.

На проточку 7 укладывают регулировочное кольцо 8, соответствующее заданной толщине устанавливаемого на него срезного диска 9. Затем на камере высокого давления 1 закрепляют имитатор взрывной скважины 11, в котором размещают элементы модели комбинированной забойки заряда ВВ, например, подсыпку 17 из песка или бурового шлама, запорный конус 18, выполненный из модельного материала, например, из обожженной глины, гипса, бетона и т.п., и засыпку из крупнокускового модельного материала в виде щебня 19.

Затем открывают кран 20, и воздух, сжатый компрессором высокого давления 21 и накопленный ресивером 22, поступает через отверстие 23 в камеру высокого давления 1. Величина давления фиксируется фискальным манометром 24. При достижении заданной величины давления воздуха в камере высокого давления 1 срезной диск 9 разрушается, и воздух устремляется в имитатор взрывной скважины 11, воздействуя на модель комбинированной забойки. Давление сжатого воздуха через подсыпку 17, смягчающую ударную нагрузку, передается на запорный конус 18, перемещая его вверх по имитатору взрывной скважины 11. При этом запорный конус 18 заклинивается в засыпке из щебня 19, разрушая в ней отдельные куски щебня, далее поднимается вверх, заклинивая новые куски щебня их гранями в насечки 14. Этот процесс постепенно замедляет передвижение запорного конуса 18 вплоть до полной его остановки или разрушения. Отработавший воздух через прорези 15 выходит из имитатора взрывной скважины 11 наружу.

Запирающая способность забоек взрывных скважин различных конструкций оценивается величиной перемещения запорного конуса 18, которое регистрируется измерительным устройством 16 с помощью потенциометрического датчика из нихромовой проволоки 25, закрепленной одним концом на металлическом штыре 26 запорного конуса 18, и проходящей сквозь скользящий контакт 27, установленный на имитаторе взрывной скважины 11. Питание потенциометра осуществляется от аккумуляторной батареи 28, в измерительную цепь потенциометра подключен шлейф осциллографа 29.

Изменением сечения трубы имитатора взрывной скважины 11 можно моделировать процессы для скважин различного диаметра, а нанесением покрытия 29 с помощью вяжущих и заполнителей из различных горных пород можно моделировать взаимодействие элементов забойки с различными горными породами при различной шероховатости стенок скважин. Нанесение на покрытие 29 насечек 14 позволит имитировать и трещиноватость стенок скважины.

По величине смещения запорного конуса 18, замеренной измерительным устройством 16, оценивают качество забойки данной конструкции - чем меньше величина смещения, тем качество забойки выше.

Таким образом, заявляемый стенд для моделирования воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин позволяет исследовать процессы, происходящие во взрывной полости скважин при ведении взрывных работ и, тем самым, решить поставленную техническую задачу.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2373489, МПК F42D 5/00. E21C 37/18, G01N 33/22.

2. Адомидзе Д.И., Однопозов З.А. Беспламенное взрывание за рубежом. М., 1965 (прототип).