Результат интеллектуальной деятельности: ПОДВЕСНАЯ СКВАЖИННАЯ ЗАБОЙКА

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при открытой разработке полезных ископаемых.

Известна подвесная скважинная забойка (Патент РФ №2371671, МПК F42D 1/08, опубл. 27.10.2009), принятая за прототип, содержащая опорную конструкцию, превосходящую габаритами диаметр устья скважины и закрепленную на опорной конструкции подвешиваемую часть, диаметр которой соизмерим с диаметром скважины, установленную в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью, а пространство скважины от подвешиваемой части до дневной поверхности заполнено буровой мелочью, при этом между зарядом и забойкой имеется воздушный промежуток.

Недостатками известной забойки является ее низкая запирающая способность, обусловленная малой площадью поверхности контакта цилиндра со стенками скважины, т.к. контакт происходит по узкой дуге вдоль кромки нижнего скошенного и верхнего торцов цилиндра. Имеет место неравномерный характер нагружения забойки, что снижает эффективность забойки в ходе буровзрывной подготовки слабых горных пород, например песчаников на глинистом цементе. При этом расклинивание, как средство удержания забойки и продуктов детонации в массиве, реализованное в известном изобретении, представляет собой скручивание запирающего элемента, что изначально предопределяет распределение всей энергии, приводящей его в движение на две, противоположно расположенные, точки. Такой недостаток в геометрии рабочей поверхности является первопричиной низкой запирающей способности известной скважинной забойки.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности взрывного дробления горных пород за счет увеличения запирающей способности забойки.

Заявляемый технический результат в подвесной скважинной забойке, содержащей опорную конструкцию, превосходящую габаритами диаметр устья скважины, и подвешиваемую часть, закрепленную на опорной конструкции, достигается тем, что подвешиваемая часть выполнена в виде соединенных временной связью составного цилиндра, выполненного из двух полуцилиндров, на внутренних поверхностях каждого из которых в верхней его части, обращенной к устью скважины, перпендикулярно образующей цилиндра прикреплена половина цилиндра меньшего диаметра, и клина, вставленного между двумя полуцилиндрами составного цилиндра, при этом к основанию клина прикреплен диск, диаметр которого соизмерим с диаметром скважины, причем высота клина до диска больше высоты составного цилиндра, а ширина клина в сумме с двумя половинами цилиндра меньшего диаметра и полуцилиндрами составного цилиндра больше либо равна 1.1-1.2 диаметра скважины.

Заявляемая подвесная скважинная забойка поясняется чертежами, где на фиг.1 показана подвесная скважинная забойка в собранном состоянии; на фиг.2 показана подвесная скважинная забойка в скважине в момент взрыва.

Заявляемая подвесная скважинная забойка (далее забойка) состоит из двух полуцилиндров 1 составного цилиндра, на каждой из внутренних поверхностей которых перпендикулярно образующей составного цилиндра прочно прикреплена половина цилиндра 2 меньшего диаметра, и клина 3, размещенного между полуцилиндрами 1 составного цилиндра и подвешиваемого на опорной конструкции 4.

Забойка работает следующим образом. Для установки забойки в рабочее положение ее заранее собирают в конструктивный элемент (фиг.1). Для этого на каждый полуцилиндр 1 в верхней его части, обращенной к устью скважины, перпендикулярно образующей цилиндра надежно прикрепляют половину цилиндра меньшего диаметра 2, размер которой равен половине ширины клина, т.е. диаметр цилиндра 2 равен ширине клина. Между двумя полуцилиндрами 1 размещают клин 3, высота которого больше высоты составного цилиндра, а к основанию клина 3 прикреплен диск 5, диаметр которого соизмерим с диаметром скважины и с суммой диаметра составного цилиндра и ширины клина. Оба полуцилиндра 1 образуют составной цилиндр, диаметр которого в сумме с шириной клина соизмерим с диаметром скважины. Все элементы конструкции соединяют между собой временной связью (например, резинкой или веревкой или обвязывают скотчем) 6. К клину 3 прикреплена, например, веревка (шпагат или шнур), пропущенная между полуцилиндрами 1, на которой забойку опускают в скважину, на глубину интенсивной трещиноватости. Пространство скважины от подвешиваемой части до дневной поверхности заполнено буровой мелочью, а между зарядом и забойкой имеется воздушный промежуток. В момент взрыва клин 3 под действием восходящего движения газообразных продуктов взрыва внедряется между полуцилиндрами 1, что приводит к разнонаправленному горизонтальному движению последних в теле скважины и обеспечивает надежное запирание продуктов взрыва во взрывной камере.

Выполнение на внутренних поверхностях полуцилиндров 1 половинок цилиндров меньшего диаметра, как отличительный признак заявляемого изобретения, обеспечивает при срабатывании устройства равномерность прилегания забойки к стенкам скважины. А то, что ширина клина в сумме с двумя половинами цилиндра меньшего диаметра и полуцилиндрами составного цилиндра больше либо равна 1.1-1.2 диаметра скважины, позволяет увеличить запирающую способность забойки. Природа описываемого эффекта, приводящего к достижению технического результата, заключается в изменении геометрии рабочей поверхности подвесной скважинной забойки по сравнению с известным изобретением. Иными словами, обеспечение в момент взрыва одновременного равномерного прилегания частей цилиндра к боковым стенкам скважины позволяет вовлечь в совершение полезной работы, помимо граней цилиндра, всю его боковую поверхность (фиг.2). Такое изменение геометрии увеличивает запирающую способность заявляемой подвесной скважинной забойки за счет увеличения силы трения, сопротивляющейся восходящему движению забойки.

Таким образом, заявляемая подвесная скважинная забойка позволяет запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива. В результате применения такой забойки эффективность использования энергии взрыва на дробление пород существенно повышается, что позволяет решить поставленную техническую задачу.