Результат интеллектуальной деятельности: ЗАБОЕЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОРОТКОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ЗАБОЙКИ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН С КАМЕННЫМ МАТЕРИАЛОМ

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород.

Известно, что наилучшее дробление горных пород взрывом обеспечивается применением укороченной забойки с воздушным промежутком над зарядом /1/. Укороченные забойки увеличивают зону регулируемого дробления, снижают выход негабарита, но должны обладать повышенным сопротивлением выбросу давлением газов взрыва - запирать их вплоть до момента разрушения массива горных пород в районе устья скважины, поэтому их выполняют комбинированными, размещая различные заклинивающие элементы в комбинации с засыпной частью. В комбинированной засыпной забойке взрывных скважин на нижнюю засыпную часть высотой 1,0-1,5 диаметра скважины формируют слой из элементов каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины на высоту 0,5-1,5 диаметра скважины с помощью транспортного контейнера, после этого снова засыпают инертный мелкодисперсный материал, на который опять разгружают каменный материал из транспортного контейнера; процесс повторяют до полного формирования комбинированной забойки высотой не более 10 диаметров скважины /2/. Однако формирование элементов забоек в контейнерах, их опускание в скважины и подъем производится вручную, что требует больших трудовых затрат и снижает производительность.

Известна забоечная машина 3С-1М /3/, выполненная на базе грузового автомобиля и предназначенная для транспортирования забоечного материала (песок, щебень, отходы обогатительных фабрик размером до 10 мм) к заряженным скважинам и механизированной забойки вертикальных и наклонных скважин на открытых горных работах. Машина снабжена бункером для забоечного материала, а забойка скважины производится с помощью поворотной течки, шарнирно закрепленной в нижней части бункера. Недостатком устройства является то, что мелкодисперсный и крупнокусковой каменный материал загружаются в один бункер, где происходит их расслоение по высоте, и равномерного распределения фракций забоечного материала, поступающего в скважину, не происходит.

Наиболее близким по существу технического решения является забоечная машина 3С-2М /4/, выполненная на базе грузового автомобиля и предназначенная для транспортирования забоечного материала к заряженным скважинам и механизированной забойки вертикальных и наклонных скважин на открытых горных работах. Машина снабжена двумя бункерами для различных фракций забоечного материала, загрузка которых осуществляется гидравлическим грейфером-манипулятором, установленным на шасси автомобиля. Забойка скважины производится с помощью поворотных течек, шарнирно закрепленных в нижней части бункеров. Недостатком устройства является необходимость при забойке скважины перемещаться вперед-назад для послойной выдачи соответствующей фракции забоечного материала.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение производительности и снижение трудоемкости работ при формировании короткой комбинированной забойки скважин путем механизации процесса размещения забоечного материала.

Поставленная задача достигается тем, что в забоечной машине для формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин с каменным материалом, оборудованной гидравлическим грейфером-манипулятором и двумя бункерами с обогревом и вибрацией стенок, на днищах которых установлены пластинчатые питатели, выдающие забоечный материал, согласно изобретению, мелкодисперсный и крупнокусковой материалы размещены в разных бункерах, а выдаются на общую поворотную течку, шарнирно закрепленную в нижней части бункеров.

На фиг. 1 схематично изображена засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала; на фиг. 2 - забоечная машина в транспортном положении; на фиг. 3 - забоечная машина в рабочем положении.

Короткая комбинированная забойка взрывных скважин с каменным материалом размещается в скважине 1, например над воздушным промежутком 2, установленным над зарядом ВВ 3 с боевиком 4. Нижняя засыпная часть 5 забойки выполнена из инертного сыпучего материала 6 крупностью 5-20 мм, над нею размещен первый отрезок 7 комбинированной части забойки, выполненный из элементов каменного материала в виде крупных камней 8 размером 0,2-0,6 диаметра скважины. Следующий отрезок 9 комбинированной части забойки заполнен тем же инертным сыпучим материалом 6, поэтому пустоты между крупными камнями 8 частично заполнятся просыпающимся инертным сыпучим материалом 6. Чередование отрезков комбинированной части забойки продолжается до верха скважины.

Проводник инициирующего импульса 10, расположенный над нижней засыпной частью 5 забойки, заключен в трубку 11 из органического материала.

Забоечная машина для формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин с каменным материалом выполнена на базе грузового автомобиля 12 и снабжена передним бункером 13 для крупных камней 8 с размером кусков породы 0,2-0,6 диаметра скважины и задним бункером 14 для сыпучего материала 6 крупностью 5-20 мм. Забоечный материал (песок, щебень, отходы обогатительных фабрик, раздробленные вскрышные породы) захватывается гидравлическим грейфером-манипулятором 15, установленным на шасси автомобиля 12, и подается на колосниковый грохот 16, установленный над задним бункером 14, сверхмерный материал, не прошедший сквозь отверстия грохота 16, ссыпается на землю, а нижний класс попадает на нижний ярус колосникового грохота 17. Крупные камни 8 с размером кусков породы 0,2-0,6 диаметра скважины ссыпаются в передний бункер 13, а сыпучий материал 6 попадает в задний бункер 14. Обогрев и вибрация стенок бункеров известным способом исключают возможность налипания на стенках и зависания в бункерах забоечного материала.

Колосниковые решетки на грохотах 16 и 17 выполнены сменными и установлены на рамках, входящих в пазы на раме грохота, что позволяет не только менять их по мере износа, но и при изменении диаметров взрывных скважин устанавливать решетки с соответствующими размерами отверстий.

Бункеры 13 и 14 выполнены так, чтобы обеспечить попеременную подачу фракций забоечного материала в скважину. Разделительная стенка 18 между бункерами 13 и 14 установлена вертикально, а крайние стенки 19 и 20 наклонены под углом естественного откоса несвязных материалов. Для обеспечения хорошей очистки бункеров 13 и 14 от налипших материалов на стенках закреплены резиновые листы (не показаны), вибрирующие при подаче выхлопных газов двигателя автомобиля в зазор между ними и стенками. При отрицательных температурах обогрев стенок бункера осуществляется также выхлопными газами.

Забоечная машина для формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин с каменным материалом работает следующим образом.

Проводник инициирующего импульса 10 по длине забойки в процессе зарядки взрывных скважин 1 помещают в трубку 11 из органического материала (например, резина, пластик и т.п.) для защиты от разрушения при сбрасывании кусков породы крупной фракции в скважину.

После зарядки взрывных скважин 1 забоечная машина с бункерами 13 и 14, заполненными забоечным материалом, выезжает на блок и устанавливается у первой скважины ряда. На дне бункеров 13 и 14 установлены скребковые питатели 21 и 22, выдающие забоечный материал на общую поворотную течку 23, шарнирно закрепленную в нижней части бункеров 13 и 14. Нижняя засыпная часть забойки высотой, например, 1,0-1,5 диаметра скважины формируется подачей из заднего бункера 14 мелкодисперсного материала 6, на нее засыпают из переднего бункера 13 элементы каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины на высоту, например, 0,5-1,5 диаметра скважины, после этого снова засыпают из заднего бункера 14 инертный мелкодисперсный материал 6 на заданную высоту, на который опять разгружают крупные камни 8 из переднего бункера 13; процесс повторяют до полного формирования комбинированной забойки высотой до 10 диаметров скважины. Количество подаваемого в скважину забоечного материала зависит от времени работы скребковых питателей 21 и 22. Формирование более плотной забойки возможно одновременной подачей материала обоими питателями.

После детонации заряда ВВ 4 в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин в несколько десятков тысяч атмосфер и происходит удар газов по нижней части 5 забойки, существенно смягченный воздушным промежутком.

Начавшая движение нижняя засыпная часть 6 забойки воздействует на камни 8 слоя 7, расклинивая все камни как между собой, так и в стенки скважины 1. При этом крупные камни 8 могут разрушаться до камней среднего размера, т.е. в свою очередь переходят в более мелкий щебень. Процесс носит скачкообразный характер и возникает и развивается в каждом слое 7 заново, что в целом существенно увеличивает затраты времени на выброс забойки.

Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости, забойка способствует более полному протеканию вторичных реакций в продуктах детонации и соответственно повышает энергию взрыва; это особенно важно для современных эмульсионных ВВ и крупнодисперсных ВВ типа гранулитов и граммонитов, у которых значительная доля энергии выделяется в процессе вторичных реакций.

Таким образом, заявляемая забоечная машина для формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин с каменным материалом, оборудованная бункером для мелкодисперсных материалов и бункером для крупнокусковых материалов, на днищах которых установлены пластинчатые питатели, выдающие забоечный материал на общую течку, позволяет повысить производительность и снизить трудоемкость работ при формировании короткой комбинированной забойки скважин с элементами каменного материала с гарантией целости проводника инициирующего импульса размещением его по длине забойки в трубке из органического материала, что позволяет решить поставленную техническую задачу.

Источники информации

1. Влияние забойки на степень дробления горных пород взрывом / Г.П. Демидюк, В.Д. Росси, Н.Ф. Андрианов, В.А. Усачев // Сб. Взрывное дело №53/10. М.: Недра, 1963. - С. 96-105.

2. Яковенко А.И. Расчет скважинных зарядов в карьерах // Сб. Взрывное дело №51/8. М.: Недра, 1963. - С. 108-120.

3. Добровольский А.И., Галимьянов А.А., Шевкун Е.Б., Лещинский А.В. Короткая каменно-засыпная забойка взрывных скважин / Уголь, №2, 2015, С. 6-10.

4. Машина забоечная 3С-1М http://zavmash.ru/katalog-produktsii/produktsiya/mashini-zaboechnie-zs/mashina-zaboechnaya-zs-1m Обращение 2015.03.02.

5. Машина забоечная 3С-2М http://zavmash.ru/katalog-produktsii/produktsiya/mashini-zaboechnie-zs/mashina-zaboechnaya-zs-2m Обращение 2015.03.02. (прототип).