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 разработке полезных ископаемых открытым способом.

Известна подвесная скважинная забойка, содержащая превосходящую габаритами диаметр устья скважины опорную конструкцию и закрепленную на ней гибкой связью подвешиваемую часть, выполненную в виде цилиндра, составные части которого соединены связью (Патент РФ №2699102, МПК F42D 1/08 (2006.01), F42D 3/04 (2006.01), СПК F42D 1/08 (2019.05), F42D 3/04(2019.05)).

Недостатками известного устройства является низкая эффективность запирания продуктов взрыва в скважине, по причине того что известное устройство предусматривает наличие только двух точек приложения усилий, обеспечивающих расклинивание составного цилиндра в скважине. Это объясняется тем, что известное устройство состоит из двух частей, образующих составной цилиндр, которые при взрыве приходят в движение во взаимно противоположных горизонтальных направлениях, тем самым обеспечивая расклинивание устройства в скважине. Что особенно важно, это приводит к тому, что усилия концентрируются только в двух точках, при этом оставшиеся части цилиндра либо контактируют со стенками скважины в меньшей степени, либо не контактируют вовсе, соответственно, создавая либо пониженное сопротивление восходящему движению газообразных продуктов взрыва, либо не создавая его совсем.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение эффективности запирания продуктов взрыва в скважине за счет обеспечения равномерности передачи усилия на стенки скважины при расклинивании устройства в результате его срабатывания.

Указанный технический результат достигается тем, что в подвесной скважинной забойке, содержащей превосходящую габаритами диаметр устья скважины опорную конструкцию и закрепленную на ней гибкой связью подвешиваемую часть, выполненную в виде цилиндра, составные части которого соединены связью, согласно заявляемому изобретению, составные части цилиндра выполнены в виде гибких упругих пластин, длина и ширина которых соразмерны и в 6-12 раз меньше их высоты, соединенных постоянной связью на нижнем торце цилиндра, диаметр которого составляет 0,8-0,85 диаметра скважины, при этом гибкие упругие пластины, расположенные по периметру составного цилиндра, имеют на 40-50% большую длину, чем гибкие упругие пластины, ограниченные ими.

Заявляемая подвесная скважинная забойка поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - подвешиваемая часть, сечение А-А; на фиг. 3 - подвешиваемая часть, вид сверху, фиг. 4 - заявляемое устройство, установленное в скважине.

Заявляемая подвесная скважинная забойка содержит опорную конструкцию 1, превосходящую габаритами диаметр устья скважины и подвешиваемую часть 2, закрепленную гибкой связью 3 на опорной конструкции 1. Подвешиваемая часть 2 выполнена в виде цилиндра, составные части которого соединены постоянной связью 4 на нижнем торце цилиндра. Согласно заявляемому изобретению, составные части цилиндра выполнены в виде гибких упругих пластин 5 и 5', длина и ширина которых соразмерны и в 6-12 раз меньше их высоты, диаметр цилиндра составляет 0,8-0,85 диаметра скважины, при этом гибкие упругие пластины 5, расположенные по периметру составного цилиндра, имеют на 40-50% большую длину, чем гибкие упругие пластины 5', ограниченные ими.

Заявляемая подвесная скважинная забойка работает следующим образом. После обуривания блока производят зарядку скважин, монтаж детонирующей цепи, затем в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью (вторичная трещиноватость, образовавшаяся от воздействия предыдущего взрыва - 1,5-2,5 метра) опускают подвешиваемую часть 2, выполненную в виде составного цилиндра (далее по тексту - цилиндр), диаметром 0,8-0,85 диаметра скважины, составленного из гибких упругих пластин 5 и 5', длина и ширина которых соразмерны и в 6-12 раз меньше их высоты, изготовленных, например, из изношенных крупногабаритных шин резанием последних, при этом гибкие упругие пластины 5, расположенные по периметру составного цилиндра имеют на 40-50% большую длину, чем гибкие упругие пластины 5', ограниченные ими. Затем подвешиваемую часть опускают на требуемую глубину при помощи гибкой связи 3 (например, веревки), при этом веревка с одной стороны крепится к опорной конструкции 1, а с другой проходит через центр цилиндра и крепится к его нижнему торцу. В процессе опускания цилиндра гибкие упругие пластины 5, составляющие цилиндр, будучи закрепленными только с нижнего торца, распадаются в стороны до контакта со стенками скважины. Далее пространство между дневной поверхностью и подвесной частью забойки, включая пространство, образуемое гибкими упругими пластинами 5, расположенными по периметру цилиндра, заполняют буровой мелочью 6 (штыбом или мелкой породой). Это способствует прижатию подвесной части забойки к стенкам скважины равномерно по всему периметру. В момент взрыва расширяющиеся газообразные продукты взрыва заполняют все пространство до нижнего торца цилиндра, упираясь в него. Далее усилие передается на гибкие упругие пластины 5 и 5', восходящему движению которых препятствует буровая мелочь. Это приводит к тому, что буровая мелочь внедряется в тело цилиндра между гибкими упругими пластинами 5 и 5', при этом за счет того, что гибкие упругие пластины 5, расположенные по периметру составного цилиндра, имеют на 40-50% большую длину, чем гибкие упругие пластины 5', ограниченные ими, буровая мелочь, уже расположенная в пространстве, образуемом гибкими упругими пластинами 5, создает множественные очаги напряжения по контакту гибких упругих пластин 5 со стенками скважины, создавая сопротивление восходящему движению газообразных продуктов взрыва и тем самым увеличивая время действия расширяющихся газообразных продуктов взрыва на разрушаемый массив, следовательно, повышая долю энергии взрыва, расходуемую на совершение полезной работы - дробление горных пород.

Размеры гибких упругих пластин 5 и 5', равно как и диаметр цилиндра, составленного из этих пластин, выбирают в указанных диапазонах, что позволяет в зависимости от условий применения выбрать оптимальные соотношения высоты и толщины/длины гибких упругих пластин и диаметра цилиндра. Указанные соотношения выбирают в зависимости от шероховатости стенок скважины и физико-механических свойств горных пород так, чтобы наклон гибких упругих пластин 5 от нижнего торца цилиндра к стенке скважины был оптимальным. Чем более шероховаты стенки скважины и чем менее крепкие породы взрываются, тем меньший угол наклона гибких упругих пластин 5 от нижнего торца цилиндра к стенке скважины должен быть обеспечен. Верно и обратное. Чем менее шероховаты стенки скважины и чем более крепкие породы взрываются, тем больший угол наклона гибких упругих пластин 5 от нижнего торца цилиндра к стенке скважины должен быть обеспечен.

Кроме того, необходимо дополнительно уточнить, что упругие пластины 5, расположенные по периметру составного цилиндра, имеют на 40-50% большую длину, чем гибкие упругие пластины 5', ограниченные ими, для того чтобы: во-первых, создать возможность надежного соединения постоянной связью всех гибких упругих пластин, чтобы при транспортировке к взрывному блоку и в момент установки в скважину устройство не утратило свою целостность; во-вторых, гибкие упругие пластины 5, имеющие большую длину, ограничивают пространство внутри устройства, которое в процессе установки устройства заполняется буровой мелочью (штыбом или мелкой породой), что позволяет сформировать в теле подвешиваемой части забойки участок, который после взрыва при восходящем движении устройства в первую очередь уплотняется и передает усилие на гибкие упругие пластины 5, расположенные по всему периметру цилиндра, расклинивая их, увеличивая контакт упругих пластин 5 со стенками скважины, создавая при этом дополнительное сопротивление о стенки скважины, что в совокупности обеспечивает достижение технического результата.