Засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала


 


Владельцы патента RU 2526950:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород. Засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала включает нижнюю засыпную часть из инертных сыпучих материалов над воздушным промежутком и верхнюю комбинированную часть. Верхняя комбинированная часть забойки разделена на два отрезка: нижний отрезок длиной до трех диаметров скважины, заполненный элементами каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины, перемежающимися инертным сыпучим материалом крупностью менее 5 мм, и верхний, заполненный до верха скважины этим же инертным сыпучим материалом. Изобретение позволяет повысить эффективность запирания продуктов детонации в зарядной полости комбинированной укороченной забойкой и снизить затраты на ее формирование. 1 ил.

 

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах 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/. При этом конструкция забойки, расположенной над воздушным промежутком вблизи устья скважины, должна обеспечивать продолжительное противодействие ее выбросу действием взрыва - вплоть до момента разрушения массива /2/.

Наиболее близким по существу решаемой задачи устройством для запирания продуктов взрыва в зарядной полости скважины является комбинированная засыпная забойка скважин, включающая верхнюю и нижнюю части, разделенные буферным промежутком из пенополистирола, причем нижняя часть представляет собой засыпку из инертных сыпучих материалов над воздушным промежутком, в которой верхняя часть забойки выполнена в виде конуса длиной 2-3 диаметра скважины, например, из твердеющих материалов, установленного острым концом вверх на буферный промежуток, между конусом и стенками скважины размещен крупный щебень и далее до верха скважины помещен засыпной инертный материал /3/.

Такая конструкция забойки обеспечивает задержку продуктов детонации в зарядной полости до начала сдвижения пород при разрушении массива в районе устья скважины, однако требует предварительного изготовления и доставки к месту зарядки конусов из твердеющих материалов. Кроме того, опытные взрывы с такими забойками показали, что диаметр верхней части скважин сильно колеблется из-за нарушения массива предшествующими взрывами, что усложняет установку конусов. В случае же большого зазора между стенками скважины и конусом по нему происходит прорыв продуктов взрыва, и запирающая способность забойки падает.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности запирания продуктов детонации в зарядной полости комбинированной укороченной забойкой и снижение затрат на ее формирование.

Поставленная задача достигается тем, что в засыпной забойке взрывных скважин с элементами каменного материала, включающей нижнюю засыпную часть из инертных сыпучих материалов над воздушным промежутком и верхнюю комбинированную часть, согласно изобретению верхняя комбинированная часть забойки разделена на два отрезка: нижний отрезок длиной до трех диаметров скважины, заполненный элементами каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины, перемежающимися инертным сыпучим материалом крупностью менее 5 мм, и верхний, заполненный до верха скважины этим же инертным сыпучим материалом.

На фигуре 1 схематично изображена засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала.

Засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала размещается в скважине 1 над воздушным промежутком 2, установленным над зарядом ВВ 3. Нижняя засыпная часть 4 забойки выполнена из инертного сыпучего материала 5 крупностью менее 5 мм, над нею размещен первый отрезок 6 верхней комбинированной части забойки, выполненный из элементов каменного материала в виде крупных камней 7 размером 0,5-0,6 диаметра скважины вперемешку с камнями 8 средних размеров 0,2-0,3 диаметра скважины. Пустоты между камнями 7 и 8 заполнены инертным сыпучим материалом 5. Второй отрезок 9 верхней комбинированной части забойки до верха скважины заполнен тем же инертным сыпучим материалом 5.

Засыпную забойку взрывных скважин с элементами каменного материала, укороченную до 14 диаметров скважины, формируют следующим образом. В скважине 1 над зарядом ВВ 3 известным способом формируют воздушный промежуток 2, высота которого равна разности между глубиной скважины 1 и суммарной длиной заряда BB 3 и забойки. Над воздушным промежутком 2 на заданную высоту формируют нижнюю засыпную часть 4 сыпучим инертным материалом 5, например буровым шламом. После этого формируют первый отрезок 6 верхней комбинированной части забойки, послойно размещая крупные камни 7 размером 0,5-0,6 диаметра скважины вперемешку с камнями 8 среднего размера 0,2-0,3 диаметра скважины, которые берут, как правило, прямо с поверхности заряжаемого блока. Для повышения газонепроницаемости забойки промежутки между камнями крупного и среднего размеров каждого слоя засыпают инертным сыпучим материалом 5, например буровым шламом. Размеры нижней засыпной части 4 и первого отрезка 6 верхней комбинированной части забойки подбирают опытным путем. Наши опытные взрывы показали, что общая высота первого отрезка 6 должна быть не менее 3-х диаметров скважины, а нижняя часть 4 забойки - 7-8 диаметров. Второй отрезок 9 верхней комбинированной части забойки длиной не менее 2 диаметров скважины до устья заполняют инертным сыпучим материалом 5.

После детонации заряда BB 3 в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин в несколько десятков тысяч атмосфер и происходит удар газов по нижней части 4 забойки, существенно смягченный воздушным промежутком. Экспериментально установлено /4/, что в засыпной забойке из зернистых материалов в первый момент времени после детонации заряда забоечный материал уплотняется в виде пробки и плотно расклинивается в скважине. После уплотнения, независимо от используемого материала, забойка выбрасывается с возрастающей скоростью, зарядная полость разгерметизируется и часть продуктов детонации из нее выбрасывается, не совершив полезной работы. Для исключения этого явления предусмотрен первый отрезок 6 верхней комбинированной части засыпной забойки взрывных скважин с элементами каменного материала.

Начавшая движение нижняя засыпная часть 4 забойки воздействует на камни 7 и 8, расклинивая их между собой и стенками скважины 1. При этом крупные камни 7 разрушаются до камней среднего размера 8, те, в свою очередь, переходят в более мелкий щебень. Процесс носит скачкообразный характер, но в целом затраты времени на выброс забойки возрастают. Как показали опытные взрывы, забойки с отрезком, заполненным каменным материалом, либо не вылетают вовсе, либо их выброс происходит через 120-160 мс после вылета обычных засыпных забоек такой же длины. Тем самым обеспечивается большая длительность запирания продуктов детонации в зарядной полости.

Относительно большая длина нижней части 4 забойки необходима для обеспечения ее газонепроницаемости. Опытные взрывы показали, что при малой длине нижней засыпной части 4 взрывные газы проходят между кусками каменного материала верхней комбинированной части забойки, и эффект использования энергии взрыва снижается.

Замена бетонного конуса в прототипе на комбинацию элементов каменного и засыпного материалов позволяет не только снизить затраты, исключив бетон и фракционированный щебень, но и повысить надежность работы забойки, независимо от состояния стенок скважин. 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 крупнодисперсных BB типа гранулитов и граммонитов, у которых значительная доля энергии выделяется в процессе вторичных реакций.

Таким образом, заявляемая засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала позволяет запирать продукты взрыва в зарядной полости до разрушения массива, эффективность использования энергии взрыва на дробление пород существенно повышается, а затраты на применение забойки снижаются, что позволяет решить поставленную техническую задачу.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки

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. Патент Российской Федерации №2462688, МПК F42D 1/08. 2011 (прототип).

4. Миндели Э.О., Демчук П.А., Александров В.Е. Забойка шпуров. - М.: “Недра”, 1967. - 152 с.

Засыпная забойка взрывных скважин с элементами каменного материала, включающая нижнюю засыпную часть из инертных сыпучих материалов над воздушным промежутком и верхнюю комбинированную часть, отличающаяся тем, что верхняя комбинированная часть забойки разделена на два отрезка: нижний отрезок длиной до трех диаметров скважины, заполненный элементами каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины, перемежающимися инертным сыпучим материалом крупностью менее 5 мм, и верхний, заполненный до верха скважины этим же инертным сыпучим материалом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, к отбойке горных пород. Способ взрывания удлиненных скважин включает бурение скважин, определение места размещения боевика для прямого и обратного инициирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) расчетным путем, формирование удлиненного заряда ВВ, установку боевика в заряде ВВ, разделяющего его на две части, заполнение скважины в верхней ее части ВВ и забоечным материалом, взрывание скважины.

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.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке наклонных рудных залежей малой и средней мощности. Способ включает проведение подготовительных и нарезных выработок, бурение шпуров в забое выемочного блока, заряжание и взрывание шпуров, уборку отбитой рудной массы, гидравлическую зачистку отработанного блока, при этом шпуры в нижнем ряду располагают на расстоянии 2-3 диаметров шпура, заряжают через один с рассредоточенным зарядом, при этом шпуры каждого последующего ряда ориентированы по одной линии в направлении восстания рудной залежи.
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.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к взрывным работам, и может быть использовано при ведении взрывных работ с применением смесительно-зарядных машин (СЗМ) для механизированного приготовления эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ) в процессе заряжания скважин на открытых горных работах.
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и, в частности, к взрывным работам в скважине для интенсификации притоков флюида продуктивного пласта в скважину и, в частности к локализации выделенной энергии в призабойной зоне скважины.

Изобретение относится к горному делу, в частности к взрывному дроблению пород, и может быть использовано для осушения слабообводненных нисходящих скважин. .

Изобретение относится к горному делу, в частности к подземной разработке рудных месторождений. .

Изобретение относится к горной и горно-химической промышленности и может быть использовано для ограждения и охраны трещиноватого горного массива от возможного проникновения за пределы создаваемого экрана жидких растворов и формирования прочного закрепленного участка, исключающего его обрушение.

Изобретение относится к горной и горно-химической промышленности, используется для ограждения и охраны трещиноватого горного массива от возможного проникновения за пределы создаваемого экрана жидких растворов. Способ включает бурение параллельных рядов скважин или шпуров, размещение в них зарядов ВВ в шахматном порядке, рассредоточенных заполненными промежутками. Длина промежутка равна длине заряда. Одновременное камуфлетное взрывание зарядов ВВ с центральным инициированием. Заполнение оставшихся после взрыва пустот бетонным раствором. Для образования тампонированного массива определяют радиус заряда ВВ, длину заряда ВВ. В верхней части на контакте водоносный горизонт - массив формируют запирающий заряд. Промежутки заполняют тампонирующим материалом, который формируют следующим составом: в агрессивных безнапорных средах - битум или смолы; в неагрессивных напорных средах - цемент; в агрессивных напорных средах - битум или смолы, дополнительно определяют радиус образующейся затампонированной зоны смятия от заряда, радиус образующейся затампонированной зоны в промежутках между зарядами, расстояние между обуренными скважинами или шпурами в ряду, длину запирающего заряда и радиус затампонированной зоны трещин. Способ позволяет повысить эффективность и безопасность работ. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к открытой разработке угольных пластов со скальными вскрышными породами. Способ включает удаление покрывающих скальных вскрышных пород взрывным рыхлением зарядами с воздушной подушкой в нижнем торце заряда, механическое рыхление и бульдозирование пород пласта, их штабелирование, погрузку в транспортные средства экскаватором. Взрывные скважины для скальных вскрышных пород забуривают в пласт полезного ископаемого на глубину воздушной подушки в нижнем торце заряда. Массовый взрыв осуществляют поскважинно системой неэлектрического инициирования. В пласт полезного ископаемого пониженной крепости забуривают каждую вторую или третью взрывную скважину. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения и снизить энергоемкость механического рыхления пласта полезного ископаемого за счет его предварительного ослабления воздействием взрывного рыхления скальных пород вскрыши. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ, и предназначено для запирания продуктов взрыва в зарядной полости скважин. Изобретение может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при открытой разработке полезных ископаемых. Подвесная скважинная забойка состоит из опорной конструкции и подвешиваемой части, закрепленной на опорной конструкции. 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. Клин вставлен между двумя полуцилиндрами составного цилиндра, а к его основанию прикреплен диск, диаметр которого соизмерим с диаметром скважины. 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. Изобретение позволяет повысить эффективность дробления горных пород. 2 ил.
Изобретение относится к горному делу, в частности к взрывным работам на горячих массивах, и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при открытой разработке полезных ископаемых. Способ включает опускание в скважину гибкого полимерного водонепроницаемого рукава для подачи взрывчатого вещества с закрытым нижним концом и средствами инициирования, последующее заполнение полимерного водонепроницаемого рукава взрывчатыми материалами. Предварительно изготавливают гибкий комбинированный полимерный рукав с закрытым нижним концом, внутренняя поверхность которого выполнена из водонепроницаемого материала, а наружная - из водопроницаемого прочного трудносгораемого материала. В комбинированный рукав наливают воду и по мере наполнения его водой опускают в скважину, после чего заполняют взрывчатыми материалами. Способ позволяет защитить взрывчатые вещества, средства инициирования и волновод от выгорания при ведении взрывных работ на горячих массивах.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при пневматическом заряжании шпуров и скважин гранулированными взрывчатыми веществами. Способ включает прием акустического сигнала, его усиление, фильтрацию, регистрацию и сравнение. Причем осуществляют сравнение тона звучания акустического сигнала при ее заряжании с эталонными звуковыми тонами звучания из базы данных, затем анализируют соответствие тона звучания с информацией по скважине, регистрируют полученные данные и по ним управляют системой подачи взрывчатого вещества. Устройство включает пневмозарядчик с зарядным шлангом, приемник в виде микрофона, систему обработки сигналов, соединенную с командным устройством. Система обработки сигналов снабжена последовательно соединенными широкополосным усилителем, звуковым фильтром, запоминающим и анализирующим устройством с блоком базы данных эталонных тонов звучания и съемным накопителем информации, управляющим устройством, анализатором тонов звучания с задатчиком и съемным накопителем информации. Командное устройство снабжено исполнительным механизмом, золотником с электромагнитными клапанами и запорным устройством, установленным непосредственно на пневмозарядчике на входе в него сжатого воздуха или на выходе взрывчатого вещества из пневмозарядчика в зарядный шланг. Исполнительный механизм соединен с запорным устройством через золотник с помощью шлангов подачи сжатого воздуха. Данный способ и устройство позволят упростить конструкцию, повысить точность измерения и надежность работы. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при формировании шпуровых зарядов взрывчатых материалов. Забойный пыж шпурового заряда включает твердое тело цилиндрической формы, на боковой поверхности которого в плоскости, перпендикулярной оси пыжа, выполнены кольцевые канавки. Забойный пыж выполнен из углепласта. Твердое тело пыжа выполнено в виде единой монолитной структуры из материала, содержащего 74,8 массовых долей мелкого угля - штыб, шлам, скрепленного фенолоформальдегидной смолой холодного отверждения СФЖ-3032 в количестве 20,6 массовых долей и отвердителя в объеме 4,6 массовых долей водного раствора технической бензосульфокислоты. Изобретение позволяет повысить эффективность буровзрывных работ на угольных шахтах за счет уменьшения трудоемкости процессов изготовления пыжей и соответственно их себестоимости. Позволяет повысить качество отбиваемого угля за счет снижения его разубоживания. Забойный пыж упрощенной конструкции пригоден для заряжания шпуров в автоматическом режиме соответствующими роботами. 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для механизированного заряжания шпуров и скважин непатронированными взрывчатыми веществами, преимущественно в подземных горных работах. Зарядчик состоит из бункера, дозирующей камеры с загрузочным и разгрузочным отверстиями, трубопровода сжатого воздуха, конусного затвора с перемещающим устройством, соединенных полым штоком с аэрирующими отверстиями в нижней части. Перемещающее устройство выполнено в виде мембранного механизма, установленного в бункере на скобе. Мембранный механизм состоит из корпуса с крышкой, между которыми закреплена мембрана. Под мембраной установлены пружина и шток. Шток мембранного механизма жестко соединен со штоком конусного затвора, а трубопровод сжатого воздуха снабжен четырехходовым краном. Данный зарядчик позволит повысить надежность и безопасность заряжания шпуров и скважин непатронированными взрывчатыми веществами. 2 ил.

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин включает формирование нижней засыпной части из инертных мелкодисперсных материалов высотой 1,0-1,5 диаметра скважины над воздушным промежутком и формирование на неё верхней части - слоя из элементов каменного материала, на высоту 0,5-1,5 диаметра скважины, для чего на нижнюю засыпную часть опускают транспортный контейнер с элементами каменного материала размером 0,2-0,7 диаметра скважины, разгружают его и удаляют из скважины. Процесс формирования слоёв повторяют до полного формирования комбинированной забойки высотой не более 10 диаметров скважины. Для формирования забойки используют транспортный контейнер, выполненный в форме цилиндра из металла или пластических масс, с верхним кольцом размером 0,8-0,9 диаметра скважины, снабженным несущим шнуром. В верхнем кольце равномерно закреплены прутки с шагом, исключающим попадание мелких кусков каменного материала между ними. На транспортном контейнере закреплен мягкий мешок длиной на 40-50% большей длины транспортного контейнера с несущим сдвоенным шнуром. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности запирания продуктов детонации в зарядной полости короткой комбинированной забойкой. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области буровзрывных работ. Способ формирования короткой комбинированной забойки включает формирование нижней засыпной части из инертных мелкодисперсных материалов высотой 1,5-2 диаметра над воздушным промежутком и формирование на нижнюю засыпную часть верхней части из элементов каменного материала на высоту 0,5-1,5 диаметра скважины. На нижнюю часть опускают установленный в мягкий мешок транспортный контейнер с элементами каменного материала размером 0,2-0,6 диаметра скважины, разгружают его и удаляют из скважины. После этого снова засыпают инертный мелкодисперсный материал на высоту 1-1,5 диаметра скважины, на который опять разгружают каменный материал из транспортного контейнера. Процесс повторяют до полного формирования комбинированной забойки высотой не более 10 диаметров скважины. В способе используют транспортный контейнер, выполненный в форме цилиндра из металла или пластических масс. Верхнее кольцо контейнера размером 0,8-0,9 диаметра скважины, в котором равномерно закреплены прутки с шагом, исключающим выпадение мелких кусков каменного материала, снабжено несущим шнуром, Транспортный контейнер вставлен в мягкий мешок размером на 20-30% большим диаметра скважины, снабженный ушками для крепления несущего шнура. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности запирания продуктов детонации в зарядной полости короткой комбинированной забойкой и снижение затрат на ее формирование. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к способам взрывания на открытых разработках слоистых массивов горных пород с нижним менее прочным слоем породы и верхним более прочным слоем. Способ включает бурение нисходящих скважин, их заряжание комбинированными скважинными зарядами ВВ с размещением в нижней части скважин менее мощного ВВ. Нижнюю и верхнюю части зарядов рассредоточивают породным инертным промежутком. В верхней части скважин размещают более мощное ВВ. Затем осуществляют забойку скважин и инициирование зарядов. В процессе заряжания менее мощное ВВ в нижней части скважин размещают до уровня почвы более прочного слоя породы. Инертный промежуток выполняют с высотой от 1,75 до 2,5 диаметров скважин dскв. Инициирование зарядов осуществляют с опережающим короткозамедленным взрыванием верхней части зарядов относительно их нижней части. Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение КПД взрыва при снижении выхода негабарита, среднего размера куска взорванной горной массы, удельного расхода ВВ и объема буровых работ. 1 ил.
Наверх