Устройство для заполнения нисходящих скважин веществом в рукаве

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при заряжании вертикальных или крутонаклонных сухих и обводненных скважин взрывчатым веществом, а также при необходимости размещения в скважинах каких-либо сыпучих или жидких веществ, упакованных в рукава. Устройство для заполнения скважин веществом в рукаве содержит пустотелую направляющую, охватывающий ее пакетированный рукав и тормозные приспособления. Пакет рукава разделен на секции, а тормозные приспособления размещены в нижней части каждой секции. Пустотелая направляющая снабжена наружными кольцевыми выступами. Кольцевые выступы выполнены парными. Тормозные приспособления размещены между парами выступов. Рукав снабжен внешним дополнительным рукавом. Дополнительный рукав собран в пакет. Изобретение обеспечивает повышение надёжности формирования столба ВВ в рукаве и качество заряда ВВ. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при заряжании вертикальных или круто наклоненных сухих и обводненных скважин взрывчатым веществом (далее - ВВ), а также при необходимости размещения в скважинах каких-либо сыпучих или жидких веществ, упакованных в рукава.

Известно устройство (Патент РФ №2111450, МКИ F42D 1/06 «Устройство для заполнения скважин веществом в рукав») для заполнения нисходящих скважин веществом в рукав, в которых рукав собирают в пакет с осевым отверстием с возможностью схода рукава в скважину. Пакет устанавливают в устье скважины или над скважиной и подают в него ВВ. В процессе подачи ВВ рукав сходит в скважину под его весом. В процессе схода ВВ рукав тормозят.

В этом устройстве используется один рукав. В современной практике взрывных работ при использовании доступных и недорогих материалов, как правило, это не обеспечивает либо необходимых прочностных характеристик, либо герметичности.

Так, при формировании заряда льющихся ВВ в полиэтиленовые рукава, они растягиваются в поперечном направлении, а при формировании зарядов этих же или сыпучих ВВ в более прочные полипропиленовые рукава осуществляется взаимодействие скважинной воды с ВВ, так как эти рукава не обладают герметичностью.

Известно устройство (Патент Украины №68945, МПК F42D 1/08 «Устройство для заполнения нисходящих скважин веществом в рукав»), а также способ укладки рукава и устройства для размещения ВВ в рукаве (Патент Украины №62457, МПК F42D 1/00 «Способ размещения взрывчатого вещества в рукав в нисходящей скважине, способ укладки рукава (варианты) и устройство для размещения вещества в рукаве (варианты)»), в которых в качестве рукава используется двойной рукав (внутренний и наружный), которые могут быть или заранее вставлены один в другой, или сформированы в пакеты таким образом, что в процессе подачи ВВ внутренний рукав входит в наружный. В этом способе и устройстве не определены характеристики силы торможения рукава, являющиеся одним из определяющих факторов процесса формирования качественного заряда в рукаве. В случае несоответствия силы торможения силовым воздействиям на устройство со стороны рукава в скважине, в который подается ВВ, возможен целый ряд негативных явлений, которые ухудшают или делают невозможным процесс формирования столба ВВ в рукаве.

Наиболее существенными из них являются:

- уменьшение натяжения рукава из-за его лишнего схода под действием силы трения подаваемого ВВ о внутреннюю поверхность рукава при нахождении нижнего торца рукава на дне скважины или в обводненной скважине, если столб ВВ, погружаясь в воду, находится на плаву;

- уход сформированной части столба ВВ под воду и сдавливание рукава над ним скважинной водой;

- непотопление сформированной части столба ВВ в обводненной скважине из-за необоснованно высокой силы торможения. При этом вследствие изменения длины рукава, сошедшего в скважину, веса столба вещества, поданного в рукав, высоты столба воды, силы, действующие на устройство, изменяются в процессе подачи ВВ в скважину.

Наиболее близким техническим решением к настоящему изобретению является способ и устройство для заполнения нисходящих скважин веществом в рукав (Патент РФ №2104473, МКИ F42D 1/08 «Способ заполнения скважин веществом в рукав и устройство для его осуществления»), в которых рукав, собранный на полой направляющей, устанавливается в устье скважины или над ней. Через направляющую подается ВВ, и в процессе схода рукава под весом ВВ рукав тормозится с силой, равной или превышающей силу трения ВВ о внутреннюю поверхность рукава.

Однако указанные способ и устройство не предусматривают необходимое увеличение силы торможения рукава по мере подачи ВВ в рукав и его схода в скважину. Такое изменение силы торможения функционально соответствует увеличению силы трения ВВ о внутреннюю поверхность рукава вследствие увеличения площади трущейся поверхности, за счет увеличения пути перемещения ВВ относительно рукава. Это характерно при перемещении ВВ как в сухой скважине, так и в обводненной при использовании ВВ, проходящего по рукаву, сжатому скважинной водой, например, плотного жидкого ВВ. При недостаточной силе торможения рукава происходит вытягивание «лишнего» рукава, ослабевает его натяжение, сопровождающееся в свою очередь повышением силы трения, изгибает и скручивает рукав, что приводит либо к прекращению процесса формирования столба ВВ, либо неоднородности сформированного столба ВВ в рукаве в скважине.

Более сложным является процесс формирования столба ВВ в рукаве в обводненной скважине, если это ВВ по своим свойствам не проходит через сжатый водой рукав. В этом случае необходимо выполнение условий, когда верх сформированного столба ВВ находится постоянно над зеркалом воды в скважине, а часть сформированного столба погружается в воду, находясь на плаву. При этом первоначально для обеспечения потопления столба ВВ необходима сравнительно небольшая сила торможения.

По мере накопления ВВ в рукаве для удержания его столба над водой необходимо увеличивать силу торможения.

Установление постоянной силы торможения высокого уровня, исключающего указанные недостатки в обводненной скважине, может привести к другому осложнению - невозможности начала осуществления процесса формирования столба ВВ или его остановку при подъеме столба воды в скважине при погружении в нее сформированной части ВВ. Это явление происходит как результат действующих сил - веса ВВ в рукаве с учетом выталкивающей силы на его столб в воде и силы торможения рукава.

В сухой скважине и скважине с незначительным уровнем воды технически задача формирования столба ВВ в рукаве может быть решена установлением постоянной силы торможения (в пределах прочности рукава).

Однако применение этого принципа торможения при формировании столба ВВ при высоком уровне обводненности скважины, когда установленная сила торможения может превысить допустимую силу торможения ввиду ограничения высоты размещения направляющей рукава над скважиной, приведет к невозможности формирования столба ВВ.

Кроме того, при высоком уровне воды (когда она может выдавливаться из скважины и выливаться через устье) установление силы торможения, исходя из условия непотопления сформированной части столба ВВ конечной массы, может привести к остановке процесса формирования столба ВВ, когда суммарно массы сформированного частично столба ВВ в обводненной и сухой его частях будет недостаточно для преодоления установленной силы торможения.

Поэтому, учитывая разнообразие условий формирования столба ВВ в рукаве и невозможность их определения на момент изготовления устройства заряжания, а также возможные ситуации, останавливающие процесс формирования столба ВВ, установление постоянного торможения является неэффективным и нецелесообразным.

Более надежным является способ формирования столба ВВ с увеличивающейся силой торможения по мере увеличения длины схода рукава.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа и устройства, которые обеспечивают повышение надежности процесса формирования столба ВВ в рукаве в скважине при обеспечении качества заряда ВВ.

Указанная техническая задача решается тем, что:

В способе заполнения скважин веществом в рукаве, включающем торможение рукава в процессе его схода в скважину, по мере заполнения рукава веществом, силу торможения рукава увеличивают.

Силу торможения рукава увеличивают непрерывно и/или ступенчато.

В устройстве для заполнения скважин веществом в рукаве, содержащем пустотелую направляющую, охватывающий ее пакетированный рукав и тормозные приспособления, пакет рукава разделен на секции, а тормозные приспособления размещены в нижней части каждой секции.

Кроме того, пустотелая направляющая снабжена наружными кольцевыми выступами.

Кроме того, кольцевые выступы выполнены парными.

Кроме того, тормозные приспособления размещены между парами выступов.

Кроме того, рукав снабжен внешним дополнительным рукавом.

Кроме того, дополнительный рукав собран в пакет.

Изобретение поясняется графическими материалами, где схематически представлено наилучшее исполнение устройства в соответствии с заявляемым.

Обратимся к фиг.1, на которой изображено устройство, включающее цилиндрическую пустотелую направляющую 1 с воронкой 2, пакетированный рукав 3 с секциями 3.1 и 3.2, удерживающий рукав в верхней части направляющей 1 кольцевой выступ 4, жестко связанный с ней, закреп 5, который может быть выполнен в виде шпагата, тормоз 6 в виде резинового кольца и держатель 7 тормоза 6, который может быть выполнен в виде рукава, верхнюю часть которого удерживает закреп, тормоз 8 и держатель 9 тормоза, которые могут быть выполнены аналогично 6 и 7.

Обратимся к фиг.2, на которой дополнительно к изображенным на фиг.1 показаны кольцевые выступы 10, 11 и 12, жестко закрепленные на направляющей 1.

Над выступом 10 размещен тормоз 6, а между выступами 11 и 12 размещен тормоз 8.

Обратимся к фиг.3, на которой изображено схематично сечение устройства (повернуто) с дополнительным рукавом 13, также тормозом 14 и держателем этого тормоза 15, выполненным в виде рукава, являющимся одновременно чехлом устройства. Кроме того, здесь пакет рукава дополнительно содержит секцию 3.3.

Способ заполнения скважин веществом (взрывчатым веществом) в рукаве реализуется устройством следующим образом.

В устройстве, изображенном на фиг.1, размещенном в скважине (не обозначена), рукав 3 собран на цилиндрической направляющей 1 в секции 3.1 и 3.2, каждая из которых прижимается в нижней части соответственно тормозом 6 и тормозом 8.

Рукав удерживается на направляющей через удерживающий выступ 4 закрепом 5, который также удерживает держатели 7 и 9 тормозов 6 и 8. При подаче в воронку 2 вещества рукав постепенно спускается в скважину сначала удерживаемый тормозом 8, а затем по мере его схода и тормозом 6, сила торможения при этом увеличивается непрерывно.

В устройстве, изображенном на фиг.2, тормоз 6 размещен над кольцевым выступом 10, а тормоз 8 между кольцевыми выступами 11 и 12. При подаче вещества рукав 3 вначале удерживается тормозом 8 до полного расхода секции 3.2, а затем с небольшим рывком, преодолевая выступ 10, удерживается тормозом 6 и далее совместно действующими тормозами 6 и 8. Наличие кольцевых выступов 10, 11 и 12 во взаимодействии с тормозами 6 и 8 создает ступенчатое увеличение усилия торможения рукава 3.

В устройстве на фиг.3, в сравнении с предыдущими, рукав 3 дополнительно содержит секцию 3.3, а тормоз 14 и внутренняя поверхность пакета дополнительного рукава 13 создают силу торможения в начале процесса подачи вещества и сходе в скважину рукава секции 3.3. По мере схода рукава сила торможения возрастает ступенчато за счет суммирующего действия тормозов 8 и 6.

Выступы на направляющей обеспечивают увеличение силы торможения за счет изгибов рукава и повышения силы прижатия его тормозными кольцами.

В результате увеличения тормозного усилия по мере заполнения рукава веществом и схода в скважину повышается надежность формирования столба ВВ вне зависимости от обводненности скважины и повышает качество разрушения пород взрывом.

При этом устройство обеспечивает возможность механизированной зарядки скважины, что в итоге снижает трудоемкость и время работ по заряжанию скважин.

Заявляемый способ может быть использован при заполнении скважин ВВ как в однослойный, так и в двухслойный рукав, составленный из двух рукавов - внутреннего и внешнего, заправленных один в другой.

Возможно применение заявленного способа и при использовании рукавов, составленных из большего количества слоев. При этом изменение силы торможения может быть осуществлено непрерывно и/или ступенчато путем использования для схода рукавов устройств, в которых применяются несколько тормозных приспособлений с необходимыми характеристиками торможения, которые включаются в работу последовательно, по мере схода рукава с ВВ.

В случае применения двойного рукава осуществляется повышение силы торможения прежде всего воздействием на внутренний рукав, контактирующий с ВВ, потому, что именно он является силовым элементом, в котором формируются утягивающие усилия, обусловленные весом столба ВВ и его трением о внутреннюю поверхность рукава. Наружный рукав выполняет функции силового каркаса, предупреждающего поперечную деформацию и разрыв рукава под давлением столба ВВ, а также защитной оболочки при разрывах и проколов внутреннего рукава о выступы и шероховатости стенок в процессе перемещения в скважине.

Формирование раздельных пакетов рукавов упрощает и снижает трудоемкость изготовления устройства для заряжания, поскольку исключает операцию размещения одного рукава в другом. Кроме того, приложение тормозных усилий к одному внутреннему рукаву повышает надежность процесса торможения, так как исключается проскальзывание одного рукава относительно другого при их зажатии тормозным приспособлением и снижается объем возможных при этом складок.

Тормозные приспособления в виде колец, охватывающих рукав, обеспечивают его торможение путем прижатия рукава к поверхности направляющей и создание тем самым силы трения рукава при его сходе в скважину.

Различные варианты исполнения тормозных колец в сочетании с выступами на направляющей обеспечивают функционирование устройства в большом диапазоне технико-технологических условий.

1. Устройство для заполнения скважин веществом в рукаве, содержащее пустотелую направляющую, охватывающий ее пакетированный рукав и тормозные приспособления, отличающееся тем, что пакет рукава разделен на секции, а тормозные приспособления размещены в нижней части каждой секции.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пустотелая направляющая снабжена наружными кольцевыми выступами.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что кольцевые выступы выполнены парными.

4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что тормозные приспособления размещены между парами выступов.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рукав снабжен внешним дополнительным рукавом.

6. Устройство по пп.1 и 5, отличающееся тем, что дополнительный рукав собран в пакет.