Способ рассредоточения заряда в скважине

Способ рассредоточения заряда в скважине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для заряжания скважин при производстве взрывных работ в горном деле. Изобретение может быть использовано также при производстве взрывов в строительстве.

При существующем буровом и погрузочно-транспортном оборудовании одним из эффективных методов интенсификации дробления горных пород, снижения удельного расхода ВВ, снижения трудоемкости заряжания скважин (например, глубоких скважин) является применение рассредоточенных по глубине скважины зарядов с воздушными промежутками.

Известен способ рассредоточения заряда в скважине, при котором заряды в скважине разделяют с помощью вставок, в частности деревянного шеста с набитыми на его концы кружками (Жаркелов М.И. и др. "Эффективный способ создания воздушных полостей в скважинном заряде", "Цветная металлургия". 1975, №7, С.14-15).

Недостатком этого способа является его большая трудоемкость и низкое качество из-за неточности сопряжения вставки и диаметра скважины, в результате чего ВВ частично или полностью заполняет создаваемый воздушный промежуток, что ведет к перерасходу ВВ.

Известен также способ рассредоточения заряда в скважине (Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. - М.: Недра, 1982, С.135), при котором воздушные промежутки создают с помощью скважинных затворов при помощи деревянных дисков диаметром, равным диаметру скважины, соединенных между собой деревянными стержнями или другими устройствами, при этом устанавливают боевики в каждом заряде, монтируют детонирующий шнур.

Недостатками этого способа также являются его большая трудоемкость и низкое качество подготовки взорванной горной массы.

Известен также способ рассредоточения зарядов в скважине, включающий создание воздушных промежутков с помощью скважинных затворов, диаметр которых превышает диаметр скважины, установку боевиков в каждом заряде, монтирование детонирующего шнура (Патент РФ №2235971, F 42 D 1/02, 1/08, опубл. 10.09.2004 г., бюл. №25).

Недостатками известного способа являются:

- высокая стоимость скважинного затвора и его постановки в скважину в суммарной стоимости всего заряда скважины;

- необходимость применения дорогостоящего высокотехнологичного материально-технического обеспечения постановки затворов в скважину (передвижная электростанция, передвижной компрессор и т.п.), что требует соответствующей квалификации работников и усложняет технологический процесс;

- большая трудоемкость заряжания скважин;

- высокие затраты на заряжание скважин рассредоточенными зарядами.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости заряжания скважин рассредоточенными зарядами, уменьшение удельной стоимости затвора от суммарной стоимости установленного заряда, снижение затрат на заряжание скважин рассредоточенными зарядами, упрощение технологического процесса рассредоточения заряда в скважине.

Указанные задачи достигаются тем, что в способе рассредоточения заряда в скважине, включающем создание воздушных промежутков с помощью скважинных затворов, диаметр которых превышает диаметр скважины, опускание их в скважину на заданную глубину, установку боевиков в каждом заряде, монтирование детонирующего шнура, согласно изобретению воздушные промежутки создают с помощью упругого скважинного затвора, который в деформированном виде помещают в транспортный контейнер и на штанге, жестко соединенной с транспортным контейнером, опускают в скважину на заданную глубину, которую регулируют с помощью штанги, где упругий скважинный затвор выталкивают из транспортного контейнера, после чего транспортный контейнер вынимают из скважины, а на упругий скважинный затвор помещают боевик и часть заряда, затем в тот же транспортный контейнер в деформированном виде помещают следующий упругий скважинный затвор, опускают его в скважину на заданную глубину и всю последовательность действий повторяют до экономически и технически обоснованного количества упругих затворов в скважине.

Заявляемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема скважинного заряда, рассредоточенного воздушными промежутками; на фиг.2 - постановка упругого скважинного затвора в скважину на заданную глубину; на фиг.3 - конструкция упругого скважинного затвора; на фиг.4 - конструкция транспортного контейнера для постановки упругого скважинного затвора в деформированном виде в скважину.

Способ осуществляют следующим образом. На дно скважины на глубину Н опускают боевик 1 и производят зарядку скважины до глубины H₁. Затем на глубину Н₂ опускают транспортный контейнер 2 с размещенным в нем предварительно деформированным упругим скважинным затвором 3. С помощью поршня 4, выполненного заодно со стержнем 5, установленным внутри штанги 6, жестко соединенной с транспортным контейнером 2, выталкивают упругий скважинный затвор 3 из транспортного контейнера 2. За счет энергии, запасенной упругим скважинным затвором 3 в момент его деформации, он расправляется в скважине за долю секунды и врезается краями в стенки скважины. После этого транспортный контейнер 2 вынимают из скважины с помощью штанги 6. На упругий скважинный затвор 3 помещают следующий боевик 1 и часть заряда до глубины Н₃. Затем на глубину Н₄ в том же транспортном контейнере в скважину опускают следующий упругий скважинный затвор, помещенный в деформированном виде в транспортный контейнер, и всю последовательность действий повторяют до экономически и технически обоснованного количества упругих скважинных затворов в скважине.

Упругий скважинный затвор состоит из стопки сильно усеченных конусов, выполненных например, из полиэтилена, соединенных между собой по оси. Диаметр упругого скважинного затвора 3 в свободном состоянии больше диаметра скважины на 15% (D=1,15 D_скв, Н=0,5 D_скв). Упругий скважинный затвор 3 помещают в транспортный контейнер 2 в деформированном виде. Причем степень деформации не должна превышать предела упругости материала затвора 3. В момент деформации затвор 3 запасает потенциальную энергию, которая при выталкивании его из контейнера, мгновенно освобождаясь, обеспечивает герметичность и плотность перекрытия скважины за счет того, что края затвора, соударяясь со стенками скважины, врезаются в них.

Транспортный контейнер состоит из корпуса 7, жестко соединенного со штангой 6 и расположенного внутри него поршня 4, выполненного заодно со стержнем 5.

Пример конкретного выполнения способа.

Зарядка скважин производилась на ОАО Разрез Кедровский на горном участке №2 при взрыве горных пород, состоящих из песчаников и алевролитов, перемежающихся по глубине крепостью 4-5 по шкале проф. Протодьяконова М.М. Блок был забурен буровым станком ЗСБШ-200Н с сеткой скважин 6 м на 7 м, глубиной скважин 16 м и диаметром 215,9 мм. Скважины пробурены вертикальные. По паспорту взрыва масса заряда в скважине составила 320 кг. Заявляемый способ был опробован на 4 скважинах. В этих скважинах заряд был уменьшен на 60 кг. Общая длина заряда в скважине составила 8,5 метра (нижняя часть заряда 3,5 м или 105 кг, верхняя - 3,0 м или 90,7 кг).

Зарядка скважин осуществлялась следующим образом.

На дно скважины на детонирующем шнуре опустили шашку ТГ-П850. Затем осуществили механизированную зарядку нижней части скважины гранулитом НК спецмашиной М3-3Б в объеме 105,5 кг. После этого на высоте 2 м от нижнего заряда (воздушный промежуток) установили упругий скважинный затвор, для чего опустили транспортный контейнер с размещенным в нем предварительно деформированным упругим скважинным затвором в скважину на глубину 10,5 м (3,5 м длина нижнего заряда и 2 м - воздушный промежуток) и с помощью поршня, выполненного заодно со стержнем, вытолкнули упругий скважинный затвор из транспортного контейнера. Затем транспортный контейнер вытащили на земную поверхность, а на упругий скважинный затвор опустили на детонирующем шнуре шашку ТГ-П850 и вручную из мешков засыпали 90,7 кг гранулита НК. Таким образом было заряжено 4 скважины. Перед взрывом было измерено расстояние от земной поверхности до верхней части заряда в скважине. Оно за время зарядки всего блока (5 дней) не изменилось. Несмотря на то, что величина заряда была уменьшена на 18,75%, качество подготовки взорванной горной массы четырех контрольных скважин осталось таким же, как в остальных скважинах.

Заявляемый способ рассредоточения заряда в скважине позволяет:

- за счет исключения дорогостоящего высокотехнологичного оборудования (передвижная электростанция, передвижной компрессор и т.п.) и работников высокой квалификации снизить трудоемкость заряжания скважин рассредоточенными зарядами, уменьшить удельную стоимость затвора и его установки в суммарной стоимости заряда;

- за счет создания точных геометрических параметров рассредоточенного заряда снизить удельный расход ВВ.

- расширить область применения рассредоточенного заряда на неглубокие скважины (Н≤15 м), на которых экономический эффект от применения прототипа не распространялся;

- на глубоких (Н≥15 м) скважинах получить экономический эффект в 1,15-1,35 раза больше, чем в прототипе.

Способ рассредоточения заряда в скважине, включающий создание воздушных промежутков с помощью скважинных затворов, диаметр которых превышает диаметр скважины, опускание их в скважину на заданную глубину, установку боевиков в каждом заряде, монтирование детонирующего шнура, отличающийся тем, что воздушные промежутки создают с помощью упругого скважинного затвора, который в деформированном виде помещают в транспортный контейнер на штанге, жестко соединенной с транспортным контейнером, и опускают в скважину на заданную глубину, которую регулируют с помощью штанги, где упругий скважинный затвор выталкивают из транспортного контейнера, после чего транспортный контейнер вынимают из скважины, а на упругий скважинный затвор помещают боевик и часть заряда, затем в тот же транспортный контейнер в деформированном виде помещают следующий упругий скважинный затвор, опускают его в скважину на заданную глубину и всю последовательность действий повторяют до экономически и технически обоснованного количества упругих затворов в скважине.