Способ формирования воздушных промежутков элементами из пенополистирола

Способ формирования воздушных промежутков элементами из пенополистирола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.

Известен ряд способов формирования воздушных промежутков: установка в скважине устройств в виде брусков с кружками или крестовинами на концах, бумажных цилиндров или пыжей и т.п. Все они сложны в применении и не исключают случаев просыпания ВВ внутрь воздушного промежутка /1/.

Наиболее близким по существу решаемой задачи является способ формирования воздушного промежутка из вспененного полистирола /2/. Такой способ рассредоточения зарядов ВВ прост, дешев и достаточно технологичен. Однако наши опыты по формированию зарядов с такими воздушными промежутками показали, что пенополистирол в гранулах сильно электризуется, что затрудняет операции с ним на блоке при ручной зарядке скважин, кроме того, из-за очень малого удельного веса возникают трудности при формировании воздушного промежутка в ветреную погоду.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является облегчение формирования воздушного промежутка из вспененного полистирола в заряде ВВ.

Поставленная задача достигается тем, что в способе формирования воздушных промежутков элементами из пенополистирола, включающем разделение заряда ВВ на части воздушным промежутком из пенополистирола, согласно изобретению в скважинах без искривлений и вывалов стенок воздушный промежуток формируют опусканием в скважину элемента из пенополистирола в виде параллелепипеда квадратного сечения с длинной стороной, равной длине воздушного промежутка и размером сечения 0,65...0,71 диаметра скважины, на котором размещают уплотняющий объем ВВ, помещенный в мягкую или эластичную оболочку диаметром более диаметра скважины.

В скважинах с искривлениями и вывалами стенок используются элементы из пенополистирола в виде короткого параллелепипеда квадратного сечения с длинной стороной, равной 0,65...0,71 диаметра скважины и размером сечения 0,35...0,43 диаметра скважины.

В скважинах с искривлениями, но без вывалов стенок, воздушный промежуток формируют опусканием в скважину заданного количества кубиков из пенополистирола с длиной грани, равной 0,45...0,52 диаметра скважины.

Принципиальная схема способа формирования воздушных промежутков элементами из пенополистирола приведена на чертежах.

На фиг.1 показано опускание в скважину без искривлений и вывалов стенок параллелепипеда из пенополистирола с длинной стороной, равной высоте воздушного промежутка, и уплотняющего объема ВВ; на фиг.2 показано опускание в скважину с искривлениями и вывалами стенок коротких параллелепипедов из пенополистирола и формирование уплотняющего объема ВВ над воздушным промежутком из пенополистирола; на фиг.3 показана скважина с искривлениями, но без вывалов стенок с воздушным промежутком из кубиков и завершение формирования верхней части заряда засыпкой гранулированного ВВ, а также устройство засыпной забойки.

Способ формирования воздушных промежутков элементами из пенополистирола осуществляют следующим образом.

Вначале выбирают форму элементов из пенополистирола исходя из следующих ограничений:

1. Элемент свободно, не застревая, опускается в скважину.

2. Для снижения расхода пенополистирола необходимо стремиться к минимальному коэффициенту заполнения им скважины. Это условие будет соблюдаться при следующих условиях:

2.1. Размеры элементов таковы, что на одном уровне в скважине располагается не более одного элемента;

2.2. Форма элемента обеспечивает его минимальный объем.

3. Для того чтобы не производить замеров по мере формирования воздушного промежутка необходимо, чтобы каждый из элементов создавал одинаковый промежуток и факт достижения заданной высоты определялся количеством уложенных элементов.

Наиболее простой случай - применять элементы в виде параллелепипедов с длинной стороной, равной длине воздушного промежутка. Для его свободного прохождения в скважину достаточно, чтобы его размер в сечении был равен 0,65...0,71 диаметра скважины (D).

Второе требование определяется только прочностью поперечного сечения элемента на изгиб.

Практика работы станков ударного бурения с выносными гидроударниками показывает, что при бурении скважин малого (100-130 мм) диаметра в породах с субвертикальной трещиноватостью скважина искривляется, а при пересечении трещин с переменным направлением возникают резкие искривления, на которых даже зависают взрывчатые вещества кусковатой формы, например гексотал. Кроме того, в нарушенных породах часто образуются вывалы в стенках скважины. В таких условиях параллелепипеды из пенопласта могут также зависнуть на таких перегибах и вывалах стенок скважин и не достигнуть заданной глубины. Поэтому такие элементы применимы лишь в скважинах с ровными вертикальными стенками.

Для формирования воздушного промежутка в скважинах с искривлениями и вывалами стенок и соблюдения первого и второго требований используется элемент из пенополистирола в виде короткого параллелепипеда квадратного сечения.

Размер длинной стороны элементов должен обеспечивать первое условие, т.е. свободное прохождение элемента в скважину и равен 0,65...0,71 диаметра скважины.

Требование 2.1. о необходимости расположения на одном уровне в скважине не более одного элемента невыполнимо, так как размеры поперечного сечения скважины с разрушенными стенками колеблются в широких пределах и не позволяют точно определить форму, размеры и количество элементов.

Требование 2.2. выполняется из условия, что минимальный объем короткого параллелепипеда обеспечивается при размере сечения 0,35...0,43 диаметра скважины.

Третье требование в скважинах, пробуренных в горных породах с нарушенной структурой и имеющих вывалы стенок скважины, не выполняется, поэтому по мере формирования воздушного промежутка необходимо производить замеры его высоты.

В случае формирования воздушного промежутка в скважинах с искривлениями стенок используется элемент из пенополистирола в виде короткого параллелепипеда квадратного сечения с длинной стороной, равной 0,65...0,71 диаметра скважины и размером сечения 0,35...0,43 диаметра скважины.

В скважинах с искривлениями, но без вывалов стенок, воздушный промежуток формируют опусканием в скважину заданного количества кубиков из пенополистирола.

Для того чтобы при создании воздушного промежутка в скважине заполнением ее кубиками из пенопласта последующий кубик не проваливался в зазор между стенкой скважины и предыдущим кубиком, длина грани кубика должна быть не менее 0,447 D.

Однако при определении соотношения размеров кубиков и скважины следует учитывать, что фактические диаметры скважин отличаются от диаметра бурового инструмента как из-за разбуривания стенок скважины при бурении новым долотом, так и вследствие износа инструмента /3/. При этом наибольший разброс фактических диаметров происходит при ударно-вращательном бурении. Так, отклонение диаметров скважин от диаметра новой коронки составляет для изношенных коронок - до 7,8% в сторону уменьшения, а для новых коронок - до 6,4% в сторону увеличения.

Учитывая вышеизложенное, а также для исключения необходимости замеров фактического диаметра каждой скважины длина грани кубика элемента из пенополистирола равна 0,45...0,52 номинального диаметра скважины.

После выбора формы и размеров элементов из пенопласта станками для резки блоков пенополистирола нарезают элементы прямоугольной или кубической формы расчетного для каждого диаметра скважин размера из стандартных плит пенопласта, широко применяемого в строительной индустрии.

Затем готовят уплотняющий объем ВВ, чтобы исключить просыпи ВВ в воздушный промежуток между элементами в виде длинного параллелепипеда 1, короткого параллелепипеда 2 или кубика 3 и стенками скважины 4. Для этого в мягкую или эластичную оболочку 5, выполненную из полиэтилена толщиной 100 мм или тонкой резины (например, детский воздушный шарик) с диаметром более диаметра скважины, например 120-130 мм для скважин диаметром 115 м, засыпают ВВ 6 в таком объеме, чтобы в скважине оно заняло не менее диаметра по высоте. А затем оболочку 5 завязывают несущим шнуром 7 с оставлением воздуха.

Далее приступают к формированию воздушных промежутков в скважинных зарядах ВВ. Для этого в скважину 4 размещают нижний боевик 8 на проводнике инициирующего импульса 9, например детонирующем шнуре или волноводе, и формируют нижнюю часть заряда ВВ 10. После начинают формирование воздушного промежутка расчетной высоты. Для этого опускают в скважину длинный параллелепипед 1 или расчетное количество кубиков 3 из пенополистирола, равное

где h - высота воздушного промежутка; а - длина грани кубика.

В скважинах, пробуренных в горных породах с нарушенной структурой и имеющих вывалы стенок скважины 4, заполняемых короткими параллелепипедами 2, по мере формирования воздушного промежутка необходимо производить замеры его высоты.

После этого формируют верхнюю часть заряда, для этого оболочку 5 поднимают за несущий шнур 7, при этом за счет растяжения оболочка 5 уменьшается в диаметре и становится меньше диаметра скважины. Если этого не происходит, диаметр оболочки 5 уменьшают, сминая ВВ 6 вручную, после чего опускают ее на несущем шнуре 7 на верхний элемент 1, 2 или 3. После ослабления натяжения несущего шнура 7 оболочка 5 расползается, перекрывает весь диаметр скважины 4. На этом формирование воздушного промежутка завершается и на него засыпают верхнюю часть заряда ВВ 11, размещая в его верхней части боевик 12 на проводнике инициирующего импульса 13 (ДШ или волновод). В случае необходимости таким же путем формируют воздушный промежуток под забойкой 14.

Таким образом, заявляемый способ формирования воздушных промежутков элементами из пенопласта обеспечивает быстрое формирование воздушного промежутка независимо от погодных условий, упрощает сам процесс, поскольку отпадает необходимость замера высоты сформированного воздушного промежутка, как это необходимо делать при засыпании гранулированного пенополистирола из-за колебаний диаметра скважины при износе бурового инструмента, а также уменьшает расход пенополистирола, что позволяет решить поставленную техническую задачу.

Источники информации

1. Марченко Л.Н., Кудряшов B.C. Методические указания по применению скважинных зарядов, рассредоточенных воздушными промежутками на открытых горных разработках // Сб. Взрывное дело №51/8. М.: Недра, 1963. - С.199-206.

2. Жаркенов М.И., Бекетаев Е.Б., Кинеев Т.А., Жунусов К.Н. Результаты промышленных испытаний скважинных зарядов с промежутками из гранулированного полистирола. // Сб. Взрывное дело №78/35. М.: Недра, 1978. - С.102-106 (прототип).

3. Степанов А.В., Гдалин А.Д. Проектирование и ведение буровзрывных работ на предприятиях строительных материалов. Л.: Стройиздат, 1973. - с 74-75.

Способ формирования воздушных промежутков элементами из пенополистирола, включающий разделение заряда ВВ на части воздушным промежутком из пенополистирола, отличающийся тем, что в скважинах без искривлений и вывалов стенок воздушный промежуток формируют опусканием в скважину элемента из пенополистирола в виде параллелепипеда квадратного сечения с длинной стороной, равной длине воздушного промежутка, и размером сечения 0,65-0,71 диаметра скважины, в скважинах с искривлениями и вывалами стенок - элементов из пенополистирола в виде короткого параллелепипеда квадратного сечения с длинной стороной, равной 0,65-0,71 диаметра скважины, и размером сечения 0,35-0,43 диаметра скважины, а в скважинах с искривлениями, но без вывалов стенок - заданного количества кубиков из пенополистирола с длиной грани, равной 0,45-0,52 диаметра скважины, на элементах размещают уплотняющий объем ВВ, помещенный в мягкую или эластичную оболочку диаметром более диаметра скважины.