RU182776U1

RU182776U1 - A device for dispersing the borehole explosive charge and its stemming

Info

Publication number: RU182776U1
Application number: RU2018122156U
Authority: RU
Inventors: Игорь Борисович Катанов
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-08-31

Abstract

Полезная модель относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использована в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при взрывной подготовке породного массива к экскавации при открытой разработке полезных ископаемых.The utility model relates to mining, to the field of drilling and blasting in rocks and can be used in various industries that use blasting in rock masses, in particular for explosive preparation of rock mass for excavation during open pit mining.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение эффективности с рациональной степенью дробления массива горных пород перед экскавацией за счет использования энергии взрыва, перераспределенной в массив низкоплотным пористым твердеющим материалом, размещенным в под зарядом ВВ, между частями заряда ВВ и над зарядом ВВ.The technical result of the claimed technical solution is to increase the efficiency with a rational degree of crushing of the rock mass before excavation by using the explosion energy redistributed into the massif by low-density porous hardening material placed in under the explosive charge, between the parts of the explosive charge and above the explosive charge.

Устройство для создания низкоплотного промежутка в скважинном заряде ВВ включает гидроизолирующую оболочку с обратным клапаном, выполненным виде сходящихся лепестков на одном ее торце, а на противоположном торце гидроизолирующей оболочки закреплен стопор, выполненный в виде подпружиненного витка с усами, концы которых направлены вдоль гидроизолирующей оболочки в сторону торца с обратным клапаном и расстоянием между концами усов больше диаметра скважины, причем подпружиненный виток сверху закрыт эластичной пробкой, соизмеримой с диаметром шланга, при помощи которого гидроизолирующая оболочка устанавливается в скважине.

A device for creating a low-density gap in a borehole explosive charge includes a waterproofing shell with a check valve made in the form of converging petals on one of its ends, and a stopper is fixed on the opposite end of the waterproofing shell, made in the form of a spring-loaded coil with a mustache, the ends of which are directed along the waterproofing shell to the side the end face with a non-return valve and the distance between the ends of the whiskers is larger than the diameter of the well, and the spring-loaded turn is closed from above by an elastic stopper commensurate with meter hose whereby envelope waterproofing is installed in the well.

Description

Полезная модель относится к области взрывных работ, а именно к устройствам для рассредоточения и забойки скважинных зарядов взрывчатого вещества (ВВ) низкоплотными промежутками и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.The utility model relates to the field of blasting, and in particular to devices for dispersing and jamming borehole charges of explosives with low-density gaps and can be used in various industries that use blasting in rock massifs of rocks.

Одним из наиболее эффективных методов интенсификации подготовки горной массы к выемке и снижении удельного расхода ВВ является применение в колонке скважинного заряда ВВ инертных промежутков, которые могут выполнять роль придонных компенсаторов ударных волн, промежутков рассредоточения на части колонку скважинного заряда и промежутков между верхним торцом заряда ВВ и забойкой.One of the most effective methods of intensifying the preparation of the rock mass for excavation and reducing the specific explosive consumption is the use of inert gaps in the borehole charge column of the explosive, which can play the role of bottom shock wave compensators, dispersion gaps on the part of the borehole charge column and the gaps between the upper end face of the explosive charge and stall.

Известно, что улучшение дробления горных пород взрывом обеспечивается зарядами ВВ, которые в процессе формирования в скважинах рассредоточивают воздушными промежутками, выполненными например из пневматических скважинных затворов с ниппелем (патент РФ №2379621, МПК F42D 1/08). Существенным недостатком технического решения является возможность снижения давления в пневматической камере, затем ликвидация промежутка.It is known that the improvement of rock crushing by explosion is ensured by explosive charges, which are dispersed during the formation in wells by air gaps made for example from pneumatic borehole gates with nipples (RF patent No. 2379621, IPC F42D 1/08). A significant drawback of the technical solution is the possibility of reducing the pressure in the pneumatic chamber, then eliminating the gap.

Известна также полезная модель «Устройство для создания промежутков в скважине» (патент РФ №152866, МПК F42D 1/08) для снижения удельного расхода ВВ и качественной подготовки горной массы, содержащая эластичный затвор, жестко скрепленный с опорой и прикрепленным к затвору мешка из гидрофобного материала на жестком каркасе. Недостаток устройства в том, что в случае разгерметизации мешка он будет заполнен водой, что приведет к частичной потере заявленного эффекта.A useful model is also known “Device for creating gaps in the well” (RF patent No. 152866, IPC F42D 1/08) to reduce specific explosive consumption and high-quality preparation of the rock mass, containing an elastic shutter rigidly fastened to a support and attached to the shutter of a hydrophobic bag material on a rigid frame. The disadvantage of this device is that if the bag is depressurized, it will be filled with water, which will lead to a partial loss of the declared effect.

Известна комбинированная скважинная забойка (патент РФ №132179, МПК F42D 1/08), в которой между запирающим элементом и зарядом взрывчатого вещества размещена прослойка из низкоплотного пористого материала, которая отделена от запирающего элемента и заряда взрывчатого вещества воздушными промежутками, а в прослойке из низкоплотного пористого материала выполнена полость, в которой размещена пневматическая камера, и канал, соединяющий полость с воздушным промежутком, расположенным под забойкой, при этом диаметр пневматической камеры соизмерим с диаметром скважины. Недостаток полезной модели в том, что в случае разгерметизации пневматической камеры прослойка из низкоплотного материала осядет, что приведет к частичному снижению запирающего эффекта забойки.Known combined downhole stemming (RF patent No. 132179, IPC F42D 1/08), in which between the locking element and the explosive charge there is a layer of low-density porous material, which is separated from the locking element and the explosive charge by air gaps, and in the layer of low-density of the porous material, a cavity is made in which the pneumatic chamber is placed, and a channel connecting the cavity with an air gap located under the bottomhole, while the diameter of the pneumatic chamber is commensurate diameter wells. A disadvantage of the utility model is that in case of depressurization of the pneumatic chamber, a layer of low-density material will settle, which will lead to a partial decrease in the blocking effect of the clogging.

В обводненных скважинах создание воздушного промежутка существенно затрудняется, поскольку его обычно формируют опусканием опоры с кружками или крестовинами на концах (патент РФ №116621, МПК F42D 1/08), поэтому в обводненных скважинах полученный промежуток заполняется водой и не обеспечивает эффекта перераспределения энергии взрыва в массив.In waterlogged wells, creating an air gap is significantly more difficult, since it is usually formed by lowering the supports with circles or crosses at the ends (RF patent No. 116621, IPC F42D 1/08), therefore, in waterlogged wells, the resulting gap is filled with water and does not provide the effect of redistributing the energy of the explosion in an array.

Наиболее близким по существу решаемой задачи является «Способ формирования рассредоточенных зарядов в обводненных скважинах» (патент на изобретение №2306523 RU(11) С1) в гидроизолирующей оболочке, предварительно размещенной в обводненной скважине, за счет создания газового промежутка в заряде ВВ, сформированном в обводненной скважине. Для создания газового промежутка в гидроизоляционную оболочку, содержащую нижнюю часть заряда ВВ опускают эластичную оболочку с размещенными в ней утяжелителем и химическими реагентами, способными выделять газ при взаимодействии. После заполнения эластичной оболочки выделившимся газом над ней формируют верхнюю часть заряда ВВ. Массу утяжелителя подбирают таким образом, чтобы обеспечить отрицательную плавучесть частично заполненной газом эластичной оболочки. Количество химических реагентов подбирают таким образом, чтобы заполненная выделившимся газом эластичная оболочки заняла расчетную высоту в заряде ВВ. Недостаток известного технического решения состоит в том, что в случае разгерметизации оболочки и снижения давления газа произойдет ликвидация промежутка и оседание столба заряда ВВ.The closest to the essence of the problem to be solved is the "Method for the formation of dispersed charges in flooded wells" (patent for invention No. 2306523 RU (11) C1) in a waterproofing shell previously placed in a flooded well due to the creation of a gas gap in the explosive charge formed in the flooded well. To create a gas gap in the waterproofing shell containing the lower part of the explosive charge, lower the elastic shell with a weighting agent and chemical reagents that are capable of releasing gas during interaction. After filling the elastic shell with the released gas above it, the upper part of the explosive charge is formed. The weight of the weighting agent is selected in such a way as to provide negative buoyancy of the partially filled with gas elastic shell. The amount of chemical reagents is selected so that the elastic shell filled with the released gas occupies the calculated height in the explosive charge. A disadvantage of the known technical solution is that in case of depressurization of the shell and a decrease in gas pressure, the gap will be eliminated and the charge column of the explosive will settle.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства для создания низкоплотного пористого промежутка, используемого в зависимости от конструкции скважинного заряда в различных сочетаниях, а именно, в качестве придонного компенсатора, заполняющего скважину между ее дном и торцом нижней части заряда ВВ, инертного промежутка для рассредоточения частей заряда ВВ и забойки скважины при заполнении незаряженной ВВ верхней части скважины.The technical result of the invention is to simplify the design of the device for creating a low-density porous gap used depending on the design of the borehole charge in various combinations, namely, as a bottom compensator filling the well between its bottom and the end of the lower part of the explosive charge, an inert gap for the dispersion of the parts of the charge Explosive explosives and well boreholes when filling an uncharged explosive at the top of the well.

Технический результат достигается тем, что устройство для создания низкоплотного промежутка в скважинном заряде ВВ включает гидроизолирующую оболочку с обратным клапаном, выполненным виде сходящихся лепестков на одном ее торце, а на противоположном торце гидроизолирующей оболочки закреплен стопор, выполненный в виде подпружиненного витка с усами, концы которых направлены вдоль гидроизолирующей оболочки в сторону торца с обратным клапаном и расстоянием между концами усов больше диаметра скважины, причем подпружиненный виток сверху закрыт эластичной пробкой, соизмеримой с диаметром шланга, при помощи которого гидроизолирующая оболочка устанавливается в скважине.The technical result is achieved in that the device for creating a low-density gap in the borehole explosive charge includes a waterproofing shell with a check valve, made in the form of converging petals on one of its ends, and a stopper is fixed on the opposite end of the waterproofing shell, made in the form of a spring-loaded coil with a mustache, the ends of which directed along the waterproofing shell towards the end face with a check valve and the distance between the ends of the whiskers is greater than the diameter of the well, and the spring-loaded turn from above Closing the elastic stopper, commensurate with the diameter of the hose, whereby the waterproofing sheath is installed in the well.

Сущность технического предложения поясняется фиг. 1-4.The essence of the technical proposal is illustrated in FIG. 1-4.

На фиг. 1 показано устройство для рассредоточения заряда ВВ и забойки перед размещением его в скважине. На фиг. 2 показано устройство, закрепленное на дне обводненной скважины. На фиг. 3 показано устройство, на дне обводненной скважины в рабочем положении, т.е. наполненное низкоплотным пористым твердеющим материалом. На фиг. 4 показаны устройства, одно из которых закреплено на дне обводненной скважины, другое у торца нижней части заряда ВВ и третье у торца верхней части заряда ВВ.In FIG. 1 shows a device for dispersing the explosive charge and stemming before placing it in the well. In FIG. 2 shows a device mounted on the bottom of a waterlogged well. In FIG. 3 shows a device at the bottom of a flooded well in a working position, i.e. filled with low density porous hardening material. In FIG. 4 shows devices, one of which is fixed at the bottom of a flooded well, the other at the end of the lower part of the explosive charge and the third at the end of the upper part of the explosive charge.

Устройство для создания низкоплотного пористого твердеющего промежутка в скважинном заряде ВВ включает гидроизолирующую оболочку 1 с обратным клапаном 2, выполненным виде сходящихся лепестков на одном ее торце, а на противоположном торце гидроизолирующей оболочки 1 закреплен стопор 3, выполненный в виде подпружиненного витка, установленного в эластичной пробке 5 внутри гидроизолирующей оболочки 1, причем концы подпружиненного витка в виде усов направлены вдоль гидроизолирующей оболочки 1 в сторону торца с обратным клапаном 2 и расстоянием между концами усов больше диаметра скважины 6.A device for creating a low-density porous hardening gap in a borehole explosive charge includes a waterproofing shell 1 with a check valve 2, made in the form of converging petals on one of its end faces, and a stopper 3 fixed in the form of a spring-loaded coil installed in an elastic tube is fixed to the opposite end of the waterproofing shell 1 5 inside the waterproofing shell 1, and the ends of the spring-loaded coil in the form of a mustache are directed along the waterproofing shell 1 towards the end face with the check valve 2 and the distance between the ends of the mustache more than the diameter of the borehole 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Перед заряжанием обводненной скважины 6 ВВ в нее на всю глубину опускают шланг 4, на который через обратный клапан 2 устанавливают гидроизолирующую оболочку 1, причем в отверстие шланга 4 вставляют эластичную пробку 5, в которой закреплен подпружиненный виток стопора 3, усы которого во время опускания гидроизолирующей оболочки 1 направлены в сторону устья скважины 6. Шланг 4 упирается в пробку 5, закрепленную на нижнем торце внутри гидроизолирующей оболочки 1. Подпружиненный виток стопора 3 в свою очередь закреплен внутри пробки 5 и при установке ее в отверстие шланга 4 сжимается, при этом расстояние между концами усов становится меньше диаметра скважины 6. При опускании усы скользят вдоль стенки скважины 6. При достижении дна скважины 6 по шлангу 4 подают под давлением низкоплотный пористый твердеющий материал, например пеногель. Эластичная пробка 5 вытесняется из шланга 4, подпружиненный виток освобождается, усы стопора 3 упираются в стенку скважины 6 и удерживает гидроизолирующую оболочку 1 в ее рабочем положении. Гидроизолирующая оболочка 1, наполненная твердеющим пеногелем, заполняет пространство скважины 6 на величину гидроизолирующей оболочки 1, вытесняя воду. Шланг 4 под действием реактивной силы поднимается вверх из гидроизолирующей оболочки 1 и далее до устья скважины 6. При этом обратный клапан 2 препятствует выходу твердеющего пеногеля из гидроизолирующей оболочки 1. Даже в случае разгерметизации гидроизолирующей оболочки 1 твердеющий пеногель предотвращает уменьшения объема образовавшаяся полости, которая в последующем будет играть роль придонного компенсатора 7 ударных волн. Затем в скважину 6 одновременно загружают часть заряда ВВ 8 и устанавливают боевик 11. После этого процесс размещения на заряде ВВ 8 следующей гидроизолирующей оболочки 1 повторяется. В скважине 6 формируется низкоплотный пористый твердеющий промежуток 9, на который размещается следующая часть заряда ВВ 10 с боевиком 11. После чего процесс размещения на заряде ВВ 10 очередной гидроизолирующей оболочки 1 вновь повторяется и в скважине 6 формируется низкоплотная пористая твердеющая забойка 12. После детонации частей заряда ВВ 8 и 10 в зарядной полости резко возрастает давление продуктов детонации до величин несколько десятков тысяч атмосфер и происходит удар по верхнему торцу придонного компенсатора 7, промежутку рассредоточения заряда ВВ 9 и по нижнему торцу забойки 12. Экспериментально установлено (Миндели Э.О. и др. Забойка шпуров. - М.: Недра, 1967. - 152 с.), что при засыпной забойке, воде и других материалах с плотностью ≥1 он уплотняется в виде пробки и забойка выбрасывается с возрастающей скоростью, а часть продуктов детонации выбрасывается в атмосферу, не совершив полезную работу. Для исключения этого явления низкоплотный пористый твердеющий материал, размещенный в гидроизолирующих оболочках 1, играющий роль демпферов, растягивает импульс взрыва. Низкоплотные пористые промежутки 7, 9 и забойка 12 сжимаются, сдерживая ударную волну, распространяющуюся по ним. Скорость продольной волны в низкоплотном пористом материале на порядок меньше, чем скорость продольной волны в массиве, смещение которого происходит и в сторону полости скважины, заполняя часть низкоплотного промежутка 7, 9 и забойки 12. Пережатые здесь каналы скважины сдерживают выброс продуктов детонации, и перераспределяют энергию ударной волны в массив, обеспечивая дробление массива на значительно большем расстоянии от оси скважины. Это обстоятельство позволяет увеличить размеры сетки скважин, что в свою очередь обеспечивает снижение удельного расхода ВВ. Вода, вытесненная к устью скважины в процессе ее заряжания, во-первых, играет роль гидрозабойки, а во-вторых, инфильтруется в трещины подошвы уступа, создавая обводненный слой породы, который при взрыве будет распылен в пылегазовом облаке, и способствовать коагуляции пыли.Before loading the waterlogged well 6 BB, a hose 4 is lowered into it to the entire depth, onto which a waterproofing sheath 1 is installed through a non-return valve 2, and an elastic plug 5 is inserted into the hole of the hose 4, in which a spring-loaded turn of the stopper 3 is fixed, the whisker of which during the lowering of the waterproofing the shell 1 is directed towards the wellhead 6. The hose 4 abuts against the plug 5 fixed at the lower end inside the waterproofing shell 1. The spring-loaded turn of the stopper 3 is in turn fixed inside the plug 5 and when installed it is compressed into the hole of the hose 4, while the distance between the ends of the mustache becomes smaller than the diameter of the well 6. When lowering, the mustache glides along the wall of the well 6. When the bottom of the well 6 is reached, a low-density porous hardening material, for example, foam gel, is supplied under pressure 4. The elastic plug 5 is forced out of the hose 4, the spring-loaded turn is released, the mustache of the stopper 3 abuts against the wall of the well 6 and holds the waterproofing shell 1 in its working position. The waterproofing shell 1, filled with a hardening foam gel, fills the space of the well 6 by the size of the waterproofing shell 1, displacing water. The hose 4 under the action of reactive force rises up from the waterproofing shell 1 and further to the wellhead 6. In this case, the check valve 2 prevents the hardening foam gel from leaving the waterproofing shell 1. Even in case of depressurization of the waterproofing shell 1, the hardening foam gel prevents the volume from forming a cavity, which Subsequently, it will play the role of a bottom compensator of 7 shock waves. Then, part of the explosive charge 8 is simultaneously loaded into the well 6 and the action 11 is installed. After this, the process of placing the next waterproofing shell 1 on the explosive charge 8 is repeated. In the well 6, a low-density porous hardening gap 9 is formed, on which the next part of the explosive charge 10 with the action 11 is placed. After that, the process of placing another waterproofing shell 1 on the explosive charge 10 is repeated again and in the well 6 a low-density porous hardening jamming unit 12 is formed. After detonation of the parts the explosive charge 8 and 10 in the charging cavity, the pressure of the detonation products sharply increases to several tens of thousands of atmospheres and a blow occurs at the upper end of the bottom compensator 7, the dispersion gap charge of explosive 9 and at the bottom end of stemming 12. It has been experimentally established (Mindeli E.O. et al. Blocking of holes. - M.: Nedra, 1967. - 152 pp.), which is during backfilling, water and other materials with a density ≥1, it is compacted in the form of a cork and the stemming is ejected with increasing speed, and some of the detonation products are ejected into the atmosphere without having done useful work. To eliminate this phenomenon, a low-density porous hardening material placed in waterproofing shells 1, which plays the role of dampers, stretches the explosion momentum. The low-density porous gaps 7, 9 and the stem 12 are compressed, holding back the shock wave propagating through them. The velocity of the longitudinal wave in the low-density porous material is an order of magnitude lower than the velocity of the longitudinal wave in the array, the displacement of which also occurs towards the cavity of the well, filling part of the low-density gap 7, 9 and jamming 12. The channels of the well that are pressed here inhibit the emission of detonation products and redistribute energy shock wave into the array, providing crushing of the array at a much greater distance from the axis of the well. This circumstance makes it possible to increase the size of the grid of wells, which in turn ensures a decrease in the specific consumption of explosives. Water displaced to the wellhead during its loading, firstly, plays the role of hydraulic shut-off, and secondly, it infiltrates into the cracks of the base of the ledge, creating a flooded rock layer that will be sprayed in the dust and gas cloud during the explosion and contribute to dust coagulation.

Практическое использование предложенного технического решения проводилось на разрезе Заречный в Кузбассе при проведении научно-исследовательской работы по разработке технических мероприятий повышения эффективности буровзрывных работ. Эксперименты проводились при взрывной подготовке пород крепостью 5,5-6 по шкале проф. М.М. Протодъяконова для экскаватора РН-2300. Заряжание обводненных скважин глубиной от 12 до 15 м проводилось эмульсолитом А-20. В результате экспериментов было рекомендовано на один метр расширить сетку скважин, что позволило снизить на 15% удельный расход ВВ.The practical use of the proposed technical solution was carried out at the Zarechny open-pit mine in the Kuzbass during research work on the development of technical measures to increase the efficiency of drilling and blasting operations. The experiments were carried out with explosive preparation of rocks with a strength of 5.5-6 on the scale of prof. M.M. Protodyakonova for RN-2300 excavator. Watering wells with a depth of 12 to 15 m were charged with A-20 emulsolite. As a result of the experiments, it was recommended to expand the grid of wells by one meter, which allowed to reduce the specific explosive consumption by 15%.

Таким образом, заявляемая полезная модель для рассредоточения заряда ВВ и забойки в обводненных скважинах путем заполнения гидроизолированных оболочек низкоплотным материалом, позволяет решить поставленную техническую задачу повышения качества подготовки горной массы, снижения расхода ВВ и улучшения экологической обстановки при массовых взрывах.Thus, the claimed utility model for dispersing the explosive charge and jamming in waterlogged wells by filling the insulated shells with low-density material allows us to solve the technical problem of improving the quality of preparation of the rock mass, reducing the consumption of explosives and improving the environmental situation during mass explosions.

Claims

1. A device for the dispersal of the borehole explosive charge and its stemming in waterlogged wells, including a waterproofing shell with a check valve, made in the form of converging petals on one of its ends, and a stopper mounted on the opposite end of the waterproofing shell, characterized in that the stopper is made in the form of a spring-loaded coil with a mustache, the ends of which are directed along the waterproofing shell towards the end face with a check valve and the distance between the ends of the mustache is larger than the diameter of the well.

2. The device according to claim 1, characterized in that the spring-loaded coil is fixed in an elastic plug located inside the waterproofing shell at its lower end and commensurate with the diameter of the hose into which the plug is installed before lowering the waterproofing shell in the well.