RU2559795C1

RU2559795C1 - Stand for study of impact of explosion products with electromagnetic triggering device

Info

Publication number: RU2559795C1
Application number: RU2014120866/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Валентинович Лещинский; Евгений Борисович Шевкун; Вячеслав Григорьевич Комков; Евгений Сергеевич Макагон
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-08-10

Abstract

FIELD: blasting operations.

SUBSTANCE: stand for simulating the impact of the explosion products on the stemming of the blast holes comprises a high pressure chamber closed from top with a lid with a membrane connected to the simulator of the blasting hole, made in the form of a tube. The high pressure chamber is additionally provided with an electromagnetic triggering device for forced destruction of the membrane at the time of reaching the predetermined pressure in the high pressure chamber.

EFFECT: provision of a predetermined air pressure to the stemming in the simulator of the blasting hole by forced destruction of the membrane.

3 dwg

Description

Изобретение относится к лабораторному оборудованию и предназначено для моделирования процессов, происходящих во взрывной полости скважин при ведении взрывных работ.The invention relates to laboratory equipment and is intended to simulate the processes occurring in the blast cavity of wells during blasting.

Известен стенд для исследования запирающей способности забоек взрывных скважин, включающий камеру высокого давления, закрытую сверху крышкой, и измерительный комплекс [1]. В крышку вмонтирован шаровой кран, соединяющий камеру высокого давления с установленным на крышке имитатором взрывной скважины, выполненным в виде трубы с насечками в нижней части, имитирующими трещины в горной породе, прорезями в верхней части, имитирующими разрушенный массив горных пород. Основным недостатком установки является относительно медленный рост давления в имитаторе взрывной скважины из-за затрат времени на полное открытие шарового клапана и сравнительно малого сечения трубопроводов, связывающих шаровой клапан с камерой высокого давления и имитатором взрывной скважины, и малого проходного сечения самого шарового клапана.A well-known stand for the study of the locking ability of the faces of blast holes, including a high-pressure chamber, closed with a lid on top, and a measuring complex [1]. A ball valve is mounted in the lid connecting the high-pressure chamber with a blast hole simulator mounted on the lid, made in the form of a pipe with notches in the lower part simulating cracks in the rock, slots in the upper part imitating the destroyed rock mass. The main disadvantage of the installation is the relatively slow increase in pressure in the blast hole simulator due to the time it takes to fully open the ball valve and the relatively small cross-section of pipelines connecting the ball valve to the high-pressure chamber and the blast hole simulator, and the small passage section of the ball valve itself.

Наиболее близким по существу решаемой задачи является стенд для моделирования воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин, включающий камеру высокого давления, закрытую сверху крышкой со срезным диском, и измерительный комплекс [2]. Крышка соединена с имитатором взрывной скважины, выполненным в виде трубы с насечками в нижней части, имитирующими трещины в горной породе, и прорезями в верхней части, имитирующими разрушенный массив горных пород. Однако срезные диски, выполненные даже из одного и того же материала, имеют разную прочность и разрушаются при разных величинах давления воздуха, что снижает точность результатов эксперимента.The closest to the essence of the problem to be solved is a stand for modeling the effect of explosion products on the casing of blast holes, including a high-pressure chamber, closed on top with a cover with a shear disk, and a measuring complex [2]. The cover is connected to a blast hole simulator made in the form of a pipe with notches in the lower part simulating cracks in the rock and slots in the upper part simulating the destroyed rock mass. However, shear disks made even of the same material have different strengths and are destroyed at different values of air pressure, which reduces the accuracy of the experimental results.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение заданного давления воздуха на забойку в имитаторе взрывной скважины принудительным разрушением мембраны.The technical problem to which the invention is directed is to provide a predetermined air pressure to the stem in a blast hole simulator by forced destruction of the membrane.

Поставленная задача достигается тем, что в стенде для исследования воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин, включающем камеру высокого давления, закрытую сверху крышкой с мембраной, соединенной с имитатором взрывной скважины, выполненным в виде трубы, согласно изобретению, камера высокого давления дополнительно снабжена электромагнитным пусковым устройством для принудительного разрушения мембраны в момент достижения заданного давления в камере высокого давления.The task is achieved in that in the stand for studying the impact of explosion products on the bottom hole of blast holes, including a high pressure chamber, closed on top with a lid with a membrane connected to a blast hole simulator made in the form of a pipe, according to the invention, the high pressure chamber is additionally equipped with an electromagnetic trigger a device for forced destruction of the membrane at the moment of reaching a predetermined pressure in the high-pressure chamber.

На фиг. 1 схематично изображен стенд для исследования воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин в собранном виде; на фиг. 2 - узел А, на фиг. 3 - электромагнитное пусковое устройство после срабатывания.In FIG. 1 schematically shows a stand for studying the impact of explosion products on the casing of blast holes in assembled form; in FIG. 2 - node A, in FIG. 3 - electromagnetic starting device after operation.

Стенд для исследования воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин представляет собой камеру высокого давления 1, выполненную, например, из толстостенной стальной трубы, к нижнему торцу которой приварен фланец 2, соединенный болтами 3 с рамой 4. На верхнюю часть камеры высокого давления 1 навинчена с помощью резьбы пусковая секция 5 с фланцем 6. Пусковая секция 5 имеет проточку 7 под регулировочное кольцо 8 и мембрану 9, а сверху на нее через герметичную прокладку 10 устанавливают имитатор взрывной скважины 11, выполненный в виде трубы с фланцем 12, который болтами 13 крепится к фланцу 6. В нижней части имитатора взрывной скважины 11 выполнены насечки 14, имитирующие трещины в горной породе, а в верхней части имеются прорези 15, имитирующие разрушенный массив горных пород. Имитатор взрывной скважины 11 снабжен измерительным устройством 16, состоящим из потенциометрического датчика из нихромовой проволоки 17, закрепленной одним концом на металлическом штыре 18 запорного конуса 38, и проходящей сквозь скользящий контакт 20, установленный на имитаторе взрывной скважины 11. Питание потенциометра осуществляется от аккумуляторной батареи 21, в измерительную цепь потенциометра подключен шлейф осциллографа 22.The stand for studying the effect of explosion products on the casing of blast holes is a high-pressure chamber 1 made, for example, of a thick-walled steel pipe, to the lower end of which a flange 2 is welded, bolted 3 to the frame 4. On the upper part of the high-pressure chamber 1 is screwed with using the thread, the start-up section 5 with the flange 6. The start-up section 5 has a groove 7 for the adjusting ring 8 and the membrane 9, and on top of it through the hermetic gasket 10 install the blast hole simulator 11, made in the form of a pipe s with a flange 12 which is bolted to a flange 13 fastened 6. At the bottom of the blasting hole of the simulator 11 are formed notches 14, simulating cracks in the rock, while the upper part 15 are slits that mimic the destroyed rock mass. The blast hole simulator 11 is equipped with a measuring device 16, consisting of a potentiometric sensor of nichrome wire 17, fixed at one end to a metal pin 18 of the locking cone 38, and passing through a sliding contact 20 mounted on the blast hole simulator 11. The potentiometer is supplied from the battery 21 , the oscilloscope loop 22 is connected to the measuring circuit of the potentiometer.

К камере высокого давления 1 герметично присоединена пневматическая магистраль 23, снабженная манометром 24 и краном 25, соединяющим магистраль 23 с накопительным ресивером 26. Сжатый воздух в ресивер 26 нагнетает компрессор высокого давления 27.A pneumatic line 23 is tightly connected to the high-pressure chamber 1, equipped with a pressure gauge 24 and a valve 25 connecting the highway 23 with the storage receiver 26. Compressed air is pumped into the receiver 26 by the high-pressure compressor 27.

В камере высокого давления 1 под мембраной 9 на балке 28 установлено электромагнитное пусковое устройство, состоящее из ударника 29 с пятой 30, проходящего через отверстие в балке 28, катушки постоянного тока 31, расположенной в корпусе 32, накрытом крышкой 33, препятствующей перекосу ударника 29. К ударнику жестко прикреплен ограничитель 34, препятствующий выпадению ударника под действием силы тяжести. Питающие катушку 31 провода 35 проходят через загерметизированное, например, эпоксидным клеем, отверстие 36 в корпусе камеры высокого давления 1.In the high-pressure chamber 1, under the membrane 9 on the beam 28, an electromagnetic starting device is installed, consisting of a striker 29 with a fifth 30 passing through an opening in the beam 28, a DC coil 31 located in the housing 32, covered by a lid 33, preventing the skew of the striker 29. A limiter 34 is rigidly attached to the hammer, preventing the hammer from falling out under the influence of gravity. The wires 35 feeding the coil 31 pass through a hole 36 sealed, for example, with epoxy adhesive, in the housing of the high-pressure chamber 1.

Рассмотрим работу электромагнитного пускового устройства взрывного стенда на примере исследований по определению запирающей способности забоек взрывных скважин различных конструкций.Let us consider the operation of the electromagnetic trigger device of an explosive stand by the example of studies to determine the blocking ability of the faces of blast holes of various designs.

На проточку 7 укладывают регулировочное кольцо 8, соответствующее заданной толщине устанавливаемой на него мембраны 9. После этого пусковую секцию 5 навинчивают по резьбе на камеру высокого давления 1. Затем на пусковой секции 5 закрепляют болтами 13 имитатор взрывной скважины 11.An adjustment ring 8 is laid on the groove 7, which corresponds to the specified thickness of the membrane 9 installed on it. After that, the start-up section 5 is screwed onto the high-pressure chamber 1. Then, the simulator of the blast hole 11 is bolted to the start-up section 5.

После этого в имитаторе взрывной скважины 11 размещают элементы модели комбинированной забойки заряда ВВ, например подсыпку 37 из песка или бурового шлама, запорный конус 38, выполненный из модельного материала, например из обожженной глины, гипса, бетона и т.п., и засыпку из крупнокускового модельного материала в виде щебня 39.After that, in the blast hole simulator 11, model elements of a combined explosive charge chock are placed, for example sand bed 37 of sand or drill cuttings, a locking cone 38 made of model material, for example, of calcined clay, gypsum, concrete, etc., and a bed of Lumpy model material in the form of crushed stone 39.

Затем открывают кран 25, и воздух, сжатый компрессором высокого давления 27 и накопленный ресивером 26, поступает через отверстие 23 в камеру высокого давления 1. Величина давления фиксируется манометром 24.Then, the valve 25 is opened, and the air compressed by the high-pressure compressor 27 and accumulated by the receiver 26 enters through the opening 23 into the high-pressure chamber 1. The pressure is fixed by a pressure gauge 24.

Предварительно экспериментальным путем определяют толщину мембраны 9, при которой под заданной величиной давления воздуха, находящегося в камере высокого давления 1, мембрана 9 разрушится. Поскольку мембраны одинаковой толщины и выполненные из одного и того же материала, имеют разброс величин прочности и разрушаются при разном давлении воздуха, экспериментально определяется диапазон давления воздуха, при котором происходит разрушение. Включение пружинного пускового устройства осуществляют при достижении 95% от величины минимального разрушающего мембрану 9 давления.Previously experimentally determine the thickness of the membrane 9, at which under a given pressure value of the air in the high-pressure chamber 1, the membrane 9 is destroyed. Since membranes of the same thickness and made of the same material have a variation in strength values and are destroyed at different air pressures, the range of air pressure at which fracture occurs is experimentally determined. The inclusion of a spring starting device is carried out when reaching 95% of the minimum pressure destructive membrane 9.

При достижении заданной величины давления воздуха в камере высокого давления 1 на катушку 31 подается постоянный ток, под действием электромагнитного поля ударник 29 бьет по мембране 9, которая разрушается, и воздух устремляется в имитатор взрывной скважины 11, воздействуя на модель комбинированной забойки. Давление сжатого воздуха через подсыпку 37, смягчающую ударную нагрузку, передается на запорный конус 38, перемещая его вверх по имитатору взрывной скважины 11. При этом запорный конус 38 заклинивается в засыпке из щебня 39, разрушая в ней отдельные куски щебня, далее поднимается вверх, заклинивая новые куски щебня их гранями в насечки 14. Этот процесс постепенно замедляет передвижение запорного конуса 38 вплоть до полной его остановки или разрушения. Отработавший воздух через прорези 15 выходит из имитатора взрывной скважины 11 наружу.When the specified air pressure in the high-pressure chamber 1 is reached, a constant current is supplied to the coil 31, under the influence of an electromagnetic field, the hammer 29 hits the membrane 9, which collapses, and the air rushes into the blast hole simulator 11, affecting the combined stemming model. The pressure of compressed air through the padding 37, softening the shock load, is transmitted to the locking cone 38, moving it up the simulator of the blast hole 11. In this case, the locking cone 38 is jammed in the filling of crushed stone 39, destroying individual pieces of crushed stone in it, then rises up, jamming new pieces of crushed stone with their faces in the notches 14. This process gradually slows down the movement of the locking cone 38 until it stops completely or breaks down. The exhaust air through the slots 15 leaves the simulator of the blast hole 11 out.

Запирающая способность забоек взрывных скважин различных конструкций оценивается величиной перемещения запорного конуса 38, которое регистрируется измерительным устройством 16. По величине смещения запорного конуса 38, замеренной измерительным устройством 16, оценивают запирающую способность забойки данной конструкции - чем меньше величина смещения, тем запирающая способность забойки выше.The locking ability of the blades of blast holes of various designs is estimated by the displacement of the locking cone 38, which is recorded by the measuring device 16. Using the displacement of the locking cone 38 measured by the measuring device 16, the locking ability of the stemming of this design is evaluated - the smaller the displacement, the higher the locking ability of the jamming is higher.

Таким образом, заявляемый стенд для исследования воздействия продуктов взрыва на забойку взрывных скважин с электромагнитным пусковым устройством обеспечивает заданную величину давления воздуха, при которой разрушается мембрана, что повышает точность результатов эксперимента и тем самым позволяет решить поставленную техническую задачу.Thus, the inventive stand for studying the impact of explosion products on the casing of blast holes with an electromagnetic trigger device provides a given value of air pressure at which the membrane is destroyed, which increases the accuracy of the experimental results and thereby allows us to solve the technical problem.

Источники информацииInformation sources

1. Патент Российской Федерации №2485599, МПК G09B 25/00.1. Patent of the Russian Federation No. 2485599, IPC G09B 25/00.

2. Патент Российской Федерации №2493546, МПК G01L 5/14, G09B 25/00 (прототип).2. Patent of the Russian Federation No. 2493546, IPC G01L 5/14, G09B 25/00 (prototype).

Claims

A stand for simulating the effect of explosion products on the casing of blast holes, including a high-pressure chamber, closed on top by a lid with a membrane connected to a blast hole simulator made in the form of a pipe, characterized in that the high-pressure chamber is additionally equipped with an electromagnetic trigger for forced destruction of the membrane in the moment of reaching the set pressure in the high-pressure chamber.