SU1700350A1 - Ампула-герметизатор дл забойки шпуров - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам техники безопасности при взрывных работах. Цель изобретени  - повышение надежности и технологичности забойки в шахтах, опасных по газу и пыли. Ампула-герметизатор выполнена из эластичного материала в виде трех секций - шарообразной горловины с обратным клапаном, герметизатора в виде цилиндра, соединенного обоими основани ми с большими основани ми усеченных конусов , донного герметизирующего стопора в виде усеченного конуса и клинообразного дна. Ампулу-герметизатор заполн ют флег- матризирующим забоечным материалом и досыпают в шпур. В результате повышаетс  избыточное давление в ампуле-герметизаторе и она надежно расклиниваетс  в шпуре . 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к средствам техники безопасности и способам их реализации , направленным на предотвращение взрывов пылегазовоздушных смесей и повышение эффективности взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли, а именно к конструкции ампул и способов по созданию забойки шпуров (гидрозабойкой, забойкой пластичными и гелеобразными материалами ).

Известно, что применение забойки при ведении взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли, позвол ет повысить безопасность ведени  взрывных работ и эффективность взрыва (КИШ - коэффициент использовани  шпура, снизить удельный расход ВВ на м3 горной породы, угл , объем

шпуров, улучшить дробление разрушаемого массива и др.).

Эти положительные эффекты достигаютс  путем герметизации шпура, предотвращающей в первоначальный момент взрыва выброс раскаленных продуктов детонации взрывчатого вещества (ВВ) из шпура в взрывоопасную (пылегазовоздушную) среду; удержани  в течение определенного времени газообразных продуктов детонации ВВ в шпуре совершени  ими полезной работы взрыва; флегматизации или ингиби- ровани  взрывоопасной среды в горной выработке путем взрывного распылени  флегматизирующего (ингибирующего) материала , примен ющего дл  забойки.

Кроме того, забойка должна надежно заклинивать зар д В В дл  удержани  его в

О

о со ел

восход щих шпурах, что предотвращает раздвижку патронов зар да В В при взрыве смежных шпуровых зар дов.

Наиболее перспективными забоечными материалами дл  ведени  взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли,  вл ютс  пластичные, зернистые и жидкостные.

Пластичную и жидкостную забойку, как правило, примен ют в ампулах из эластичного полимерного материала. Ампула, заполненна  пластичным или жидкостным забоечным материалом (водой, гелем, пастой ), благодар  конфигурации и форме своего объема, должна фиксироватьс  в шпуре и удерживать зар д ВВ в нем. Диаметр ампулы в заполненном состо нии должен максимально приближатьс  к диаметру шпура или скважины, обеспечива  свободную ее досылку без разрушени .

Практическа  реализаци  одновременно всех этих требований затруднена.

Известна забивочна  ампула дл  шпуров , содержаща  камеру и самозакрывающийс  клапан. Ампула представл ет собой продолговатый трубчатый элемент, который несколько сужен в направлении донной части . Другой конец ампулы снабжен самозакрывающимс  клапаном. Ампула состоит из двух слоев термопластичного материала, накладываемых друг на друга и соединенных по кромке друг с другом по направлению внутрь несколько сход щимис  швами, образующими суживающийс  внутрь входной канал.

Недостатком такой ампулы  вл етс  то, что форма ее тела не обеспечивает фиксацию ампулы в шпуре или скважине, что не позвол ет примен ть их в наклонных шпурах и скважинах и не предотвращает выброс раскаленных газов в начальный момент взрыва, повыша  взрывоопасность в призабойном пространстве.

В особенности этот недостаток  рко про вл етс  при заполнении ампул измельченным твердым материалом. При заполне- нии же водой или пастообразными материалами эластична  ампула, благодар  незначительному избыточному давлению заполн ющего материала, приобретает слегка изогнутую форму и стремитс  сохранить ее в скважине или шпуре под действием упругого сжати  стенками скважины или шпура и, следовательно, удерживаетс  в этом положении. Однако и их надежность очень низка .

Дл  обеспечени  эффекта заклинивани  ампул, наполненных измельченным за- боечным материалом, предложено использовать ампулы диаметром несколько большим, чем диаметр взрывчатых патронов , и заполненных с сохранением некоторого свободного объема, обеспечивающего возможность деформации в процессе эксплуатации без разрывов.

При забойке не полностью заполненна 

ампула сжимаетс , перекручиваетс  в нескольких местах. Зто вызывает смещение перекрученных частей по отношению к продольной оси скважины или шпура и защем0 ление стенками этих каналов. Как утверждают авторы изобретени , благодар  наличию в ампуле свободного объема, эти деформации  вл ютс  посто нными, и ампула полностью прочно закрывает попереч5 ное сечение скважины.

Такое решение действительно дает некоторый эффект при использовании тонкоизмельченного (80% по весу с диаметром частиц не менее 1 мм или более 60% по весу частиц с диаметром менее 0,3 мм) забоечно0 го материала. Однако этот эффект недостаточно надежен, а приемы его достижени  не технологичны.

Известна также самозакрывающа с  ампула вод ной забойки, котора . имеет

5 изогнутую форму тела с одним или несколькими перегибами по длине патрона. Ампулу заполн ют водой под избыточным давлением . Поэтому закрепление ее в канале обеспечиваетс  за счет собственной упругости

0 без каких-либо дополнительных средств, что позвол ет применить ее в наклонных шпурах и скважинах. Однако така  конструкци  ампулы не обеспечивает надежной изол ции газообразных продуктов взрыва.

5 Известна аналогична  самотормоз ща с  вод на  ампула, представл юща  собой контейнер из искусственного материала, имеющий по меньшей мере один изогнутый участок на нем - участок излома в форме

0 канавки. Причем с обоих концов канавки на стенках ампулы расположены обжимы.

Така  конструкци  имеет несколько большую жесткость, что повышает надежность ее заклинивани . Однако задача пред5 отвращени  возможности выброса раскаленных газообразных продуктов в начальный момент взрыва такой конструкцией не решаетс , так как ампула не перекрывает канал шпура или скважины по всему сече0 нию, а лишь благодар  упругости касаетс  стенок канала в нескольких точках, рассредоточенных по его .длине и удерживаетс  в наклонных каналах.

Известно также изобретение, согласно

5 которому саморасклинивающа с  ампула дл  забойки содержит камеру и обратный клапан, противоположный клапану, имеет конусообразное уширение. В этом изобретении также успешно решена задача самозаклинивани  ампул с вод ной забойкой в наклонных и вертикальных каналах. Кроме того, така  ампула отличаетс  более простой конструкцией по сравнению с известными изогнутой формы- и более надежным способом забойки.

Под действием забойника плоское или вогнутое коническое дно деформируетс , вт гива сь внутрь, и свободно входит в шпур. Затем после сн ти  усили  забойника коническа  часть ампулы стремитс  при- н ть первоначальное положение за счет уширени  и избыточного давлени  заполненной ампулы, фиксиру  ее в шпуре или скважине, не перекрыва  при этом полностью его поперечное сечение.

Недостатком такой конструкции ампулы  вл етс  то, что она не предотвращает начальный выброс раскаленных продуктов детонации ВВ при взрыве вследствие существующих зазоров между стенкой скважины или шпура и телом ампулы. Кроме того, самозаклинивание ампулы такой конструкции низкое, вследствие того что конусообразное уширение лишь на коротких участках соприкасаетс  с его стенками. Этот недостаток усугубл етс  при заполнении ампул геле или пастообразным забоечным материалом , удельный вес которого значительно превышает удельный вес воды (до 2 г/см, что снижает эффект расклинивани  при ис- пользовании- их в наклонных и вертикальных шпурах и скважинах.

Способ создани  качественной запирающей забойки в шахтах, опасных по газу и пыли, с использованием ампул вышепере- численных изобретений предусматривает применение дополнительной запирающей забойки (песчано-глинистой длиной не менее 150мм).

Производственно-экспериментальным управлением по буровзрывным работам Донбасса предложена самозапирающа с  ампула дл  забойки шпуров (АСЗ).

Самозапирающа с  ампула дл  забойки шпуров (АСЗ) представл ет собой поли- этиленовую камеру с обратным клапаном. При заполнении ее забоечным материалом принимает цилиндрическую форму переменного диаметра с клинообразной стопорной донной частью. Диаметр герметизирующей части на 2-3 мм меньше диаметра шпура. Применение такой ампулы с забоечным материалом позвол ет герметизировать шпур и удерживать зар д ВВ в нем.

Недостатком такой ампулы  вл етс  то, что забоечный материал в ней должен посто нно находитьс  под избыточным внутренним давлением, Снижение избыточного

внутреннего давлени  приводит к снижению ее запирающей эффективности. Это накладывает ограничени  на гарантийный срок годности ампул с забоечным материалом , услови  их транспортировани  и хранени . Кроме того, услови  применени  одного типоразмера ампулы ограничены диаметрами шпуров, разн щимис  в пределах 2-3 мм.

Целью предлагаемого устройства и способа его применени   вл етс  создание качественной забойки дл  шпуров при ведении взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли (герметизаци  шпура возле зар да В В, его фиксаци  и инертизаци  взрывоопасной среды); улучшение технологичности и надежности забойки при применении ее в шахтном производстве; исключение использовани  дополнительной запирающей забойки (песчано-глинистой ); повышение уровн  безопасности при вращении шпуровых зар дов ВВ в шахтах, опасных по газу и пыли.

Цель достигаетс  тем, что предлагаема  ампула дл  забойки представл ет собой эластичную оболочку, наполненную жидкостным или пластичным забоечным материалом (водой, гелем, пастой и др.), котора  состоит из складывающейс  шароообраз- ной горловины с обратным клапаном, герметизатора , донного герметизирующегос  складывающегос  стопора; диаметр ампулы на участке герметизатора максимален, но меньше диаметра шпура на 3-5 мм, так как при разнице диаметров меньше, чем на 3 мм, ухудшаетс  досылка ампулы в шпур, а при разнице диаметров более, чем на 5 мм, ухудшаетс  герметизаци  шпура; при складировании шарообразной горловины и герметизирующего стопора создаетс  избыточное давление в ампуле, что влечет за собой увеличение диаметра герметизирующей части, так как на этом участке ампула имеет максимальный диаметр; перед применением ампулы-герметизатора в ней не требуетс  избыточное внутреннее давление; способ создани  запирающей забойки с использованием ампулы-герметизатора исключает применение дополнительной запирающей забойки (песчано-глинистой).

Предлагаема  конструкци  ампулы-герметизатора и способ ее применени  дл  забойки шпуров в сравнении с известной обладает существенными отличи ми: применение ампулы в шахтах, опасных по газу и пыли, позвол ет создать более качественную забойку дл  шпуров за счет герметизации , а также удержани  зар да ВВ в нем; применение ампулы в шахтах, опасных по газу и пыли, позвол ет исключить дополнительную запирающую песчано-глинистую забойку (пыжи); ампула, заполненна  забоечным материалом, легче досылаетс  в шпур, так как благодар  конструкции герметизирующегос  складывающегос  стопора при ее досылке образуетс  подушка, в результате чего повышаетс  избыточное давление в ампуле и ее упругость; увеличиваетс  гарантийный срок годности ампул с забоечным материалом при транспортировке и хранении в шахтных услови х, так как в ампуле не требуетс  избыточное внутреннее давление перед ее применением; повышаетс  уровень безопасности при взрывных работах в шахтах, опасных по газу и пыли.

На фиг.1 показана предлагаема  ампула; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З

-положение ампулы на участке герметизатора .

Ампула получена путем сваривани  фигурным сварным швом 1 двух слоев полиэтиленовой пленки 2 с подвернутыми внутрь концами, образующими обратный клапан 3.

Ампула состоит из следующих четырех частей; складывающа с  шарообразна  горловина с обратным клапаном (I); конусна  (II); герметизирующа  (III); донна  герметизирующего складывающегос  стопора (IV).

Складывающа с  шарообразна  горловина представл ет собой сферическое утолщение , которое содержит проход, образованный подвергнутыми внутрь лепестками обратного клапана, предназначенный дл  заполнени  ампулы забоечным материалом. При упоре в патрон В В или в предыдущую ампулу от толчкового усили  сферическое утолщение, подворачива сь, складываетс  в направлении конусной части ампулы. Этим обеспечиваетс  фиксаци 

и подпор патрона ВВ.

Конусна  часть ампулы представл ет собой конус, служащий местом дл  подвергнутой складывающейс  шарообразной горловины .

Герметизирующа  часть ампулы представл ет собой цилиндр с наибольшим диаметром ампулы, который на 3-5 мм меньше диаметра шпура. Длина герметизирующей части ампулы должна быть не менее 75 мм из услови  применени  двух таких ампул на шпур.

Донна  масть герметизирующего складывающегос  стопора ампулы представл ет собой конус, на вершине которого расположено клинообразное сферическое утолщение.

Способ создани  запирающей забойки с использованием ампулы-герметизатора заключаетс  в следующем.

Полиэтиленовые ампулы заполн ютс 

забоечным материаломл(водой, гелем, пастой ) до начала производства взрывных работ (ВР) и складируютс  в выработке недалеко от места производства В Р. Досылка ампулы в шпур осуществл етс  головной

0 частью вперед. Ампула рукой легко вводитс  в шпур, так как диаметр ампулы на участке герметизатора максимален, но на 3-5 мм меньше диаметра шпура, а клинообразное сферическое утолщение донного стопора

5 ампулы больше диаметра шпура, поэтому складываетс  подобно ласточкиному хвосту , расклинива  ампулу. Дальнейша  досылка ампулы в шпур осуществл етс  забойником.

0 При воздействии забойником на ампулу донный стопор подворачиваетс , образу  подушку, котора  преп тствует одеванию ампулы на забойник. При этом повышаетс  внутреннее давление в ампуле и повышает5 с  ее упругость. Ампула легко досылаетс  по каналу шпура.

При упоре ампулы в преп тствие (патрон В В, друга  ампула) от действи  нескольких толчковых усилий забойником

0 складывающиес  шарообразна  горловина и донный герметизирующий стопор полностью в противоположном направлении друг другу складываетс  и заклиниваетс .

Складывание шарообразной горловины

5 и клинообразного сферического утолщени  донного герметизирующего стопора происходит на участках наименьшего диаметра. При этом в ампуле создаетс  избыточное внутреннее давление, которое приводит к

0 увеличению диаметра ее герметизирующей части, так как в этой части диаметр ампулы наибольший, значит больше и деформации. В результате ампула на участке герметизатора увеличиваетс  до диаметра шпура и

5 герметизирует его. Такое положение ампулы показано на фиг.2.

Зар д ВВ в шпуре надежно заклинен двум  ампулами, имеющими общую длину не менее 500 мм (согласно требованию

0 Единых правил безопасности при ВР).

При взрыве шпурового зар да ВВ исключаетс  в первоначальный момент взрыва выброс из шпура раскаленных продуктов детонации ВВ в взрывоопасную среду, так

5 как в донной и герметизирующей част х ампулы шпур герметизирован. Длина герметизатора ампулы должна быть не менее 7&,0 мм (из расчета 2 ампулы на шпур). Согласно требованию Руководство по применению забойки в угольных шахтах длина запирающей песчано-глинистой забойки должна быть не менее 150 мм.

Забоечный материал от действи  взрыва зар да ВВ, удержива  в течение определенного времени газообразные продукты взрыва ВВ, в последующем вылетает из шпура, распыл  сь в призабойном пространстве . Распыление флегматизирующе- го (ингибирующего) забоечного материала производит инертизацию взрывоопасной пылегазовоздушной среды, предотвраща  ее воспламенение.

В результате использовани  конструкции ампулы и способа ее применени  создаетс  качественна  забойка дл  шпуров при ведении взрывчатых работ в шахтах, опасных по газу и пыли, без использовани  дополнительной запирающей Забойки (песчано-глинистой).

Повышаетс  технологичность и надежность забойки дл  шпуров при применении ее в шахтном производстве, так как ампулы при применении не требуют избыточного внутреннего давлени  в них, что увеличивает гарантийный срок годности при транспортировке и хранении их в шахтных услови х.

Повышаетс  уровень безопасности при взрывании шпуровых зар дов ВВ в шахтах, опасных по газу и пыли, за счет достижени  вышеперечисленных преимуществ.

Конструкци  ампулы и способ ее применени  в сравнении с известной позвол ет достигнуть положительный эффект за счет сокращени  времени и трудозатрат на зар жание забо  в результате исключени  использовани  дополнительной запирающей забойки и уменьшени  расхода ампул с забоечным материалом на зар жание забо , так как не требуетс  избыточное внутреннее давление в них дл  досылки их в шпур, от чего увеличиваетс  гарантийный срок их

хранени  и исключаетс  возможность разрушени  оболочки ампулы при досылке ее в шпур; повышени  коэффициента использовани  шпуров; повышени  уровн  безопасности при ведении взрывных работ в

шахтах, опасных по газу и пыли.

Экспериментальные образцы ампул, заполненных забоечным материалом (водой, пластичной забойкой ПЗМ-3), проверены в лабораторных услови х.

Ф ормул а и зобрете н и  

Claims (2)

1.Ампула-герметизатор дл  забойки шпуров, выполненна  из эластичного материала в виде камеры переменного диаметра с обратным клапаном дл  заполнени  ее

флегматизирующим забоечным материалом , отличающа с  тем, что, с целью повышени  безопасности работ за счет повышени  надежности и технологичности забойки в шахтах, опасных по газу и пыли,

камера выполнена в виде трех последовательно расположенных секций - шарообразной горловины с обратным клапаном, герметизатора в виде цилиндра, соединенного обоими основани ми с большими основани ми усеченных конусов, донного герметизирующего стопора в виде усеченного кожуха и клинообразного дна, при этом секции соединены между собой меньшими основани ми усеченных конусов.

2.Ампула-герметизатор по п. 1, о т л и ч- а ю щ а   с   тем, что в поперечном сечении периметр у донного герметизирующего стопора больше, чем у герметизатора.

А-А

3

vФИ2 .2.

8 УХУ/4 &С УХ ЙУ

#№/,