СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ СКВАЖИН ЭЛЕМЕНТАМИ ЗАРЯДА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК F42D1/08 

Изобретение относится к взрывным работам и предназначено для разрушения горных пород при открытой разработке полезных ископаемых.

Известно заряжание вертикальных нисходящих скважин элементами заряда соединением каждого элемента со шлангом высокого давления, служащего гибкой связью и намотанного на барабан, установленный над устьем скважины, опусканием элемента заряда в скважину до заданной глубины, его отсоединения от гибкой связи путем подачи в шланг газа под избыточным давлением, после чего давление газа в шланге снижают, шланг наматывают на барабан для присоединения к нему следующего элемента заряда и повторения с каждым из них всех перечисленных выше операций [1].

Очевидна трудоемкость известного способа. Кроме того, прототип требует проектирования и изготовления нестандартного оборудования: барабана с приводом и двигателем, системы управления оборудованием и устройства для его перемещения от скважины к скважине.

Технической задачей данного изобретения является совершенствование способа заряжания скважин с исключением недостатков прототипа. Изложенное достигается следующей совокупностью признаков: скважинный заряд собирают из его элементов на поверхности взрываемого блока, пропуская элементы заряда через цилиндр с рукавом, собранным в гофры на его внешней поверхности, после сборки заряда один свободный от заряда конец рукава завязывают узлом или перевязывают веревкой, а второй конец рукава соединяют с тросом подъемника, поднимают заряд, опускают в скважину до забоя, а трос отрезают.

При сборке заряда в вертикальном положении основание заряда - первый его элемент в окружении рукава, образуемого из гофр на внешней поверхности цилиндра, размещают торцевой частью на горизонтальной опоре. Цилиндр соединен с площадкой подъемника и поднимается вместе с ней при сборке заряда, окружая заряд оболочкой из рукава и при этом поддерживая заряд в вертикальном положении. После окончания сборки верхний конец рукава соединяют с тросом подъемника, поднимают над поверхностью, опускают в скважину до ее забоя и трос отрезают.

По другому варианту на поверхности взрываемого блока размещают ленту, на ленту укладывают элементы заряда без промежутков между их торцами, свободные края ленты оборачивают вокруг заряда, преобразуя ленту в цилиндрическую оболочку заряда, края ленты скрепляют клеящей лентой с липким слоем, свободные от элементов заряда концы оболочки внизу завязывают узлом или перетягивают веревкой, один конец оболочки соединяют с тросом подъемника, заряд поднимают над поверхностью и в вертикальном положении опускают в скважину до ее забоя, а трос отрезают.

Цилиндрическая оболочка заряда, получаемая из ленты, может быть закреплена без применения клеящей ленты - нанесением клея на поверхность ленты, свободную от контакта с цилиндрическими элементами заряда, или на открытую поверхность элементов заряда, например шашек баллиститных порохов, или на поверхности и ленты, и элементов заряда, после чего ленту оборачивают вокруг заряда. Известны композиции клеев, разработанные в 60-х годах КБ им. Антонова (Украина) для авиационной промышленности, компоненты которых сохраняются без изменений в жидком виде, а при наложении двух слоев различных составов мгновенное отверждение при химическом взаимодействии слоев.

При съемной оболочке заряда с ее многократным использованием для заряжания скважин на поверхности взрываемого блока размещают оболочку в развернутом виде, содержащую продольные полосы, образующие замок-"молнию" при наложении двух полос липкого слоя или из систем крючок-петля, скрепляющих края ленты с образованием цилиндрической оболочки, и содержащую замки-"молнии" на конусной части оболочки, подвижные элементы которых соединены со шнурами, проходящими через трубки, закрепленные на внутренней поверхности цилиндрической оболочки, а концы шнуров выведены за пределы оболочки заряда с возможностью их закрепления на поверхности блока.

После сборки заряда из его элементов, включая промежуточные детонаторы со средствами их взрывания ленту преобразуют в цилиндрическую оболочку заряда, закрепляя края цилиндрической части оболочки продольными полосами крючков и петель или полосами липкого слоя, а в конусной части сдвигом подвижных элементов замков-"молний" в сторону вершины конуса проверяют натяжение шнуров, верхнюю часть оболочки соединяют с тросом подъемника, собранный заряд поднимают над поверхностью и опускают в скважину на глубину двух-трех диаметров скважины, натягивают вручную шнуры от подвижных элементов замков-"молний" в конусной части оболочки, концы шнуров закрепляют над поверхностью блока, после чего отпускают трос подъемника, завершая опускание заряда в скважину, при этом подвижные элементы замков-"молний" конусной части оболочки поднимаются жестко закрепленными шнурами вверх, раскрывая конус, и заряд со скольжением внутри оболочки опускается до забоя скважины, после чего оболочку заряда подъемник тросом поднимает вверх для дальнейшего использования при заряжании серии скважин. При постоянной глубине заряжаемых скважин заряд опускают до расстояния двух-трех диаметров скважины до ее забоя, ориентируясь на указательную отметку на тросе. При начальной стадии работы или при заряжании скважин переменной глубины заряд опускают до забоя скважины, затем подъемником поднимают на расстояние двух-трех диаметров от забоя, закрепляют концы шнуров на поверхности и заряд окончательно опускают с раскрытием конуса, удерживающего элементы зарядов в оболочке.

Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 - схема начала сборки заряда в рукав на поверхности взрываемого блока, на фиг. 2 - схема конечной стадии опускания заряда в скважину, на фиг. 3 - схема заряда на рольганге, на фиг. 4 - схема вертикальной сборки заряда в рукав, на фиг. 5 - схема кнехта, на фиг. 6 - схема сборки заряда на ленте, преобразуемой в цилиндрическую оболочку, на фиг. 7 - схема сборки заряда на ленте, пребразуемой в цилиндрическую оболочку, извлекаемую из скважины после ее заряжания для дальнейшего многократного применения оболочки, на фиг. 8 - проекция схемы на фиг. 7 в разрезе, на фиг. 9 - схема низа заряда фиг. 7 и перехода цилиндрической оболочки в конусную с замком-"молнией" и шнуром, соединенным с подвижным элементом замка-"молнии", размещенным на внешней поверхности конуса и входящим в трубку, закрепленную на внутренней поверхности цилиндрической оболочки заряда (в увеличенном масштабе).

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - элемент заряда, 2 - рукав, 3 - цилиндр с гофрами рукава, 4 - промежуточный детонатор, 5 - средства взрывания промежуточного детонатора - детонирующий шнур, волновод системы H_онель или провод к электродетонаторам, 6 - воздушные шары, 7 - скважина, 8 - блок, 9 - стрела крана, 10 - трос, 11 - рольганг, 12 - горизонтальная опора, 13 - площадка подъемника, 14 - кнехт, 15 - лента, преобразуемая в рукав, 16 - лента с липким слоем, 17 - полосы крючков и петель, образующих при их наложении замок-"молнию", или полосы липкого слоя для той же цели, 18 - трубки для шнура, 19 - замок-"молния" на конусной части оболочки (фиг. 9), 20 - подвижный элемент замка-"молнии", 21 - шнур к нему.

Примеры применения способа.

1) Элементы заряда 1, например шашки баллиститных порохов, помещают в рукав 2 из полипропиленовой ткани, собранной в гофры на внешней поверхности цилиндра 3 (фиг. 1). Один конец рукава завязывают узлом или перевязывают веревкой, образуя низ заряда при его опускании в скважину, и продолжают сборку заряда из его элементов. На торец предпоследней шашки помещают промежуточный детонатор 4 из эластичного взрывчатого вещества в форме диска с двумя детонирующими шнурами (ДШ) 5 - средства взрывания сдублированы. Для вывода ДШ 5 из заряда без нарушения целостности ткани и снижения прочности рукава концы ДШ пропускают через короткие трубки с жесткими несжимаемыми стенками и при завязывании второго (верхнего при опускании заряда в скважину) конца рукава трубки помещают в середину узла, собирая вокруг них ткань рукава и затягивая трос 10. К концам ДШ привязывают бечевки от воздушных шаров 6 с подъемной силой, обеспечивающей подъем ДШ над зарядом, что необходимо для исключения попадания ДШ в зазор между опускаемым зарядом и стенкам скважины, что может сопровождаться механическими повреждениями ДШ или их выдергиванием из промежуточного детонатора.

Заряд поднимают автокраном с одновременным поворотом стрелы в направлении от поднимаемого края заряда к его концу, лежащему на земле. При размещении заряда по траектории движения конца стрелы 9 автокрана и при достаточной длине стрелы подъем не будет сопровождаться трением заряда о поверхность земли. Если движение подъемного механизма ограничивается подъемом и опусканием по вертикали, тогда элементы заряда размещают на рольганге 11 (фиг. 3). После опускания заряда до забоя скважины трос 10 отрезают, а шары 6 отвязывают от концов ДШ.

При вертикальной сборке заряда (фиг. 4) первую шашку 1 в рукаве 2 с завязанным концом устанавливают на горизонтальной опоре 12 в виде диска с углублением в центре для размещения узла рукава и исключения отклонения от вертикали наращиваемого по высоте заряда. Цилиндр с гофрами рукава на его внешней поверхности, соединенный с площадкой 13 подъемника, поднимается вместе с ней при сборке заряда, окружая заряд оболочкой из рукава 2. На торец предпоследней шашки помещают промежуточный детонатор и два ДШ, выводя их за пределы заряда через несжимаемые трубки и исключая провисание концов ДШ шарами, аналогично описанию горизонтальной сборки заряда. Верхний конец рукава прикрепляют к тросу, концы троса вручную закрепляют на кнехте 14. Продолжая движение площадки 13 подъемника вверх, собранный заряд приподнимают, поворотом площадки или перемещением подъемника ориентируют над скважиной и опускают в нее до уровня, ограниченного конструкцией подъемника. Дальнейшее опускание заряда в скважину (на расстояние, соответствующее длине забойки и, как минимум, высоте площадки 13) оператор выполняет вручную, освобождая кнехт от части "восьмерок" троса на тумбах кнехта и ослабляя крепление до такого уровня, чтобы небольшим усилием, вручную, удерживая конец троса, опустить до забоя заряд, после чего трос отрезают.

Вертикальная сборка предназначена только для зарядов из шашек баллиститных порохов в виде цилиндров со строго параллельными торцами, из которых можно создать вертикальную колонну. Пироксилиновые трубчатые и ленточные пороха, зерненные пороха картузного заряжания для вертикальной сборки непригодны. Применение вертикальной сборки из шашек ограничивается скважинами глубиной менее 15 м.

2) На поверхности взрываемого блока размещают оболочку заряда в развернутом виде, образующую при свертке цилиндр с конусом на одном конце (фиг. 7). Лента 15 на цилиндрической части оболочки содержат продольные полосы 17, образующие замок-"молнию" при наложении двух полос липкого слоя или из система крючок-петля, сгруппированных в полосы, скрепляющие края ленты с образованием цилиндра, - фиг. 7, 8. Конусная часть оболочки содержит замок-"молнию" 19 в виде зубчиков, сцепляемых и разъединяемых подвижным элементом замка 20, их на конусной части два. Детали 20 соединены со шнурами 21, на поверхности конусной части оболочки шнуры 21 размещены открыто, а далее пропущены через трубки 18, закрепленные на внутренней поверхности цилиндрической оболочки (фиг. 8, 9). Трубки 18, расположенные внутри оболочки, не допускают натяжения и сдвига шнуров вверх при опускании заряда в скважину, что может привести к преждевременному раскрытию конуса и выпадению элементов заряда из оболочки, кроме того, размещение шнуров 21 в трубках 18 затруднит прижим шнуров зарядом к поверхности оболочки, исключит защемление шнуров между торцами элементов заряда, что может затруднить раскрытие конуса. Трубки облегчают сборку заряда, исключая необходимость укладки двух шнуров при каждом цикле заряжания.

После сборки заряда из его элементов края ленты 15 преобразуют в цилиндрическую оболочку, закрепляя края ленты наложением полос 17 и закрывая конусную часть оболочки сдвигом подвижного элемента замка-"молнии" 20 к краю малого основания конуса. Подъемником переводят заряд в вертикальное положение, опускают в скважину до расстояния двух-трех диаметров скважины от ее забоя, свободные концы шнуров 21 от подвижных элементов замков-"молний" 20 закрепляют на поверхности, после чего медленно опускают заряд на расстояние, соответствующее длине конуса и несколько превышающее его, при этом подвижные элементы 20 под натяжением шнуров 21 сдвигаются вверх, раскрывая конусную часть оболочки, спуск заряда подъемником прекращен, а элементы заряда, скользя внутри подвешенной на тросе подъемника оболочки, опускаются до забоя скважины в режиме падения с весьма малой высоты двух-трех диаметров скважины, причем падение происходит в стесненных условиях, еще более снижающих его малую скорость. Оболочку заряда подъемник тросом поднимает из скважины для дальнейшего многократного использования.

В связи с многократным применением съемной оболочки ее поверхность должна быть обработана антистатиком. Более радикально ламинирование тканей из полимерных волокон с одновременной металлизацией полимерного покрытия, а при использовании оболочек из прорезиненной ткани сдублировать ее с токопроводящей резиной.

Съемные оболочки многократного применения позволяют изготовлять их из материалов повышенной стоимости, но с уникальными свойствами - морозоустойчивыми, светопогодостойкими и высокой прочности. Например, ткани из волокон на основе ароматических полиамидов кевлар и СВМ, относительная разрывная нагрузка этих волокон на порядок превышает разрывную нагрузку полипропиленовых нитей (Зазулина З.А., Дружинина Т.В., Конкин А.А. Основы технологии химических волокон: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1985. - с. 106-107, табл. 3.1.

Съемные оболочки надлежит изготавливать под ассортимент конверсионных порохов, получаемых горной промышленностью для использования. Переменным является лишь один параметр - диаметр шашек баллиститных порохов и зарядов пироксилиновых порохов. Наличие или отсутствие каналов в шашках для всех вариантов заряжания значения не имеет.

Заряжание скважин с применением оболочек из прочных материалов, как съемных, так и взрываемых вместе с зарядами, позволяет применять ленточные, трубчатые пироксилиновые пороха и зерненые пороха в картузах.

Учитывая высокую детонационную способность пироксилиновых порохов в воде и ее ухудшение без воды, целесообразно при ведении взрывных работ в свободных скважинах низ заряда компоновать из зарядов пироксилиновых порохов, а верх - из шашек баллиститных нитроглицериновых порохов. При этом для гарантированной детонации пироксилиновые пороха должны располагаться ниже уровня воды в скважине, так как детонация шашек баллиститных порохов и под водой, и над водой протекает неизменно устойчиво при условии полного контакта шашек торцами друг с другом.

Источник информации
1. Авт. свид. СССР 1518650, F 42 D 3/04.

Способ относится к взрывным работам и предназначен для разрушения горных пород при открытой разработке полезных ископаемых. Конверсионные заряды баллиститных и пироксилиновых порохов собирают на поверхности взрываемого блока, продевая элементы скважинного заряда через рукав, концы рукава завязывают, один конец соединяют с тросом подъемника и опускают в скважину до ее забоя, трос отрезают. По другому варианту на поверхности взрываемого блока размещают ленту из прочного и гибкого материала, на ленту укладывают элементы заряда, свободные края ленты оборачивают вокруг заряда с образованием цилиндрической оболочки и заряд опускают в скважину, взрывая вместе с оболочкой. По третьему варианту заряд опускают в скважину в оболочке и последнюю извлекают из скважины для многократного использования оболочки. Способ позволяет усовершенствовать заряжание скважин и уменьшить трудоемкость процесса. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ заряжания скважин, включающий опускание в скважину элементов заряда на гибкой связи и их отделение от последней, отличающийся тем, что заряд собирают из его элементов на поверхности взрываемого блока, помещая элементы заряда в рукав, концы рукава завязывают, один конец соединяют тросом с подъемником, заряд поднимают над поверхностью, опускают в скважину до ее забоя, а трос отрезают. 2. Способ заряжания скважин по п.1, отличающийся тем, что при сборке заряда в вертикальном положении первый элемент заряда в рукаве помещают на горизонтальной опоре, верхнюю часть заряда охватывают цилиндром с гофрами рукава на внешней поверхности цилиндра, скрепленного с площадкой подъемника и поднимающегося вместе с ней по мере сборки заряда из элементов, после окончания которой верхний конец рукава соединяют тросом с подъемником, опускают в скважину до ее забоя, трос отделяют от подъемника. 3. Способ заряжания скважин по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что свободные концы средств взрываний - детонирующий шнур, волновод системы Нонель, провода к электродетонаторам - при опускании зарядов в скважину удерживают в вертикальном положении над зарядом с помощью воздушных шаров, прикрепляя их к свободным концам указанных средств взрывания. 4. Способ заряжания скважин, включающий опускание в скважину элементов заряда на гибкой связи и их отделение от последней, отличающийся тем, что на поверхности взрываемого блока размещают ленту из прочного и гибкого материала, на ленту укладывают элементы заряда, свободные края ленты оборачивают вокруг заряда, преобразуя ленту в цилиндрическую оболочку, края оболочки скрепляют лентой с липким слоем, свободные от заряда концы оболочки завязывают, один конец тросом соединяют с подъемником, заряд поднимают над поверхностью, опускают в скважину до ее забоя, трос отрезают. 5. Способ заряжания скважин по п.4, отличающийся тем, что на поверхность ленты и/или элементов заряда наносят клеящие композиции, после чего ленту преобразуют в цилиндрическую оболочку, оборачивая ее вокруг заряда. 6. Способ заряжания скважин, включающий опускание в скважину элементов заряда на гибкой связи и их отделение от последней, отличающийся тем, что на поверхности взрываемого блока размещают ленту из прочного и гибкого материала, на ленту укладывают элементы заряда, свободные края ленты оборачивают вокруг заряда, преобразуя ленту в цилиндрическую оболочку, скрепляемую продольными полосами из крючков и петель или из клеящего слоя, накладываемыми друг на друга при свертывании ленты в цилиндр, на одном конце ленты, переходящий в усеченный конус, на котором сдвигают подвижный элемент замка-"молнии" к малому основанию корпуса, свободную от заряда цилиндрическую оболочку на другом конце соединяют с тросом подъемника, поднимают над поверхностью, переводят в вертикальное положение, опускают в скважину на глубину двух-трех диаметров скважины от ее забоя, концы шнуров от подвижных элементов замков-"молний" закрепляют на поверхности, после чего заряд опускают на расстояние, необходимое для раскрытия конуса его замками-"молниями", заряд выпадает из неподвижной оболочки, которую поднимают для повторного использования.