СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ СКВАЖИН ЭЛЕМЕНТАМИ ЗАРЯДА С ОСЕВЫМ КАНАЛОМ 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 соединением элемента заряда со шлангом высокого давления, служащего гибкой связью и намотанного на барабан, установленный над устьем скважины, опусканием элемента заряда в скважину до заданной глубины при вращении барабана, 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 следующих элементов заряда и повторения с каждым из них всех перечисленных выше операций [1].

Очевидна трудоемкость технологии известного способа. Кроме того, прототип требует проектирования и изготовления нестандартного оборудования: барабана с приводом и двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем с источником энергии, системы управления оборудованием и способа 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 с осевыми каналами на поверхности взрываемого блока, пропуская через осевые каналы гибкую связь, последнюю соединяют с тросом стандартного передвижного подъемного механизма, собранный заряд поднимают над поверхностью, опускают в скважину до ее забоя и заряд освобождают от связи с подъемным механизмом.

Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 - схема торцевой части заряда на поддоне с центрующим кольцом и креплением поддона с гибкой связью, на фиг. 2 - боковая проекция схемы крепления гибкой связью, на фиг. 3 - схема кольцевого промежуточного детонатора, на фиг. 4 - горизонтальная проекция фигуры 3, на фиг. 5 - схема опускания заряда в скважину, на фиг. 6 - схема элемента заряда на рольганге, на фиг. 7 - схема опоры заряда при его вертикальной сборке, на фиг. 8 - горизонтальная проекция фиг. 7, на фиг. 9 - схема сборки заряда в вертикальном положении, на фиг. 10 - кнехт (Политехнический словарь под ред. акад. И.И.Ортоболевcкого.- М.: Советская энциклопедия, 1977. С. 214: "Кнехт (голл. knecht) - парная тумба с общим основанием на палубе судна, предназнач. для закрепления накладываемого восьмерками швартового или буксирного троса. Обычно К. пустотелые, стальные или чугунные").

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - скважина, 2 - элемент заряда, 3 - гибкая связь (лента), 4 - центрирующее кольцо, 5 - поддон, 6 - кожух для обеспечения освобождения гибкой связи от ее крепления, 7 - патрубок со смещенным центром тяжести для крепления гибкой связи под поддоном, 8 - промежуточный детонатор, 9 - детонирующий шнур, волновод системы инициирования Нонель или кабель при инициировании электродетонаторами, 10 - блок на стреле крана, 11 - воздушные шары, 12 - стрела крана, 13 - рольганг, 14 - опора при сборке заряда в вертикальном положении, 15 - указатели горизонтального положения опоры, 16 - кольцо, удерживающее верхнюю часть заряда, 17 - рабочая и грузовая площадка подъемника, 18 - кнехт.

Примеры выполнения способа: гибкую связь 3 в виде ленты нанизывают на элементы заряда 2 - шашки баллиститных порохов, пропуская ленту 3 из синтетических материалов, например полипропиленовую обвязочную ленту ТУ 2245-028-05766623-95 шириной 12 и толщиной 6 мм или более тонкую тканевую ленту из синтетических нитей СВМ или кевлар, применяемую в качестве парашютных строп при десантировании военной техники (артиллерии, танков).

Упругость полипропиленовой ленты позволяет продевать ее через каналы пороховых шашек без применения вспомогательных приспособлений. Тонкую ленту для десантирования продевают с помощью канализационного троса или отрезка кабеля.

Для заряжания скважины глубиной 25 и шашками длиной по 1,5 м заряд из 12 шашек составит требуемую длину 18 м. Шашки нанизывают с обоих концов гибкой связи - по 6 шашек.

Для повышения предельной нагрузки и облегчения соединения концов лент с крюком троса подъемного механизма и с креплением 7 второго конца под низом заряда лента сдублирована (см. фиг. 2). На всех участка, кроме концов, образующих петли, ленты соединены по поверхностям их контакта: полипропиленовые ленты сварены, а ленты из синтетических тканей прошиты.

К торцу нижнего элемента заряда 2 прикладывают центрующее кольцо 4 из упругоэластичного материала и поддон 5 в виде диска с отверстием в центре, через которое продевают гибкую связь, конец которой закрепляют под поддоном патрубком 7 со смещенным центром тяжести.

Внешний диаметр центрующего кольца 4 превышает диаметр элемента заряда, но несколько меньше диаметра скважины или равен ему. При отсутствии кольца центровка заряда, необходимая для предотвращения трения заряда о стенки скважины, можно применить полоски одинаковой толщины, выполненные из упругоэластичного материала, уложенные по внешнему периметру цилиндрического заряда и зажатые между его элементами. Свободные концы полос, перекрывающие кольцевой зазор между зарядом и стенками скважины, центруют заряд при его опускании. Кроме кольца у поддона центрующие кольца целесообразно помещать еще в нескольких местах по длине скважинного заряда.

Между элементами заряда устанавливают кольцевые промежуточные детонаторы 8 предпочтительно из эластита со средствами их взрывания 9 - детонирующим шнуром, волноводом Нонель или кабелем при инициировании электродетонаторами. Указанные средства взрывания сдублированы, но размещены в одном промежуточном детонаторе из эластита, безотказность детонации которого несомненна. Предпочтительно размещение промежуточного детонатора под верхним элементом заряда, ближайшим к устью скважины.

Внешний диаметр промежуточного детонатора несколько меньше внешнего диаметра элементов скважинного заряда, а внутренний диаметр отверстия - больше диаметра осевого канала в элементах заряда - чтобы полностью исключить возможность трения внешней поверхности промежуточного детонатора о стенки скважины при опускании заряда до забоя, а также исключения трения внутренней поверхности канала промежуточного детонатора о гибкую связь при ее извлечении из заряда после его опускания до забоя скважины. Изложенное обусловлено чувствительностью составов эластитов, содержащих гексоген (см. фиг. 4 и 5).

К концам детонирующего шнура и другим средствам взрывания, упомянутых выше, привязывают воздушные шары 11 с подъемной силой, обеспечивающей подъем концов средств взрывания с натяжением, исключающим их провисание (см. фиг. 5).

После окончания сборки скважинного заряда гибкую связь 3, пропущенную через осевые каналы всех элементов заряда, соединяют с крюком троса подъемника, с помощью подъемника натягивают гибкую связь 3 и прижимают поддон 5 к торцевой части заряда. Изложенные операции выполняют, не поднимая заряд, лежащий на поверхности взрываемого блока. Проверив центровку крепления поддона 5 с гибкой связью 3 патрубком 7, скрепляют с краями поддона 5 кожух 6, после чего передвижным подъемным устройством скважинный заряд поднимают и переводят в вертикальное положение.

Заряд поднимают автокраном с одновременным поворотом стрелы в направлении от поднимаемого края заряда к его концу, лежащему на земле. При этом, если размещение заряда соответствует траектории движения конца стрелы автокрана и стрела имеет достаточную длину, подъем не будет сопровождаться трением заряда о поверхность земли.

Если движение подъемного механизма ограничивается подъемом и опусканием по вертикали, подъемник не имеет стрелы или она весьма короткая, тогда элементы заряда, соединяемые гибкой связью в сборку, размешают на рольганге 13 (фиг. 6). При подъеме собранного заряда, размещенного на рольганге, трение элементов заряда об опорную поверхность исключается.

После опускания заряда до опоры о забой скважины кожуха 6 прекращается натяжение гибкой связи 3 и патрубок 7 под действием смещенного в сторону от подвески центра тяжести выпадает из свободного гнезда, образованного петлей гибкой связи (см. фиг. 2), гибкую связь освобождают от крепления и тросом на стреле крана (фиг. 5) вытягивают через осевые каналы вверх для повторного использования.

Если при опоре кожуха 6 о забой скважины патрубок 7 не падает и остается в гнезде гибкой связи, последнюю поддергивают вверх-вниз для безотказного выпадения патрубка 7. Назначение кожуха 6, создавшего под поддоном 5 свободное пространство, обусловлено тем, что призабойное пространство скважины обычно заполнено буровым шламом, часто - с водой, что без кожуха 6 будет препятствовать выпадению патрубка 7.

Вышеизложенное относится к заряжанию скважин в один прием. В случае, если не располагают подъемником на требуемую высоту, соответствующую длине скважинного заряда, заряжание скважины выполняют в два приема, выполняя с частями скважинного заряда те же операции, как описано выше, со следующими отличиями: при сборке обоих частей скважинного заряда исключают применение кожуха 6, а вместо патрубка 7 конец гибкой связи 3 закрепляют плоской пластиной, размещаемой горизонтально, параллельно поддону - чтобы уменьшить зазор между частями зарядов. Гибкую связь применяют из тонких лент, используемых в качестве парашютных строп при десантировании военной техники. После опускания частей заряда в скважину гибкую связь оставляют в осевых каналах зарядов, освобождая ее от крюка с тросом подъемника. На торец верхнего элемента заряда помещают промежуточный детонатор 8 со средствами его инициирования 9, концы которых удерживают в вертикальном положении воздушными шарами 11. Центрующие кольца устанавливают на обоих концах опускаемых частей заряда - верхнем и нижнем, что необходимо для надежной центровки. Между верхним и следующим элементами заряда размещают второй промежуточный детонатор со средствами его инициирования с воздушными шарами на концах.

При условии, если горное предприятие располагает подъемником только вертикального подъема, применяют вертикальную сборку скважинного заряда из его элементов. В этих условиях не применяют кожух, а поддон 5 выполняют в виде плоского диска, без кольцевого выступа, который требовался для крепления кожуха 6. Элемент заряда 2 на поддоне 5 в виде диска и центрующее кольцо 4 устанавливают в вертикальном положении на опоре 14, горизонтальное положение которой проверяют уравнемерами 15. Кольцевая опорная часть диска 14 выполнена жесткой, а в центре опоры - выемка с дном из пенорезины или пенопласта (фиг. 7) из расчета помещения в выемке крепления гибкой связи, которая будет погружена в выемку и в то же время прижата упругоэластичным пористым материалом, что необходимо для надежного сохранения узла крепления гибкой связи, не нарушая при этом строго вертикального положения наращиваемой колонны скважинного заряда. В качестве гибкой связи при вертикальной сборке скважинного заряда применяют полипропиленовую обвязочную ленту, не требующую применения дополнительных приспособлений для продевания через осевые каналы элементов зарядов.

Операторы и элементы заряда находятся на площадке 17 подъемника. С площадкой жестко связано кольцо 16, поднимающееся вверх вместе с площадкой 17 по мере наращивания заряда.

После сборки заряда до заданной высоты свободный конец гибкой связи вручную накладывают восьмерками на тумбы кнехта 18, закрепленные на стенке площадки 17. Продолжая движение площадки 17 вверх, собранный заряд приподнимает, поворотом площадки ориентируют для заряжания и заряд опускают в скважину опусканием площадки 17. Дальнейшее опускание заряда до забоя скважины (на расстояние, соответствующее длине забойки) оператор выполняет вручную, освобождая кнехт от части "восьмерок" и ослабляя петли до такого уровня, чтобы небольшим усилием, вручную удерживая свободный конец гибкой связи, опускать заряд до забоя скважины, после чего конец гибкой связи отрезают.

Применение способа ограничено зарядами с осевыми каналами, к которым относятся преимущественно цилиндрические шашки баллиститных порохов, конверсионное использование которых для промышленных взрывов может быть эффективно реализовано без необходимости измельчения крупных элементов зарядов в гранулы - операции, из-за выполнения мер безопасности удорожающей получаемый для промышленных взрывов материал.

Источники 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. Элементы зарядов с осевыми каналами, преимущественно шашки баллиститных порохов, собирают на поверхности взрываемого блока, продевая гибкую связь через каналы элементов заряда, конец гибкой связи соединяют с захватом передвижного подъемника, например, крюком автокрана, собранный заряд поднимают над поверхностью и опускают в скважину. Сборку заряда производят в горизонтальном и вертикальном положениях. Средства взрывания при опускании заряда в скважину удерживают в вертикальном положении над зарядом с помощью воздушных шаров. Технической задачей данного способа является усовершенствование способа заряжания, снижение трудоемкости. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ заряжания скважин, включающий опускание на гибкой связи в скважину элементов заряда и их отделение от гибкой связи, отличающийся тем, что скважинный заряд собирают из его элементов на поверхности взрываемого блока, пропуская через осевые каналы элементов заряда гибкую связь, последнюю соединяют с подъемником, которым собранный заряд поднимают, переводят в вертикальное положение и опускают в скважину до ее забоя. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при сборке заряда в горизонтальном положении и переводе заряда в вертикальное положение подъемником без поворотной стрелы элементы заряда размещают на рольганге. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при сборке заряда в вертикальном положении основание заряда размещают на горизонтальной опоре, а верх заряда охватывают цилиндром, скрепленным с подъемником и поднимающимися вместе с наращиваемым по высоте зарядом, после окончания сборки которого до заданной высоты свободный конец гибкой связи, проходящей через осевые каналы элементов заряда, закрепляют кнехтом на площадке подъемника, заряд поднимают над опорой и опускают подъемником в скважину, завершая заряжание ослаблением крепления гибкой связи на кнехте и опусканием заряда до забоя скважины, вручную управляя его спуском. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что средства взрывания - детонирующий шнур, волновод системы Нонель, провода к электродетонаторам - при опускании заряда в скважину удерживают в вертикальном положении над зарядом с помощью воздушных шаров, прикрепленных к свободным концам перечисленных средств взрывания.