СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ВЫТАЛКИВАНИЮ ЗАБОЙКИ ИЗ ВЗРЫВНОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 2016 года по МПК G01L5/14 

Изобретение относится к лабораторному оборудованию и предназначено для моделирования процессов, происходящих во взрывной полости скважин при ведении взрывных работ.

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.

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 сложно провести детальное исследование процессов, происходящих в имитаторе скважины с большой скоростью под воздействием сжатого воздуха.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение статического давления на забойку в имитаторе взрывной скважины винтовой парой для получения качественной картины зависимости запирающей способности забойки от ее конструкции, материала запорного конуса, материала и крупности куском засыпки, состояния стенок скважины и пр.

Поставленная задача достигается тем, что в стенде для исследования статического сопротивления выталкиванию забойки из взрывной скважины, включающем раму с опорной площадкой, на которую устанавливается имитатор взрывной скважины, изготовленный из металлической трубы, согласно изобретению в нижней части рамы установлена винтовая пара, снабженная платформой на верхнем торце винта, на которой размещен запорный конус; между запорным конусом и имитатором взрывной скважины засыпан модельный материал в виде щебня, а между рамой и верхней частью имитатора взрывной скважины установлено устройство для замера сопротивления выталкиванию забойки.

На фигуре схематично изображен стенд для исследования сопротивления забойки выбросу из взрывной скважины.

Стенд для исследования статического сопротивления выталкиванию забойки из взрывной скважины представляет собой С-образную металлическую раму 1, в нижней части которой установлена винтовая пара, гайка 2 которой подвижно опирается на раму 1, а винт 3 снабжен на верхнем торце платформой 4. На раме 1 закреплена опорная площадка 5, на которую устанавливается имитатор взрывной скважины 6, изготовленный из металлической трубы, на внутреннюю поверхность которой нанесены насечки 7, имитирующие трещины в горной породе. Между рамой 1 и верхней частью имитатора взрывной скважины 6 установлено устройство 8 для замера сопротивления выталкиванию забойки из имитатора взрывной скважины 6, например динамометр сжатия.

Рассмотрим работу стенда для исследования статического сопротивления выталкиванию забойки из взрывной скважины. На площадку 5 устанавливается имитатор взрывной скважины 6, внутри которого на платформе 4 размещаются элементы комбинированной забойки взрывной скважины, например запорный конус 9, выполненный из гипса, бетона и пр., и засыпку из крупнокускового модельного материала в виде щебня 10. Вращением гайки 2 винтовой пары поднимается платформа 4, смещая запорный конус 9 относительно имитатора взрывной скважины 6 за каждый оборот гайки 2 на определенную величину, при этом запорный конус 10 заклинивается в засыпке из щебня 10, статическим давлением разрушая в ней отдельные куски щебня 10 и, поднимаясь вверх, заклинивает новые куски щебня 10 их гранями в насечки 7, и этот процесс продолжается вплоть до остановки запорного конуса 9 или разрушения модельного материала в виде щебня 10.

Запирающая способность забоек взрывных скважин различных конструкций оценивается величиной сопротивления перемещению запорного конуса 9 в имитаторе взрывной скважины 6, которая фиксируется измерительным устройством 8, - чем больше величина сопротивления, тем запирающая способность забойки выше.

Таким образом, заявляемый стенд для исследования статического сопротивления выталкиванию забойки из взрывной скважины обеспечивает получение в статике количественной картины зависимости запирающей способности забойки от ее конструкции, материала запорного конуса, материала и крупности кусков засыпки в виде щебня, состояния стенок скважины и пр. Однако статическая количественная картина может отличаться от аналогичных показателей в динамике, поэтому ее стоит рассматривать как качественную картину исследования запирающей способности забоек различных конструкций. В то же время это повышает точность результатов эксперимента и тем самым позволяет решить поставленную техническую задачу.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2485599, МПК G09B 25/00.

2. Патент Российской Федерации №2493546, МПК G01L 5/14, G09B 25/00 (прототип).

Изобретение относится к лабораторному оборудованию и может быть использовано для моделирования процессов, происходящих во взрывной полости скважин при ведении взрывных работ. Сущность: стенд выполнен в форме С-образной рамы (1) с опорной площадкой (5), на которую устанавливается имитатор (6) взрывной скважины, изготовленный из металлической трубы. В нижней части рамы (1) установлена винтовая пара, гайка (2) которой подвижно опирается на раму (1), а винт (3) снабжен на верхнем торце платформой (4). На платформе (4) размещен запорный конус (9). Между запорным конусом (9) и имитатором (6) взрывной скважины засыпан модельный материал (10) в виде щебня. Между рамой (1) и верхней частью имитатора (6) взрывной скважины установлено устройство (8) для замера сопротивления выталкиванию забойки. Технический результат: повышение точности результатов экспериментов. 1 ил.

Стенд для исследования статического сопротивления выталкиванию забойки из взрывной скважины, включающий раму с опорной площадкой, на которую устанавливается имитатор взрывной скважины, изготовленный из металлической трубы, отличающийся тем, что в нижней части рамы установлена винтовая пара, снабженная платформой на верхнем торце винта, на которой размещен запорный конус; между запорным конусом и имитатором взрывной скважины засыпан модельный материал в виде щебня, а между рамой и верхней частью имитатора взрывной скважины установлено устройство для замера сопротивления выталкиванию забойки.