Способ забойки скважин Российский патент 2023 года по МПК F42D1/08 F42D1/18 E21B7/30 

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при разработке полезных ископаемых открытым способом.

Известно устройство подвесная скважинная забойка, применяемая для забойки скважин, выполненная в виде цилиндра, прикрепленного веревкой к перекладине, расположенной над устьем скважины (патент РФ №2459178, МПК F42D 1/08(2006/01), опубликовано 20.08.2012, бюл. №23).

Наиболее близким известным техническим решением к заявляемому способу является способ забойки скважин, принятый за прототип, включающий опускание в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью забойки, с помощью прикрепленных к забойке устройств для опускания ее в скважину (патент РФ №2435132, МПК F42D 1/08 (2006.01), опубликовано 27.11.2011,бюл. №33).

Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является низкая эффективность дробления горной породы в связи с ненадежностью и нестабильностью установки забойки в скважине.

Данный недостаток обусловлен тем, что для установки забойки в скважине в массиве с интенсивной трещиноватостью требуется создать расширение на расстоянии 1-2,5 м от дневной поверхности путем дополнительного разбуривания скважины, в ходе которого оказывается внешнее вибрационное воздействие бурильного инструмента на стенки скважины, что приводит к увеличению микротрещин и образованию новых трещин в области расширения, в результате чего происходит разупрочнение стенок скважины и вызывает их обрушение, что делает установку забойки в расширение ненадежной и нестабильной, а при крупных обрушениях технически неосуществимой, так как согласно известному способу забойка фиксируется на нижних стенках расширения, при обрушении которых ее размещение на них невозможно.

Отметим, что ненадежность и нестабильность установки забойки в скважине снижает способность сопротивления забойки восходящему движению расширяющихся газообразных продуктов детонации и в момент взрыва увеличивает вероятность преждевременного выброса забойки и значительных объемов расширяющихся газообразных продуктов детонации из скважины до полного разрушения горной породы, таким образом, снижая эффективность дробления горной породы.

Техническим результатом заявляемого способа забойки скважин является повышение эффективности дробления горной породы за счет увеличения надежности установки забойки в скважине и повышения способности сопротивления забойки восходящему движению расширяющихся газообразных продуктов детонации.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе забойки скважины, включающем опускание в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью забойки, с помощью прикрепленных к ней устройств для опускания отличающийся тем, что изначально бурят скважину диаметром на 10-25% меньше проектного диаметра скважины, после чего на глубине 1,5-3,0 метра от дневной поверхности диаметр скважины расширяют до проектного диаметра скважины и разбуривают скважину на оставшуюся глубину, затем осуществляют заряжание скважины взрывчатым веществом, монтаж взрывной сети и установку забойки в скважине, для чего в скважину опускают забойку, при помощи гибких соединительных элементов, одним концом закрепленных на поперечных краях забойки, торцы которых выполнены закругленными, с радиусом кривизны соразмерным проектному радиусу скважины, после чего забойку фиксируют на опорной конструкции, размещенной над устьем скважины.

Заявляемый способ забойки скважин поясняется чертежами, где на фиг. 1 - схема бурения скважины, с расширением диаметра скважины, где А-А направление расширения диаметра скважины, фиг. 2 - забойка в момент опускания в скважину, фиг. 3 - размещение забойки в скважине в рабочем положении.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Для забойки скважин по заявляемому способу изначально бурят скважину диаметром d на 10-25% меньше проектного диаметра скважины D_пр.

Затем на глубине Н = 1,5-3,0 метра от дневной поверхности (устья скважины) диаметр скважины расширяют до проектного диаметра скважины и разбуривают скважину на оставшуюся глубину, при этом на глубине 1,5-3,0 метра образуется переход с меньшего диаметра скважины d на проектный диаметр скважины D_пр (участок перепада диаметров скважины), после чего проводят заряжание скважины взрывчатым веществом 1 и монтаж взрывной сети.

После заряжания скважины взрывчатым веществом 1 и монтажа взрывной сети осуществляют установку забойки в скважину, для чего в скважину опускают забойку 2 поперечным краем вниз, при помощи гибких соединительных элементов 3, одним концом закрепленных на ее поперечных краях, торцы которых выполнены закругленными, с радиусом кривизны соразмерным проектному радиусу скважины R_пр (D_пр/2) и шириной меньше диаметра устья скважины (d), при этом другие свободные концы гибких соединительных элементов 3 находятся в руках оператора.

После прохождения участка перепада диаметров скважины и достижения необходимой глубины Н забойку 2 разворачивают перпендикулярно стенкам скважины и подтягивают за свободные концы гибких соединительных элементов 3 по направлению к устью скважины до упора в участок перепада диаметров скважины, после чего фиксируют, закрепляя свободные концы гибких соединительных элементов 3 на опорной конструкции 4, размещенной над устьем скважины.

Следует отметить, что способ бурения, описанный выше, ведет к созданию участка перепада диаметров скважины с их оптимальным соотношением, расположенного на глубине 1,5-3,0 м от дневной поверхности (устья скважины), требуемого для конкретного положения забойки 2 в скважине, что определяет достижение технического результата, при котором забойка 2 упираясь в участок перепада диаметров скважины, перекрывает поперечное сечение верхней части скважины, а закругленные торцы поперечных краев забойки, с радиусом кривизны, соразмерным проектному радиусу скважины R_пр (D_пр/2), повторяя контуры стенок скважины, способствуют плотному контакту с ними, что позволяет полностью исключить смещение забойки в поперечном сечении скважины относительно ее оси, и увеличить надежность установки забойки в скважине.

Также, данный способ размещения забойки в скважине, является существенным признаком заявляемого изобретения и необходим для увеличения способности сопротивления забойки расширяющимся газообразным продуктам детонации и увеличения эффективности дробления горной породы, поскольку в момент взрыва забойка под действием давления восходящих расширяющихся газообразных продуктов детонации внедряется в горную породу на участке перепада диаметров скважины, уплотняет ее, образуя устойчивое препятствие на пути восходящих расширяющихся газообразных продуктов детонации, оказывая им сопротивление, в результате чего энергия взрыва не теряется, а задерживается в зарядной полости скважины, осуществляя полезную работу, воздействуя на массив до полного его разрушения.

Пример конкретного выполнения способа. Зарядка скважин производилась на участке горных работ №1 филиала АО «УК «Кузбассразрезуголь» «Кедровский угольный разрез» при взрыве горных пород, состоящих из песчаника крепостью f=6 по шкале проф. Протодьяконова М.М.

Изначально блок был забурен буровым станком DML 8528 с сеткой скважин 6 м × 6 м. Скважины были пробурены вертикально в количестве 20 штук с диаметром скважины d=215,9 мм на проектную глубину 16 м и перебуром 4 м.

После этого на глубине Н=3,0 метра от дневной поверхности (устья скважины) диаметр скважины был увеличен до проектного диаметра скважины D_пр=260,3 мм расширителем для бурения Weatherford Rip Tide Rathole Killer 8500 на глубину 16 метров, заполнив перебур породой, которая не выносилась на дневную поверхность, а поступала в скважину.

После чего произвели зарядку скважин и монтаж взрывной сети следующим способом. Для этого в скважину поместили шашку ТТ-П 850, произвели зарядку скважины РПГМ-100 в объеме от 370 до 400 кг и осуществили монтаж взрывной сети.

Далее в устье скважины закругленным торцом вниз была опущена забойка, в виде деревянного бруска, при помощи гибкого соединительного элемента 3, шпагата, закрепленного на ее поперечных краях, длина которого соответствует длине необходимой для размещения забойки в рабочем положении на глубине Н после прохождения участка перепада диаметров скважины.

При достижении необходимой глубины Н забойку подтянули по направлению к устью скважины за свободные концы шпагата до упора в участок перепада диаметров скважины, после чего свободные концы шпагата зафиксировали на опорной конструкции 4 (деревянный стержень), размещенной над устьем скважины, а пространство между забойкой и дневной поверхностью заполнили буровой мелочью, вес которой также увеличивает способность сопротивления забойки восходящим расширяющимся газообразным продуктам детонации, Данное положение забойки принимается за рабочее положение.

Результаты проведенного эксперимента продемонстрировали создание эффективного конструктивного и технологического решения - заявляемого способа забойки скважин, при применении которого повышается эффективность дробления горной породы за счет увеличения надежности установки забойки в скважине и повышения способности сопротивления забойки восходящему движению расширяющихся газообразных продуктов детонации.

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при разработке полезных ископаемых открытым способом. Способ забойки скважин включает опускание в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью забойки. Изначально бурят скважину диаметром на 10-25% меньше проектного диаметра скважины, после чего на глубине 1,5-3,0 метра от дневной поверхности диаметр скважины расширяют до проектного диаметра скважины и разбуривают скважину на оставшуюся необходимую глубину. Осуществляют заряжание скважины взрывчатым веществом, монтаж взрывной сети и установку забойки в скважину при помощи гибких соединительных элементов, одним концом закрепленных на боковых краях забойки. В скважину погружают забойку, поперечные торцы которой выполнены закругленными, с радиусом кривизны, равным проектному радиусу скважины, и шириной, соизмеримой с диаметром устья скважины, после чего забойку фиксируют на опорной конструкции, размещенной над устьем скважины. Техническим результатом является повышение эффективности дробления горной породы за счет увеличения надежности установки забойки в скважине и повышения способности сопротивления забойки восходящему движению расширяющихся газообразных продуктов детонации. 3 ил.

Способ забойки скважин, включающий опускание в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью забойки, с помощью прикреплённых к ней устройств для опускания, отличающийся тем, что изначально бурят скважину диаметром на 10-25% меньше проектного диаметра скважины, после чего на глубине 1,5-3,0 метра от дневной поверхности диаметр скважины расширяют до проектного диаметра скважины и разбуривают скважину на оставшуюся глубину, затем осуществляют заряжание скважины взрывчатым веществом, монтаж взрывной сети и установку забойки в скважине, для чего в скважину опускают забойку, при помощи гибких соединительных элементов, одним концом закрепленных на поперечных краях забойки, торцы которой выполнены закругленными, с радиусом кривизны, соразмерным проектному радиусу скважины, после чего забойку фиксируют на опорной конструкции, размещенной над устьем скважины.