Способ установки забойки в скважине 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.

Как известно, одним из факторов, определяющим повышение степени дробления горной породы является применение эффективной скважинной забойки, для чего существует множество способов её установки в скважине.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу, выбранному в качестве прототипа, является способ забойки скважин, включающий опускание в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью забойки, поперечный размер которой соизмерим диаметру скважины, при помощи прикрепленных к ней устройств для опускания (патент РФ №2435132, МПК F42D 1/08 (2006.01), опубликовано 27.11.2011, бюл. №33).

Недостатками прототипа являются низкая степень дробления горной породы в связи с ненадежностью установки забойки в скважине и неэффективностью её применения.

Данные недостатки обуславливаются сложностью установки забойки в расширение, ввиду необходимости точности действий оператора при заведении двух поперечных торцов забойки в расширение в условиях ограниченного обзора данной области скважины, отсутствие которой ведёт к неоднократному повторению технологических операций, в ходе которых забойка оказывает механическое воздействие на стенки скважины и расширения, тем самым создаёт условия для нарушения их целостности, а именно приводит к нарушению опорных стенок расширения, на которых размещают забойку в рабочем положении, делая их функционально ненадежными, что влечёт к снижению эффективности срабатывания забойки, сокращению времени её работы во время взрыва и снижению её запирающей способности, вследствие чего делает неэффективным её применение для запирания продуктов детонации до полного разрушения горной породы, снижая степень дробления горной породы.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение степени дробления горной породы взрывом и повышение надежности установки забойки, за счёт упрощения установки забойки в скважине путем снижения технологической трудоёмкости способа в результате уменьшения количества технологических операций и сокращения временных затрат на их выполнение, а также повышения её эффективности применения путём увеличения времени воздействия газообразных продуктов детонации на разрушаемый массив.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе установки забойки в скважине, включающем опускание в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью забойки в виде бруска, поперечный размер которой соизмерим диаметру скважины, при помощи прикреплённых к нему гибких элементов, согласно изобретению, на расстояние 1,5-3,0 метра от дневной поверхности на участке стенки скважины путём механического воздействия создают уширение, соответствующее параметрам забойки, опускают в скважину на заданную глубину забойку, выполненную в виде бруска, один торец которого выполнен закругленным, с радиусом кривизны, соизмеримым радиусу скважины, а другой – прямой, при помощи гибких элементов, одним концом закреплённых на торцевых краях бруска, закруглённым торцом вниз, после чего заводят прямой торец забойки в уширение, а закруглённый торец забойки подтягивают вверх до упора в стенку скважины так, чтобы он был расположен ниже прямого торца забойки, после чего поверх забойки помещают инертный материал.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана общая схема размещения забойки в скважине в рабочем положении, фиг. 2. – схематичное расположение забойки в уширении.

Заявляемый способ установки забойки в скважине осуществляют путём выполнения следующих операций.

Для реализации заявляемого способа изначально выполняют бурение скважины, после чего в ней на расстоянии 1,5-3,0 метра от дневной поверхности массива с интенсивной трещиноватостью на участке стенки скважины путём механического воздействия (например, нажима, давления) создают уширение 1, соответствующего параметрам забойки и является конструктивно достаточным для дальнейшей установки забойки в скважине, затем осуществляют заряжание скважины взрывчатым веществом 2 и монтаж взрывной сети, в соответствии с проектом буровзрывных работ.

После завершения монтажа взрывной сети осуществляют установку забойки в скважину, для чего забойку 3, например, брусок, поперечный размер которого соизмерим диаметру скважины и один торец выполнен закругленным с радиусом кривизны, соизмеримым радиусу скважины, опускают в скважину на заданную глубину закруглённым торцом вниз, при помощи гибких элементов 4 и 4^', например, двух полипропиленовых шпагатов, одним концом закрепленных на торцевых краях бруска 3.

После достижения заданной глубины прямой торец 5 забойки 3 с помощью полипропиленового шпагата 4 вводят в уширение 1, при этом закруглённый торец 6 забойки 3 подтягивают вверх до контакта со стенкой скважины за полипропиленовый шпагат 4^', закреплённый на его торцевом крае, причём в этот момент прямой торец 5 забойки 3 продвигается вглубь уширения 1 до упора в его стенку, как схематично показано на чертеже фиг. 2, таким образом, забойку 3 заклинивают, при этом закругленный торец 6 расположен ниже прямого торца 5 забойки 3, после чего закругленный торец 6 забойки 3 фиксируют на опорной конструкции 7, размещенной над устьем скважины, для чего на ней закрепляют свободный конец полипропиленового шпагата 4^'.

Уточним, что интервал расстояния 1,5-3,0 метра от дневной поверхности, на котором создают уширение, выбран исходя из того, что данный участок скважины соответствует зоне интенсивной трещиноватости массива, образованной предыдущим взрывом, наличие которой необходимо для качественной проработки подошвы уступа и облегчения дальнейшей выемки взорванной породы, поэтому в силу своей высокой трещиноватости порода на данном участке скважины имеет малое сопротивление механическому воздействию (нажиму, давлению), что позволяет создать уширение на заданной глубине и реализовать заявляемый способ, при увеличении и уменьшении которой технический результат не будет достигнут, так как при уменьшении расстояния от дневной поверхности забойка под действием продуктов детонации будет выброшена из устья скважины без необходимого для их сдерживания сопротивления, а при увеличении - начинается зона основного цельного пласта горной породы, в котором снижена трещиноватость и увеличивается крепость породы, а соответственно и её сопротивление механическому воздействию, что делает создание уширения на данных участках скважины невозможным.

Также стоит уточнить, что поперечный размер забойки соизмерим диаметру скважины, что позволяет беспрепятственно опустить забойку в скважину на заданную глубину, свободно ввести прямой торец забойки в уширение, линейные размеры которого соответствуют его параметрам, и установить забойку в скважине в один приём путём подтягивания её по направлению к устью скважины за гибкие элементы 4 и 4^', что не требует от оператора точности действий и исключает неоднократное повторение технологических операций, тем самым сокращает время её установки в скважине.

После проведения вышеизложенных технологических операций поверх забойки размещают небольшое количество буровой мелочи 8 (штыба или мелкой породы).

Отметим, что упрощение установки забойки в скважине заключается в создании уширения, схематично изображенном на чертеже фиг. 2, путем давления, например, домкратом, на участок стенки скважины, а не по всему её поперечному сечению, что является технически достаточным для заклинивания забойки в скважине, при этом полностью перекрывая её в поперечном сечении, и осуществляется в один приём без нарушения целостности стенок уширения и скважины, что важно для дальнейшего устойчивого заклинивания забойки в скважине в рабочем положении и не требует применения вспомогательного технологически сложного оборудования для его создания и временных затрат на его подготовку и использование, исключая технологически трудоёмкие операции.

Также важно отметить, что устойчивое заклинивание забойки в конкретном её рабочем положении и целостность стенок скважины и уширения, во-первых, приводит к надежному размещению забойки в поперечном сечении скважины, за счёт соразмерности радиуса кривизны закругленного торца и радиуса скважины, обеспечивает плотный контакт между ним по всей торцевой поверхности и позволяет разместить инертный материал поверх забойки, вес которого увеличивает сопротивление забойки восходящему движению газообразных продуктов детонации, во-вторых, повышает эффективность применения забойки, которая достигается за счёт увеличения времени работы забойки во время взрыва, которое достигается тем, что в момент взрыва расширяющиеся газообразные продукты детонации заполняют все пространство до закруглённого торца забойки, упираясь в него и вовлекая в восходящее движение, при этом передавая усилие на стенку скважины, внедряясь глубже в породу и всё более заклиниваясь в ней, в связи с ростом противодействующей силы горной породы, в результате увеличения силы трения между стенкой скважины и поверхностью закругленного торца забойки по всей его площади, восходящему движению расширяющихся газообразных продуктов детонации, таким образом, газы совершают дополнительную работу по преодолению силы трения между породой и закругленным торцом забойки, что приводит к увеличению времени работы забойки, а, следовательно, и времени воздействия энергии взрыва на разрушаемый массив, увеличивая её эффективность применения.

Пример конкретного применения. Испытания производились в филиале УК КРУ «Талдинский угольный разрез», взрываемый блок горных пород - алевролит, крепостью f 6-8 по шкале проф. Протодьяконова М. М.; глубина скважин до 15 м; обводнённость 2 м.

Для испытания заявляемого способа установки забойки в скважине блок был забурен буровым станком DMLJ № 63 с сеткой скважин 6 м×6 м, глубиной 15 м и диаметром скважин 215,9 мм. Скважины пробурены вертикальные, общее количество скважин 50 шт.

Установка забойки в скважине в рабочее положение производилась, после обуривания блока и создания в ней уширения на расстоянии 1,5-3,0 метра от дневной поверхности (устья скважины), которое осуществили при помощи домкрата, разместив его перпендикулярно стенкам скважины и вдавливая породу на глубину 0,3 диаметра скважины, достаточной для заклинивания забойки в рабочем положении, заряжания скважины взрывчатым веществом и монтажа взрывной сети, а именно опускания в донную часть скважины на детонирующем шнуре шашки ТТ-П850 9 и формирования заряда 2 РПГМ-100 в объеме 350 кг, для чего в скважину на заданную глубину опустили забойку 3 параллельно стенкам скважины закруглённым торцом 6 вниз, при помощи двух полипропиленовых шпагатов 4 и 4^', одним концом закрепленных на торцевых краях забойки, а другие находились в руках оператора.

После достижения заданной глубины, подтянув за свободный конец полипропиленового шпагата 4, прямой торец забойки 5 завели в уширение 1, после чего закругленный торец 6 подтянули вверх по упора в стенку скважины за полипропиленовый шпагат 4^' и зафиксировали на опорной конструкции 7, размещённой над устьем скважины, а полипропиленовый шпагат 4 отпустили.

Для увеличения сопротивления забойки восходящему движению расширяющихся газообразных продуктов детонации поверх забойки насыпали буровую мелочь 8. Данное положение забойки в скважине считается рабочим.

Совокупность существенных признаков позволяют увеличить степень дробления горной породы взрывом и повысить надежность установки забойки, за счёт упрощения установки забойки в скважине и повышения её эффективности применения, что приводит заявленное изобретение к достижению поставленного технического результата.

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 установки забойки в скважине включает опускание в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью забойки в виде бруска, поперечный размер которой соизмерим диаметру скважины, при помощи прикреплённых к нему гибких элементов. На расстояние 1,5-3,0 метра от дневной поверхности на участке стенки скважины путём механического воздействия создают уширение, соответствующее параметрам забойки. Опускают в скважину на заданную глубину забойку, выполненную в виде бруска, один торец которого выполнен закругленным, с радиусом кривизны, соизмеримым радиусу скважины, а другой – прямой, при помощи гибких элементов, одним концом закреплённых на торцевых краях бруска, закруглённым торцом вниз, после чего заводят прямой торец забойки в уширение, а закруглённый торец забойки подтягивают вверх до упора в стенку скважины так, чтобы он был расположен ниже прямого торца забойки, после чего поверх забойки помещают инертный материал. Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение степени дробления горной породы взрывом и повышение надежности установки забойки. 2 ил.

Способ установки забойки в скважине, включающий опускание в скважину на глубину массива с интенсивной трещиноватостью забойки в виде бруска, поперечный размер которой соизмерим диаметру скважины, при помощи прикреплённых к нему гибких элементов, отличающийся тем, что на расстояние 1,5-3,0 метра от дневной поверхности на участке стенки скважины путём механического воздействия создают уширение, соответствующее параметрам забойки, опускают в скважину на заданную глубину забойку, выполненную в виде бруска, один торец которого выполнен закругленным, с радиусом кривизны, соизмеримым радиусу скважины, а другой – прямой, при помощи гибких элементов, одним концом закреплённых на торцевых краях бруска, закруглённым торцом вниз, после чего заводят прямой торец забойки в уширение, а закруглённый торец забойки подтягивают вверх до упора в стенку скважины так, чтобы он был расположен ниже прямого торца забойки, после чего поверх забойки помещают инертный материал.