Способ установки забойки в скважине Российский патент 2023 года по МПК F42D1/08 F42D1/18 

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, что повышение степени дробления горных пород определяется не только величиной взрывного импульса, но и продолжительностью действия продуктов детонации на разрушаемый горный массив, что приводит к заключению о необходимости создания способа, обеспечивающего повышение эффективности забойки скважины, с увеличением длительности действия энергии взрыва на разрушаемую горную породу.

Наиболее близким известным изобретением, принятым в качестве прототипа, является подвесная скважинная забойка, установку которой осуществляют путем опускания в скважину на глубину интенсивной трещиноватости, выполненную в виде наклонного сплошного цилиндра, поперечные торцы которого скошены параллельно друг другу, после чего забойку закрепляют на опорной конструкции, превосходящей габаритами диаметр устья скважины при помощи гибкой связи (патент РФ RU №2768270, МПК F42D 1/08 (2021.08), опубл. 23.03.2022, бюл.№9).

Недостатком прототипа является низкая эффективность забойки скважины, обусловленная низкой эффективностью установки устройства в скважине в рабочем положении, которая представляет собой подвешиваемую часть, размещенную на необходимой глубине в зарядной полости скважины, закрепленную с помощью гибкой связи на опорной конструкции над устьем скважины. Данное рабочее положение известного устройства является технологически нерациональным по причине того, что в таком положении скошенные поперечные торцы подвешиваемой части имеют слабый, неустойчивый контакт со стенками скважины, исключительно ограниченными поверхностями их краёв, что не обеспечивает их надежного сцепление со стенками скважины и абсолютного внедрения в породу в момент взрыва, тем самым снижает сопротивление забойки выбросу продуктов детонации и приводит к её беспрепятственному вылету из устья скважины под действием давления газообразных продуктов детонации, сокращая длительность действия энергии взрыва на разрушаемый горный массив, уменьшая КПД взрыва.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретения является повышение эффективности забойки скважины, а также увеличение продолжительности действия газообразных продуктов детонации на разрушаемую горную породу, увеличение КПД взрыва.

Поставленная задача достигается тем, что в способе установки забойки в скважине включающем опускание в скважину на глубину интенсивной трещиноватости забойки, выполненной в виде наклонного сплошного цилиндра, поперечные торцы которого скошены параллельно друг другу, после чего забойку закрепляют на опорной конструкции, превосходящей габаритами диаметр устья скважины при помощи гибкой связи, согласно изобретению, для установки забойки предварительно на технологически заданной от устья скважины глубине создают полость, путём внешнего воздействия на участок стенки скважины, в которую в дальнейшем осуществляют установку забойки, выполненную в виде наклонного сплошного цилиндра высотой 1,10 –1,25 диаметра скважины и диаметром 0,7–0,9 диаметра скважины, с параллельно скошенными поперечными торцами, которые получены путём иссечения верхних и нижних сегментов прямого сплошного цилиндра и образуют с его боковыми сторонами углы в пределе 50–70 ˚, при этом опускают забойку с помощью закрепленной на нёй гибкой связи, с последующим заведением заострённой части скошенного поперечного торца наклонного сплошного цилиндра в сформированную полость, после чего фиксируют гибкую связь на опорной конструкции и помещают поверх забойки инертный материал.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана забойка, установленная в скважине в рабочем положении по заявляемому способу, на фиг.2 – технологическая схема расположения забойки в момент взрыва.

Способ установки забойки в скважине осуществляется следующим образом.

Для осуществления заявленного способа изначально подготавливают забойку в виде наклонного сплошного цилиндра высотой 1,10–1,25 диаметра скважины и диаметром 0,7–0,9 диаметра скважины, с параллельно скошенными поперечными торцами, которые получены путём иссечения верхних и нижних сегментов прямого сплошного цилиндра и образуют с его боковыми сторонами углы в пределе 50–70˚.

Указанные выше существенные признаки наклонного сплошного цилиндра являются технологически достаточными для обеспечения беспрепятственного погружения забойки в скважину на требуемую глубину и дальнейшего размещения её в рабочем положении, увеличение которых нецелесообразно, а уменьшение - приведет к отсутствию требуемого контакта скошенных поперечных торцов со стенками скважины, что полностью исключит её пригодность для размещения поверх неё инертного материала и запирания газообразных продуктов детонации в скважине, также значение угла в пределе 50–70˚ между скошенным поперечным торцом и боковой стороной наклонного сплошного цилиндра, обеспечивает простоту и легкость заведения заострённой части скошенного поперечного торца в предварительно сформированную на технологически заданной от устья скважины глубине полость, устойчивое расположение забойки и контакт внутри неё, а также создания упора - «точки опоры», которая потребуется для разворота забойки внутри зарядной полости в момент взрыва.

После проведения буровых работ в скважине на необходимом расстоянии от дневной поверхности массива с интенсивной трещиноватостью создают полость 1, путём механического воздействия на участок стенки скважины на технологически заданной от устья скважины глубине, параметры которой достаточные для дальнейшего размещения в нём острой часть скошенного поперечного торца наклонного сплошного цилиндра.

После завершения работ по формированию скважинного заряда 2 проводят монтаж взрывной сети 3, согласно проекта взрывных работ, после чего осуществляют установку забойки в скважину, для этого наклонный сплошной цилиндр 4 опускают в скважину скошенным поперечным торцом вниз, придерживая за гибкую связь 5 и 5', закрепленную на нём, в соответствии с чертежом (фиг.1) для исключения отклонения от положения равновесия, заклинивания наклонного сплошного цилиндра и его беспрепятственного погружения в скважину, до достижения сформированной ранее полости 1. Для удобства и увеличения скорости установки забойки в рабочее положение, заострённую часть скошенного поперечного торца располагают при опускании по одну сторону с полостью 1.

Далее потянув гибкую связь 5, например, шпагат, и придерживая за 5', заострённую часть скошенного поперечного торца наклонного сплошного цилиндра 4, смещая в сторону полости 1, заводят в полость 1, при этом одновременно подтягивая забойку за гибкую связь 5 и 5' по направлению к устью скважины до момента плотного контакта скошенного поперечного торца со стенками полости 1, создав область устойчивого контакта – «точку опоры» Т_о, таким образом, что забойка переходит в положение заклинивания в зарядной полости скважины, перекрывая её поперечное сечение.

Затем конец гибкой связи 5 закрепляют на опорной конструкции 6, превосходящей габаритами диаметр устья скважины, а 5' отпускают, в завершении, поверх забойки помещают инертный материал, например, буровую мелочь, такое положение забойки считается рабочим.

В момент взрыва газообразные продукты детонации расширяются и начинают восходящее движение по направлению к устью скважины Р, в ходе которого заполняют всё свободное до забойки пространство зарядной полости скважины, достигают её, и начинают воздействовать на нижний скошенный поперечный торец наклонного сплошного цилиндра, упираясь в него, оказывая давление, тем самым вовлекая его в восходящее движение, во время которого заострённая часть скошенного поперечного торца, заведённая в полость 1, начинает с усилием давить на породу в области устойчивого контакта - «точки опоры» Т_о, уплотняя её, что приводит к увеличению упругой сила породы, противодействующей движению газообразных продуктов детонации, таким образом, создаёт препятствие для дальнейшего продвижения забойки по направлению к устью скважины и является причиной разворота относительно «точки опоры» Т_о (фиг. 2) по направлению А, перпендикулярном оси скважины, с постепенным, более глубоким её внедрением в породу, тем самым увеличивая способность сопротивления забойки движению газообразным продуктам детонации, а соответственно и увеличение КПД взрыва.

Данное развёрнутое положение забойки и уплотнение породы вокруг неё создают условия к её большему заклиниванию в массиве, что обеспечивает увеличение продолжительности действия газообразных продуктов детонации на разрушаемый горную породу, поскольку для их дальнейшего продвижения по направлению к устью скважины требуется совершение дополнительной работы на преодоление упругих сил уплотненной породы и продвижения забойки в ней.

Пример применения заявляемого способа. Зарядка производилась в АО филиале «УК Кузбассразрезуголь «Талдинский угольный разрез»» горных пород, состоящих из песчаника и алевролита крепостью f=5,5 по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

Блок был забурен буровыми станком D50KS с сеткой скважин 6 м × 6 м. Скважины пробурены вертикально, диаметром скважины 215,9 мм и глубиной скважин 15 метров, после чего на 10 скважинах была сформирована полость путем давления, домкратом, на участок стенки скважины на требуемой для установки забойки в скважине глубине.

Далее осуществили формирование скважинного заряда и монтаж взрывной сети, после чего выполнили установку забойки в скважине, а именно, опустили в скважину забойку скошенным поперечным торцом вниз, придерживая за шпагаты 5 и 5', закрепленных на наклонном сплошном цилиндре, согласно чертежа (фиг.1), длина которых соизмерима технологически заданной от устья скважины глубине.

Далее завели заострённую часть скошенного поперечного торца забойки в полость 1, затем закрепили шпагат 5 на опорной конструкции, например, деревянном брусе, а шпагат 5' отпустили, после чего поверх поместили небольшое количество буровой мелочи для увеличения сопротивления движению газообразных продуктов детонации в момент взрыва.

После проведения взрыва блока был произведен визуальный осмотр взорванной горной породы на качество дробления, после чего качество дробления горной породы было оценено как оптимальное.

Таким образом, описанная совокупность признаков определяет достижение технического результата в части повышения эффективности забойки скважины, а также увеличения продолжительности действия газообразных продуктов детонации на разрушаемую горную породу, увеличение КПД взрыва.

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 интенсивной трещиноватости забойки, выполненной в виде наклонного сплошного цилиндра, поперечные торцы которого скошены параллельно друг другу, после чего забойку закрепляют на опорной конструкции, превосходящей габаритами диаметр устья скважины при помощи гибкой связи. Для установки забойки предварительно на технологически заданной от устья скважины глубине создают полость, путём внешнего воздействия на участок стенки скважины. В полость устанавливают забойку, выполненную в виде наклонного сплошного цилиндра высотой 1,10–1,25 диаметра скважины и диаметром 0,7–0,9 диаметра скважины, с параллельно скошенными поперечными торцами, которые получены путём иссечения верхних и нижних сегментов прямого сплошного цилиндра и образуют с его боковыми сторонами углы в пределе 50–70°. При этом опускают забойку с помощью закрепленной на ней гибкой связи с заведением заострённой части скошенного поперечного торца наклонного сплошного цилиндра в сформированную полость, после чего фиксируют гибкую связь на опорной конструкции и помещают поверх забойки инертный материал. Техническим результатом является повышение эффективности забойки скважины, а также увеличение продолжительности действия газообразных продуктов детонации на разрушаемую горную породу, увеличение КПД взрыва. 2 ил.

Способ установки забойки в скважине, включающий опускание в скважину
на глубину интенсивной трещиноватости забойки, выполненной в виде наклонного сплошного цилиндра, поперечные торцы которого скошены параллельно друг другу, после чего забойку закрепляют на опорной конструкции, превосходящей габаритами диаметр устья скважины при помощи гибкой связи, отличающийся тем, что для установки забойки предварительно на технологически заданной от устья скважины глубине создают полость, путём внешнего воздействия на участок стенки скважины,
в которую в дальнейшем осуществляют установку забойки, выполненную в виде наклонного сплошного цилиндра высотой 1,1–1,25 диаметра скважины и диаметром 0,7–0,9 диаметра скважины, с параллельно скошенными поперечными торцами, которые получены путём иссечения верхних и нижних сегментов прямого сплошного цилиндра и образуют с его боковыми сторонами углы в пределах 50–70°, при этом опускают забойку с помощью закрепленной на ней гибкой связи, с последующим заведением заострённой части скошенного поперечного торца наклонного сплошного цилиндра в сформированную полость, после чего фиксируют гибкую связь на опорной конструкции и помещают поверх забойки инертный материал.