Способ установки забойки в скважине Российский патент 2024 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 изобретение подвесная скважинная забойка, выполненная в виде сплошного цилиндра, установленного на глубине массива с интенсивной трещиноватостью, верхний и нижний торцы которого выполнены скошенными параллельно друг другу, при этом верхний торец прикреплен к перекладине, расположенной над устьем скважины (патент РФ RU №2419063, МПК F42D 1/08 (2006.01), опубл. 20.05.2011, бюл.№14).

Недостатком известного изобретения является низкая способность сопротивления забойки восходящему движению газообразных продуктов детонации обусловленная тем, что контакт скошенных торцов сплошного цилиндра подвесной скважинной забойки со стенками скважины является слабым и неустойчивым, в связи с ненадежным сцеплением их контактных поверхностей, по причине гладкости стенок скважины - особенность бурения скважин крепких пород и малой рабочей площадью контактных поверхностей, так как взаимодействие между стенками скважины и сплошным цилиндром происходит исключительно по кромке скошенных торцов, что не обеспечивает эффективного и прочного удержания забойки в скважине, вследствие возникновения недостаточного трения между ними и приводит к преждевременному выбросу забойки из скважины, под действием оказываемого давления расширяющихся газообразных продуктов детонации, до момента полного разрушения горного массива.

Известен способ забойки скважин, принятый в качестве прототипа, включающем опускание в скважину на глубину массива интенсивной трещиноватости запирающего элемента с закрепленной к нему гибкой связью (патент РФ RU №2435132, МПК F42D 1/08 (2006.01), опубл. 27.11.2011, бюл. № 33).

Недостатком прототипа заявляемого способа установки забойки в скважине является ненадежность установки забойки в скважине, так как для осуществления установки забойки в скважине в рабочее положение требуется создание расширения на расстоянии 1,0-2,5 м от дневной поверхности (устья скважины), для чего выполняют извлечение объёма породы по всему поперечному сечению данного участка скважины, что приводит к неконтролируемым нарушениям стенок скважины: крупным вывалам и осыпям, в связи с интенсивной трещиноватостью массива, таким образом, делает невозможной установку забойки в скважине в конкретное рабочее положение, существенно снижая эффективность её срабатывания и способность сопротивления восходящему движению газообразных продуктов детонации.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение надежности установки забойки в скважине и повышение её способности сопротивления восходящему движению газообразных продуктов детонации.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе установки забойки в скважине, включающем опускание в скважину на глубину массива интенсивной трещиноватости запирающего элемента с закрепленной к нему гибкой связью, согласно изобретению, в скважину на расстояние 1,0-3,5 метра от дневной поверхности массива интенсивной трещиноватости опускают запирающий элемент, поперечный размер которого соизмерим с диаметром скважины, а боковые торцы закруглены сообразно стенкам скважины, при помощи прикрепленной к ним гибкой связи, после чего, над запирающим элементом осуществляют установку упорного средства - стопора, путём его частичного внедрения в породу под углом к стенке скважины в диапазоне 45-90° с увеличением в направлении к устью скважины, затем посредством гибкой связи запирающий элемент подтягивают вверх до контакта с упорным средством - стопором, и заклинивают, после этого свободные концы гибкой связи закрепляют на опорной конструкции, расположенной над устьем скважины, а оставшуюся часть скважины до дневной поверхности заполняют инертным материалом.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана общая схема установки забойки в скважине согласно заявляемого способа;
на фиг. 2 – схема расположения запирающего элемента, установленного в рабочее положение в скважине (вид сверху).

Заявляемый способ установки забойки в скважину осуществляется следующим образом. После проведения буровых работ, заряжания скважины взрывчатым веществом и монтажа взрывной сети, выполняют опускание в скважину на расстояние 1,0-3,5 метра от дневной поверхности массива интенсивной трещиноватости запирающего элемента 1, выполненного, например, в виде бруска (доски), поперечный размер которого соизмерим с диаметром скважины, необходимого и достаточного для беспрепятственного опускания его в скважину на требуемую глубину и надежного перекрытия её поперечного сечения, что существенно для дальнейшего размещения инертного материала над ним. Опускание запирающего элемента 1 осуществляют при помощи гибкой связи 2 и 2', например, полипропиленовых шпагатов, прикрепленных к его боковым торцам 3 и 3', закругленных сообразно стенкам скважины, это обеспечивает увеличение площади контактной поверхности боковых торцов со стенками скважины, тем самым увеличивает площадь сопряжения и взаимодействия между ними, что необходимо для их устойчивого сцепления и увеличения способности сопротивления запирающего элемента восходящим газообразным продуктам детонации в момент взрыва.

Отметим, что длина запирающего элемента 1 принимается 1,2-1,3 диаметра скважины, что является достаточным для эффективного заклинивания запирающего элемента в рабочем положении, при этом её увеличение не имеет технического смысла, а уменьшение приведет к невозможности заклинивания.

Далее для обеспечения повышения способности сопротивления забойки восходящему движению газообразных продуктов детонации над запирающим элементом 1 осуществляют установку упорного средства - стопора 4, например, металлического стержня длиной Ɩ_уп, равной 0,5-0,75 диаметра скважины, путём его частичного внедрения на глубину от 0,5-0,6 l_у в породу под углом α к стенке скважины в диапазоне 45-90° с увеличением в направлении к устью скважины, дальнейшее увеличение которого нецелесообразно и приводит к снижению технической функции запирающего элемента, делая достижение технического результата заявляемого изобретения невозможным, при этом длина упорного средства - стопора l_уп является оптимальной для его установки в скважине, надежной фиксации внутри породы и обеспечения создания поперечного упора для запирающего элемента, необходимого для его сдерживания в скважине при восходящем движении расширяющихся газообразных продуктов детонации.

После установки упорного средства - стопора в скважине запирающий элемент 1 посредством полипропиленового шпагата 2 подтягивают вверх до контакта его бокового торца 3 с упорным средством - стопором 4 и заклинивают, путём подтягивая противоположного бокового торца 3' за полипропиленовый шпагат 2', как показано на фиг.1, после этого свободные концы шпагатов 2 и 2' закрепляют на опорной конструкции 5, например, брусок (доска), расположенной над устьем скважины, а оставшуюся часть скважины до дневной поверхности заполняют инертным материалом 6 (буровая мелочь или штыба) для увеличения трения между запирающим элементом и стенками скважины в момент взрыва.

Важно отметить, что применение упорного средства - стопора 4 в заявляемом способе за счёт способности создания собственного усилия для сдерживания запирающего элемента в скважине в момент взрыва позволяет существенно увеличить надежность установки запирающего элемента 1 в скважине, увеличивая запирающий эффект забойки при детонации, в ходе чего расширяющиеся газообразные продукты детонации начинают восходящее движение по стволу скважины и достигнув запирающий элемент, оказывают на него давление, вовлекая в движение, при этом боковой торец 3 запирающего элемента вплотную продвигается к упорному средству - стопору, глубже внедряется в породу, при этом происходит увеличение силы трения между боковыми торцами запирающего элемента, стенками скважины и контактной поверхностью упорного средства - стопор с запирающим элементом, в ходе чего увеличивается общее усилие конструкции противодействия расширяющимся газообразным продуктам детонации, что приводит к увеличению способности сопротивления забойки восходящему движения газообразных продуктов детонации.

Пример конкретного применения: испытания производились в филиале
УК КРУ «Талдинский угольный разрез» на горном участке №1.

Характеристики взрываемого блока: наименование пород – алевролит, крепость f- 6-8 по шкале проф. Протодьяконова М.М.; категория по блочности - IV; глубина скважин до 15 м; обводненность до 1 м.

Для испытания заявляемой 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.

С целью выявления эффективности применения заявляемого способа на экспериментальном участке блоке были пробурены вертикальные скважины, общее количество скважин 414 шт. По паспорту взрыва масса заряда в скважине составила 290 кг Гранулита НП.

Установка забойки в скважину осуществлялась согласно описанию выше, поясняемая фиг. 1.

Результаты взрыва подтвердили увеличение надежности установки забойки в скважине и способности её сопротивления восходящему движению газообразных продуктов детонации.

Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого способа установки забойки в скважине позволяет достичь заявленного 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 интенсивной трещиноватости запирающего элемента с закрепленной к нему гибкой связью. В скважину на расстояние 1,0-3,5 метра от дневной поверхности массива интенсивной трещиноватости опускают запирающий элемент, поперечный размер которого соизмерим с диаметром скважины, а боковые торцы закруглены сообразно стенкам скважины, при помощи прикрепленной к ним гибкой связи. Над запирающим элементом осуществляют установку упорного средства - стопора, путём его частичного внедрения в породу под углом к стенке скважины в диапазоне 45-90° с увеличением в направлении к устью скважины. Затем посредством гибкой связи запирающий элемент подтягивают вверх до контакта с упорным средством - стопором и заклинивают. Свободные концы гибкой связи закрепляют на опорной конструкции, расположенной над устьем скважины, а оставшуюся часть скважины до дневной поверхности заполняют инертным материалом. Техническим результатом является увеличение надежности установки забойки в скважине и повышение её способности сопротивления восходящему движению газообразных продуктов детонации. 2 ил.

Способ установки забойки в скважине, включающий опускание в скважину на глубину массива интенсивной трещиноватости запирающего элемента с закрепленной к нему гибкой связью, отличающийся тем, что в скважину на расстояние 1,0-3,5 метра от дневной поверхности массива интенсивной трещиноватости опускают запирающий элемент, поперечный размер которого соизмерим с диаметром скважины, а боковые торцы закруглены сообразно стенкам скважины, при помощи прикрепленной к ним гибкой связи, после чего над запирающим элементом осуществляют установку упорного средства - стопора, путём его частичного внедрения в породу под углом к стенке скважины в диапазоне 45-90° с увеличением в направлении к устью скважины, затем посредством гибкой связи запирающий элемент подтягивают вверх до контакта с упорным средством - стопором и заклинивают, после этого свободные концы гибкой связи закрепляют на опорной конструкции, расположенной над устьем скважины, а оставшуюся часть скважины до дневной поверхности заполняют инертным материалом.