RU2329462C1

RU2329462C1 - Wedgeable metal stemming plug

Info

Publication number: RU2329462C1
Application number: RU2006136677/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Борисович Шевкун (RU); Евгений Борисович Шевкун; Александр Валентинович Лещинский (RU); Александр Валентинович Лещинский
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2008-07-20
Also published as: RU2006136677A

Abstract

FIELD: blasting.

SUBSTANCE: invention relates to the field of drilling and blasting in hard rock and may be applied in various industries where low-impact blasting, including blasting under covering, is used for rock masses on the surface. A wedgeable metal stemming plug comprises a lattice cylinder formed by corrugated bars passing through holes at the edge of the disc and having their heads at the top and their bevel ends at the bottom of said cylinder. A hollow spacer cone is inserted into the bottom of the lattice cylinder and fitted with: an elastic gasket at the bottom and a flexible connection at the top, said connection passing through the central hole in the disc to a connecting element.

EFFECT: improving the efficiency of rock fragmentation by blasting due to long-lasting blocking of detonation products in the charge cavity by means of a wedgeable metal stemming plug till the moment of final fracture of the surrounding rock.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих щадящие, в том числе под укрытием, взрывные работы в скальных массивах горных пород на дневной поверхности.The invention relates to the field of drilling and blasting in strong rocks and can be used in various industries that use sparing, including under cover, blasting in rock formations of rocks on the day surface.

Известен целый ряд конструкций расклинивающихся забоек в виде пластмассовых пробок, деревянных и бетонных клиньев [1]. Основными их недостатками являются сложность применения и невозможность повторного использования.There are a number of designs of wedging faces in the form of plastic plugs, wooden and concrete wedges [1]. Their main disadvantages are the complexity of the application and the inability to reuse.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности взрывного дробления горных пород за счет длительного запирания продуктов детонации в зарядной полости расклинивающейся металлической забойкой до момента полного разрушения окружающей породы.The technical problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of explosive crushing of rocks due to prolonged locking of the detonation products in the charging cavity by a wedging metal clogging until the surrounding rock is completely destroyed.

Поставленная задача достигается применением расклинивающейся металлической забойки, представляющей собой решетчатый цилиндр, образованный проходящими через отверстия по краю диска рифлеными стержнями с головками сверху и фасками снизу, в который снизу вставлен полый распорный конус, снабженный снизу упругой манжетой, а сверху - гибкой связью, проходящей через центральное отверстие в диске к соединительному элементу.The task is achieved by the use of a wedging metal stemming, which is a lattice cylinder formed by corrugated rods passing through holes along the edge of the disk with heads on top and chamfers below, into which a hollow spacer cone is inserted from below, equipped with an elastic sleeve from below, and a flexible connection passing through the central hole in the disk to the connecting element.

На фиг.1 схематично изображено положение в скважине расклинивающейся металлической забойки; на фиг.2 - после предварительного распора; на фиг.3 - после детонации заряда ВВ; на фиг.4 показана в плане схема размещения соединительных элементов на поверхности блока.Figure 1 schematically shows the position in the well of a wedged metal stemming; figure 2 - after preliminary expansion; figure 3 - after detonation of the explosive charge; figure 4 shows a plan layout of the connecting elements on the surface of the block.

Расклинивающаяся металлическая забойка представляет собой решетчатый цилиндр 1, образованный рифлеными стержнями 2, выполненными, например, из арматуры с головками 3 сверху и фасками 4 снизу, вставленными в отверстия 5 по краю диска 6 и зафиксированными в них, например, шплинтами 7. Фаска 4 выполнена под углом к вертикали, близким к углу наклона образующей полого распорного конуса 8, вставленного снизу в решетчатый цилиндр 1 и снабженного креплением 9 для присоединения гибкой связи 10, например канатика. Снизу к полому распорному конусу 8 на штырях с головками 11 крепится прочная упругая манжета 12 с тремя-четырьмя разрезами 13, выполненная, например, из резинокордовой конвейерной ленты. Длина упругой манжеты 12 выбирается такой, чтобы ее нижняя часть была по размеру равна или несколько больше диаметра скважины 14. Ее наличие позволяет снизить и даже исключить прорыв продуктов взрыва в атмосферу через зазоры между рифлеными стержнями 2, отстоящими друг от друга на величину разности диаметров стержня 2 и его головки 3.The wedging metal stemming is a lattice cylinder 1 formed by corrugated rods 2 made, for example, of reinforcement with heads 3 on top and chamfers 4 below, inserted into holes 5 along the edge of the disk 6 and fixed in them, for example, cotter pins 7. Chamfer 4 is made at an angle to the vertical, close to the angle of inclination of the generatrix of the hollow spacer cone 8, inserted from below into the trellised cylinder 1 and provided with a fastener 9 for attaching a flexible connection 10, for example a cord. Bottom to the hollow spacer cone 8 on the pins with heads 11 is attached a strong elastic cuff 12 with three or four cuts 13, made, for example, of rubber-cord conveyor belt. The length of the elastic cuff 12 is selected so that its lower part is equal in size or slightly larger than the diameter of the well 14. Its presence can reduce and even eliminate the breakthrough of explosion products into the atmosphere through the gaps between the corrugated rods 2, spaced apart from each other by the difference in the diameter of the rod 2 and its heads 3.

Расклинивающуюся металлическую забойку устанавливают следующим образом. На поверхности блока ее собирают в конструктивный элемент. Для этого вставляют полый распорный конус 8 с гибкой связью 10 в решетчатый цилиндр 1, пропуская гибкую связь 10 через центральное отверстие 15 в диске 6, распорный элемент 16 и отверстие 17 в опорном элементе 18. Распорный элемент 16 представляет собой кусок трубы, уголка, швеллера и т.п. длиной, равной расчетной глубине установки забойки в скважине от поверхности уступа 19. Опорный элемент 18 выполняют в виде металлической плиты, соединенных между собой для жесткости уголков, швеллера и т.п. После сборки забойки в конструктивный элемент пропускают проводник инициирующего импульса 20 (провода от электродетонатора, волновод неэлектрической системы или детонирующий шнур) между рифлеными стержнями 2, через центральное отверстие 15 в диске 6, через распорный элемент 16 и через отверстие 17 в опорном элементе 18. Затем приставляют распорный элемент 16 к диску 6 и натягивают гибкую связь 10, соединяя в единое целое расклинивающуюся металлическую забойку с натяжным устройством 21. Сжимают упругую манжету 12 в районе разрезов 13 до размеров, меньших диаметра скважины, и расклинивающуюся металлическую забойку на гибкой связи 10 опускают нижней частью в скважину 14, придерживая натянутым проводник инициирующего импульса 20, чтобы он оставался между рифлеными стержнями 2. Наружный диаметр диска 6 и полого распорного конуса 8 на 4-6 мм меньше диаметра скважины 14, что позволяет расклинивающейся металлической забойке свободно входить в скважину 14 до заданной глубины. После этого гибкую связь 10 набрасывают несколькими витками на опущенный нижний конец рычага 22 натяжного устройства 21, расположенного на опорном элементе 18, и, придерживая свободный конец гибкой связи 10, подтягивают полый распорный конус 8 внутрь решетчатого цилиндра 1, нажатием на верхний конец рычага 22. При этом за счет распорного элемента 16 решетчатый цилиндр 1 остается неподвижным. Перемещаясь вверх вдоль фасок 4, полый распорный конус 8 изгибает рифленые стержни 2 и прижимает их нижние концы к стенкам скважины 14, создавая предварительный распор забойки. После этого опорный элемент 18 с натяжным устройством 21 и распорным элементом 16 снимают, гибкую связь 10 присоединяют к соединительному элементу 23, выполненному, например, из изношенных автомобильных шин, имеющих значительную упругость и прочность при деформации во время взрыва. При этом к одному соединительному элементу 23 подсоединяют гибкие связи 10 только от скважин, взрываемых в одной ступени замедления, что позволяет снизить динамические нагрузки на соединительные элементы 23. Расклинивающаяся металлическая забойка готова к работе.A proppant metal stemming is set as follows. On the surface of the block it is collected in a structural element. To do this, insert a hollow expansion cone 8 with a flexible connection 10 into the lattice cylinder 1, passing the flexible connection 10 through the central hole 15 in the disk 6, the expansion element 16 and the hole 17 in the supporting element 18. The expansion element 16 is a piece of pipe, angle, channel etc. length equal to the estimated depth of installation of the stemming in the well from the surface of the ledge 19. The supporting element 18 is made in the form of a metal plate interconnected for stiffness of the corners, channel, etc. After the assembly of the stemming element, the initiating pulse conductor 20 (wires from the electric detonator, the waveguide of the non-electric system or the detonating cord) is passed between the corrugated rods 2, through the central hole 15 in the disk 6, through the spacer element 16 and through the hole 17 in the supporting element 18. Then attach the spacer element 16 to the disk 6 and stretch the flexible connection 10, combining a wedged metal stemming device with a tension device 21. The elastic collar 12 is compressed in the region of the cuts 13 to sizes of the larger diameter of the borehole, and the wedged metal stemming in flexible connection 10 is lowered into the borehole 14 with the lower part held up, holding the initiating pulse conductor 20 taut so that it remains between the corrugated rods 2. The outer diameter of the disk 6 and the hollow expansion cone 8 is 4-6 mm smaller than the diameter borehole 14, which allows a wedged metal stemming to freely enter the borehole 14 to a predetermined depth. After that, the flexible connection 10 is thrown in several turns on the lowered lower end of the lever 22 of the tensioner 21 located on the support element 18, and, holding the free end of the flexible connection 10, pull the hollow spacer cone 8 into the trellis cylinder 1 by pressing the upper end of the lever 22. In this case, due to the spacer element 16, the lattice cylinder 1 remains stationary. Moving upward along the chamfers 4, the hollow spacer cone 8 bends the corrugated rods 2 and presses their lower ends to the walls of the borehole 14, creating a preliminary stemming mandrel. After that, the support element 18 with the tensioning device 21 and the spacer element 16 is removed, the flexible connection 10 is connected to the connecting element 23, made, for example, from worn-out car tires having significant elasticity and deformation strength during the explosion. At the same time, flexible connections 10 are connected to one connecting element 23 only from wells exploded in one deceleration stage, which allows reducing dynamic loads on the connecting elements 23. The wedged metal stemming is ready for operation.

При детонации заряда ВВ в зарядной полости резко возрастает давление продуктов взрыва до величин в десятки тысяч атмосфер и происходит динамический удар газов по большой поверхности упругой манжеты 12 и полого распорного конуса 8. Упругая манжета 12, прилегающая к стенкам скважины 14, препятствует утечке взрывных газов из скважины через зазор между рифлеными стержнями 2: под действием давления этих газов она деформируется, плотно прижимается к стенкам скважины, усиливая свое герметизирующее действие. Громадное давление взрывных газов приводит к вдавливанию полого распорного конуса 8 в решетчатый цилиндр 1. Перемещаясь вдоль рифленых стержней 2, он раздвигает их все шире, поэтому нижняя часть рифленых стержней 2 внедряется в горную породу, образуя зону смятия и раздавливания 24. Чем выше перемещается полый распорный конус 8 вдоль рифленых стержней 2, тем на большую глубину они внедряются в горную породу и тем сильнее расклинивается забойка в скважине. При этом отдельные рифленые стержни 2 могут внедряться на большую величину, если в этом месте сопротивление пород слабее. Такая избирательность способствует лучшей сопротивляемости забойки в целом выталкивающему действию взрывных газов. И наступает момент, когда движение полого распорного конуса 8 прекращается, и забойка окончательно расклинивается в скважине.When the explosive charge detonates in the charging cavity, the pressure of the explosion products increases to tens of thousands of atmospheres and a dynamic impact of gases occurs on the large surface of the elastic collar 12 and the hollow expansion cone 8. The elastic collar 12 adjacent to the walls of the well 14 prevents the leakage of explosive gases from wells through the gap between the corrugated rods 2: under the influence of the pressure of these gases it is deformed, tightly pressed against the walls of the well, enhancing its sealing effect. The enormous pressure of the explosive gases causes the hollow spacer cone 8 to be pressed into the lattice cylinder 1. Moving along the corrugated rods 2, it pushes them wider, so the lower part of the corrugated rods 2 penetrates into the rock, forming a zone of crushing and crushing 24. The higher the hollow moves the expansion cone 8 along the corrugated rods 2, the more they penetrate into the rock and the wedging in the well is wedged. In this case, individual corrugated rods 2 can be introduced by a large amount, if in this place the rock resistance is weaker. Such selectivity contributes to better resistance of the stemming as a whole to the buoyant action of explosive gases. And there comes a time when the movement of the hollow spacer cone 8 stops, and the stemming finally wedges in the well.

Таким положение расклинивающейся металлической забойки остается вплоть до прорыва продуктов детонации из зарядной полости в атмосферу через образующиеся в разрушаемом массиве трещины и начала разрушения стенок скважины. Прорыв взрывных газов через трещины массива снимает давление в скважине, а разрушающиеся стенки скважины снимают распор с рифленых стержней 2 решетчатого цилиндра 1, и забойка может быть выброшена из скважины остаточным давлением продуктов взрыва. Гибкая связь 10, присоединенная к соединительному элементу 23, удерживает забойку в случае ее выброса из скважины.This position of the wedged metal stemming remains until the detonation products break from the charge cavity into the atmosphere through the cracks formed in the destructible massif and the start of the destruction of the borehole walls. The explosion of explosive gases through the cracks of the array relieves pressure in the well, and the collapsing walls of the well remove the spacer from the corrugated rods 2 of the trellis cylinder 1, and the stemming can be ejected from the well by the residual pressure of the explosion products. A flexible connection 10 connected to the connecting element 23, keeps the stem in the event of its ejection from the well.

Обеспечивая длительную замкнутость зарядной полости, расклинивающаяся металлическая забойка способствует более полному протеканию вторичных реакций в продуктах детонации и соответственно повышает энергию взрыва; это особенно важно для современных крупнодисперсных ВВ типа гранулитов и граммонитов, у которых значительная доля энергии выделяется в процессе вторичных реакций.Providing long-term closure of the charging cavity, a wedged metal stemming contributes to a more complete course of secondary reactions in detonation products and, accordingly, increases the explosion energy; this is especially important for modern coarse-grained explosives such as granulites and grammonites, in which a significant proportion of the energy is released during secondary reactions.

После взрыва соединительные элементы 23, остающиеся, как подтверждает эксперимент, на поверхности взорванной горной массы, стягивают, например, бульдозером, и они вытаскивают за собой с помощью гибких связей 10 расклинивающиеся металлические забойки. Последние могут располагаться как на поверхности горной массы, если они выброшены из скважины, так и на некоторой глубине, если они остались в разрушенной скважине; учитывая слабую связность взорванной горной массы, она не будет оказывать особого сопротивления этой операции. После извлечения забойки и отсоединения от соединительных элементов, выбивают из решетчатого цилиндра 1 полый распорный конус 8, решетчатый цилиндр 1 калибруют по размеру на 4-6 мм менее диаметра скважины, заменяют упругую манжету 12 и вновь собирают забойку для повторного использования. При этом могут быть заменены отдельные рифленые стержни 2 после удаления шплинтов 7.After the explosion, the connecting elements 23, remaining, as the experiment confirms, on the surface of the blasted rock mass, are pulled together, for example, with a bulldozer, and they pull out wedged metal clogs behind them using flexible couplings 10. The latter can be located both on the surface of the rock mass, if they are ejected from the well, and at a certain depth, if they remained in the destroyed well; given the poor cohesion of the blasted rock mass, it will not provide much resistance to this operation. After removing the stemming and disconnecting from the connecting elements, a hollow expansion cone 8 is knocked out of the grating cylinder 1, the grating cylinder 1 is calibrated 4-6 mm smaller than the diameter of the well, the elastic sleeve 12 is replaced and the stemming is reassembled for reuse. In this case, individual corrugated rods 2 can be replaced after removing the cotter pins 7.

Увеличивая диаметр диска 6 и рифленых стержней 2, с одним полым распорным конусом 8 можно обеспечить установку расклинивающейся металлической забойки в разных по диаметру скважинах. Это повышает универсальность и "живучесть" забойки.By increasing the diameter of the disk 6 and the corrugated rods 2, with one hollow spacer cone 8, it is possible to ensure the installation of proppant metal stemming in different diameter wells. This increases the versatility and vitality of the stem.

Таким образом, заявляемая расклинивающаяся металлическая забойка позволяет длительно запирать продукты взрыва в зарядной полости, вплоть до разрушения массива, и тем самым повысить эффективность использования энергии взрыва на дробление пород.Thus, the inventive wedged metal stemming allows you to lock the explosion products in the charging cavity for a long time, up to the destruction of the array, and thereby increase the efficiency of the use of explosion energy for crushing rocks.

Источники информацииInformation sources

1. Миндели Э.О., Демчук П.А., Александров В.Е. Забойка шпуров. - М.: "Недра", 1967. - 152 с.1. Mindeli E.O., Demchuk P.A., Aleksandrov V.E. Clogging holes. - M .: "Nedra", 1967. - 152 p.

Claims

A wedging metal stemming, which is a lattice cylinder formed by corrugated rods passing through holes along the edge of the disk with heads at the top and chamfers from below, into which a hollow spacer cone is inserted from below, equipped with an elastic cuff from below, and a flexible connection passing through a central hole in the disk from above to the connecting element.