скважинная забойка

Формула изобретения

1. Скважинная забойка, выполненная из пластического полимерного материала, имеющая форму цилиндра, внешний диаметр которого соизмерим с диаметром скважины, и с осевой внутренней полостью, имеющей вид вытянутой полусферы, сопряженной с усеченным конусом, непосредственно примыкающая к заряду взрывчатого вещества, отличающаяся тем, что цилиндр выполнен полым и тонкостенным, при этом упомянутая осевая внутренняя полость выполнена в виде тонкостенной воронки, стенки которой имеют ту же толщину, что и стенки цилиндра и выполнены из того же материала, причем пространство между воронкой и цилиндром заполнено инертным материалом.

2. Скважинная забойка по п. 1, отличающаяся тем, что толщина стенок цилиндра и воронки составляет 2-4 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области буровзрывных работ, конкретно к запиранию газообразных продуктов взрыва в зарядной полости и может быть использовано при взрывном разрушении горных пород методом скважинных зарядов.

Известны скважинные забойки из породной мелочи и т.п., увеличивающие время действия расширяющихся газообразных продуктов взрыва на разрушаемый массив (Кутузов Б.Н. Взрывные работы. М., Недра, 1988, с.223).

Известна также забойка для скважин большого диаметра (патент РФ №2122178, 6 F 42 D 1/20, 1998 г.), представляющая собой цилиндр с внутренней полостью, имеющей вид полусферы, сопряженной с усеченным конусом, в состав материала для изготовления которой входит соль щелочноземельного металла (прототип). Забойка изготовлена из полиэтилена высокого давления в качестве пластификатора.

Недостатком данной конструкции является достаточно жесткая внешняя поверхность изделия. При наличии у разных горных пород различного коэффициента разбуривания и чистоты внутренней поверхности скважины это приводит к трудностям при размещении забойки внутри скважины. Кроме того, при увеличении диаметра забойки многократно увеличивается количество материала, затрачиваемого на изготовление одного изделия, что ведет к значительному росту его себестоимости, а существующие способы литья и прессовки не позволяют качественно и быстро изготавливать крупные партии подобных изделий.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и снижение себестоимости ведения взрывных работ скважинным методом путем запирания продуктов детонации в зарядной полости до полного разрушения массива.

Технический результат достигается тем, что скважинная забойка, выполненная из пластического полимерного материала, имеющая форму цилиндра, внешний диаметр которого соизмерим с диаметром скважины, и с осевой внутренней полостью, имеющей вид вытянутой полусферы, сопряженной с усеченным конусом, непосредственно примыкающая к заряду взрывчатого вещества, согласно изобретению цилиндр выполнен полым и тонкостенным, при этом упомянутая осевая внутренняя полость выполнена в виде тонкостенной воронки, стенки которой имеют ту же толщину, что и стенки цилиндра, и выполнены из того же материала, причем пространство между воронкой и цилиндром заполнено инертным материалом. Толщина стенок цилиндра и воронки составляет 2-4 мм. При этом достигается:

1) обеспечение времени работы забойки, необходимого для максимального использования энергии газообразных продуктов взрыва;

2) упрощение размещения забойки внутри скважины при наличии различных коэффициентов разбуривания и шероховатости стенок скважины за счет повышения эластичности конструкции;

3) простота изготовления забойки при использовании тонкостенных профилей;

4) значительное снижение себестоимости изделия за счет экономии материала.

Устройство забойки поясняется чертежами (фиг.1, 2). Она выполнена в форме полого тонкостенного цилиндра 1 (толщина стенок 2-4 мм), изготовленного из ПВД или другого полимерного пластического материала. В нем размещена осевая тонкостенная воронка 2. Входная часть 3 воронки имеет форму вытянутой полусферы, сопряженной с усеченным конусом. Пространство между цилиндром 1 и воронкой 2 заполнено инертным материалом 4 (например, песок или отсев), обеспечивающим запас массы изделия. Для центрирования положения забойки в скважине в ее верхней части предусмотрены тонкостенные стопорные лепестки 5, симметрично расположенные по окружности цилиндра, внешний диаметр которого соответствует диаметру бурового инструмента, а минимальная длина составляет не менее 2,5 диаметров.

Забойка работает следующим образом. После преломления детонационной волны в пространство скважины происходит взаимодействие ударной волны с входной частью забойки и распор внутренней поверхности вытянутой полусферы стенок воронки. При этом инертный материал между стенками воронки и цилиндра выполняет роль амортизатора и участвует в последующем образовании пластического расплава.

После отражения ударной волны от воронки, рассчитанной по уравнениям газовой динамики, наступает квазистационарная стадия взаимодействия продуктов детонации с забойкой, характеризуемая установлением критических параметров (дозвуковой скоростью) их истечения через выходную коническую часть. Истечение заторможенного высокотемпературного потока продуктов детонации через выходную часть после разрушения стенок воронки регулируется сопротивлением инертного материала за счет сил внутреннего трения.

Эффективность применения изделия может быть повышена при использовании данной конструкции в комбинации с традиционной забойкой из породной мелочи небольшой мощности (длины столба), располагаемой на разработанной забойке.