Спосіб комбінованого руйнування гірських порід

Реферат: Спосіб комбінованого руйнування гірських порід включає введення зарядів вибухової речовини по промивному каналу до вибою та детонацію заряду за допомогою п'єзоелектричного елемента. З часовим випередженням формують технологічну тріщинуватість вибою концентрованим потоком вибухової хвилі, після чого забезпечують механічне руйнування вже послабленого масиву по всій площі. Концентрований потік вибухової хвилі спрямовують безпосередньо на поверхню вибою за рахунок орієнтації зарядів у площині природної тріщинуватості. UA 107732 C2 (12) UA 107732 C2 UA 107732 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до видобувного обладнання гірничої промисловості, зокрема до породоруйнівних інструментів, та може бути використаний під час руйнування гірських порід з метою утворення вибухових свердловин. Під час руйнування гірських порід проблемним аспектом є енергоємність руйнування та зношуваність коронок породоруйнівних інструментів внаслідок абразивності порід. Відомі способи передбачають повну або часткову заміну механічних способів руйнування фізичними. Так відомий спосіб комбінованого руйнування гірських порід, що включає введення до вибою потоком промивної рідини розчинних у воді капсул, що містять гранульовану вибухову речовину, яка під дією тиску породоруйнівної коронки забезпечує мініатюрні вибухи на вибої [Патент США № 3083778, МПК Е21В 7/00, F42D 01/00, F42D 01/10, Rotary drilling of wells using explosives, опубліковано 02.04.1963]. Зазначений спосіб дає змогу послабити масив гірських порід та полегшити механічне руйнування вибою. У той же час спосіб має невисоку ефективність у зв'язку з розсіюванням енергії вибуху та її безпосередньому впливу на коронку породоруйнівного інструмента. Наступний спосіб комбінованого руйнування гірських порід включає внесення зарядів вибухової речовини до вибою по промивних каналах з наступним їх вибухом [Патент США № 3130797, МПК Е21В 7/00, Methods and apparatus for drilling bore holes, опубліковано 28.04.1964]. Даний спосіб передбачає направленість дії енергії вибуху за рахунок конусних виїмок в корпусі зарядів. При цьому доставка зарядів до вибою ускладнена конструкцією породоруйнівного інструмента шарошкового типу. Розташування зарядів обмежує область впливу енергії вибуху контуром виробки. Найбільш близьким за технічною суттю до технічного рішення, що заявляється, є спосіб комбінованого вибухо-механічного руйнування гірських порід [Патент США № 3576219, МПК Е21В 7/00, Е21С 19/00, Method and apparatus for explosive drilling utilizing spark pumps for detonating explosives, опубліковано 27.04.1971], що включає введення зарядів вибухової речовини по промивному каналу до вибою, детонацію заряду за допомогою п'єзоелектричного елемента, подрібнення гірських порід вибухом з наступним механічним оконтуренням вибою та виносом зруйнованої породи на поверхню потоком промивної рідини. Основним недоліком відомого способу є те, що концентрація вертикального напряму вибухової хвилі забезпечується шляхом її відбивання від різців робочого органу механічної дії, які мають форму еліпсоїда. Це спричиняє розсіювання енергії вибуху, та відповідно, знижує ефект послаблення масиву. Крім цього, основною руйнівною силою даного способу є енергія вибуху, а механічна коронка лише надає вибою округлої форми, зрізуючи породу по контуру виробки. В основу винаходу поставлено технічну задачу знизити енергоємність руйнування гірських порід шляхом ефективного використання енергії вибуху та конструктивних особливостей породоруйнівного інструмента при комбінованому впливі вибухо-механічних навантажень на вибій. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі комбінованого вибухомеханічного руйнування гірських порід, що включає введення зарядів вибухової речовини по промивному каналу до вибою, детонацію заряду за допомогою п'єзоелектричного елемента, згідно з винаходом, новим є те, що з часовим випередженням формують технологічну тріщинуватість вибою концентрованим потоком вибухової хвилі, після чого забезпечують механічне руйнування вже послабленого масиву по всій площі; концентрований потік вибухової хвилі спрямовують безпосередньо на поверхню вибою за рахунок орієнтації зарядів у площині природної тріщинуватості. Попереднє послаблення масиву вибухом та ефективне його використання знижує енергоємність руйнування гірських порід засобами механічної дії. Спосіб реалізується за допомогою обладнання, суть якого пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг. 1 - коронка породоруйнівного інструмента; на Фіг. 2 - переріз за А-А на Фіг. 1; на Фіг. 3 - торцевачастина коронки. Спосіб реалізується так. В породоруйнівний інструмент 1 (Фіг. 1), разом з циркулюючою промивною рідиною по основному промивному каналу 3 (Фіг. 2) подається касета 7 з зарядами 8 (Фіг. 2, 3). Касета фіксується в основі коронки металевим кільцем 9 та блокує циркуляцію промивної рідини в основному промивному каналі 3. Внаслідок зростання тиску промивної рідини в каналі 3, відкриваються клапани 4. Таким чином промивна рідина продовжує циркулювати по додаткових каналах 5, згладжуючи перепади тиску в основному каналі. При цьому відбувається послідовне ініціювання зарядів 8 з необхідним проміжком часу. Детонація забезпечується за рахунок п'єзоелектричних елементів 6, які, деформуючись під тиском стовпа рідини, виробляють електричний розряд, достатній для ініціювання вибуху заряду. Під час 1 UA 107732 C2 5 вибуху завдяки орієнтації вибухової речовини формується концентрований потік вибухової хвилі, який надходить на вибій, формуючи додатково до природної технологічну тріщинуватість масиву. Далі послаблений масив руйнує коронка 1, на яку набито твердосплавні штирі 2. Зруйновані частинки породи піднімаються на поверхню за рахунок потоку рідини по промивних каналах. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 Спосіб комбінованого вибухо-механічного руйнування гірських порід, що включає введення зарядів вибухової речовини по промивному каналу до вибою, детонацію заряду за допомогою п'єзоелектричного елемента, який відрізняється тим, що з часовим випередженням формують технологічну тріщинуватість вибою концентрованим потоком вибухової хвилі, після чого забезпечують механічне руйнування вже послабленого масиву по всій площі, концентрований потік вибухової хвилі спрямовують безпосередньо на поверхню вибою за рахунок орієнтації зарядів у площині природної тріщинуватості. 2 UA 107732 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3