RU108129U1 - Заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин - Google Patents

Abstract

Заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин, включающий патроны взрывчатого вещества, средство инициирования и забойку из инертного материала, отличающийся тем, что заряд выполнен в водонепроницаемом полимерном рукаве с герметично заделанным нижним торцом, размещенным в предварительно осушенной скважине, диаметр которой больше диаметра водонепроницаемого полимерного рукава, из патронов аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в водонепроницаемой полимерной оболочке, диаметром меньше диаметра водонепроницаемого полимерного рукава.

Description

Полезная модель относится к конструкциям скважинного заряда для взрывных работ в обводненных скважинах и может быть использована для заряжания неводоустойчивыми взрывчатыми веществами скважин в горных массивах после их предварительного осушения.

Эффективность взрывных работ особенно при отбойке обводненных массивов горных пород определяется в первую очередь стоимостью взрывчатых веществ. В настоящее время широкое распространение получили различные типы дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, изготовляемые непосредственно на местах ведения взрывных работ, основным недостатком которых является отсутствие водоустойчивости аммиачной селитры из-за ее растворения при заряжании обводненных скважин. Одним из основных направлений в области взрывного разрушения обводненных горных пород является разработка таких конструкций скважинных зарядов, которые бы могли обеспечить постоянство компонентного состава взрывчатого вещества при его нахождении в водной среде скважины. Одним из путей решения проблемы заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами является их гидроизоляция различными водонепроницаемыми материалами при полном или частичном осушении скважин (1-8). Известны скважинные заряды из неводостойких взрывчатых веществ с плотностью более 1000 кг/м³ в двухслойной полимерной оболочке, состоящей из внутренней оболочки из водонепроницаемого материала диаметром больше диаметра скважины и наружной оболочки из водопроницаемого материала диаметром, равным 0,7-0,8 диаметра скважины (9-13). Основным недостатком этих зарядов является сложность и высокая трудоемкость формирования колонки заряда взрывчатого вещества из-за использования дорогостоящих взрывчатых компонентов, в частности гранулированного или чешуированного тротила. Известно использование патронов аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в двух, -трехслойной оболочке для формирования скважинных зарядов в обводненных скважинах (14), принятое авторами в качестве прототипа. Недостатком скважинного заряда из таких патронов является сложность передачи детонации между патронами по всей длине колонки заряда взрывчатого вещества.

Технической задачей полезной модели является повышение технико-экономической эффективности ведения взрывных работ за счет повышения взрывного воздействия на обводненную разрушаемую горную породу, упрощения и снижения стоимости формирования колонки заряда из патронированных взрывчатых веществ в предварительно осушенных скважинах.

Техническая задача была решена разработкой заряда взрывчатого вещества, включающего патроны взрывчатого вещества, средство инициирования и забойку из инертного материала, который выполнен в водонепроницаемом полимерном рукаве с герметично заделанным нижним торцом, размещенным в скважине после ее предварительного осушения, диаметр которой больше диаметра полимерного рукава, из патронов аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в водонепроницаемой полимерной оболочке диаметром меньше диаметра полимерного рукава.

Отличительной особенностью заявляемого заряда является:

- соотношение диаметров патронов с взрывчатым веществом, водонепроницаемого полимерного рукава и скважины, что обеспечивает возможность заряжания предварительно осушенных обводненных скважин с восстанавливаемым уровнем внутрискважинных вод;

- наличие кольцевого зазора между водонепроницаемым полимерным рукавом и стенками скважины, что обеспечивает вытеснение воды из донной части скважины в процессе подачи патронов в скважину;

- наличие кольцевого воздушного зазора между патронами взрывчатого вещества и стенками водонепроницаемого полимерного рукава, что обеспечивает возможность свободного перемещения патронов от устья скважины к забою и плотную стыковку патронов без зазоров друг на друга по высоте скважины. При этом водонепроницаемый полимерный рукав защищает оболочку патронов от разрывов о неровности стенок скважины.

Технический результат может быть достигнут только в сочетании всех отличительных признаков полезной модели.

Меньший диаметр патрона по сравнению с диаметром водонепроницаемого полимерного рукава обеспечивает свободное перемещение патрона по глубине скважины и формирование сплошной колонки заряда взрывчатого вещества. Плотный контакт патронов в водонепроницаемой полимерной оболочке из аммиачно-селитренного взрывчатого вещества, размещенных в водонепроницаемом полимерном рукаве, обеспечивает передачу и полноту детонации скважинного заряда взрывчатого вещества.

Проточные и напорные воды горного массива способны заполнить нижнюю часть скважины, восстанавливая в течение определенного времени их первоначальный уровень даже после предварительного осушения обводненных скважин. Кольцевой зазор между колонкой заряда взрывчатого вещества, размещенного в водонепроницаемом полимерном рукаве, и стенками скважины, создаваемый за счет меньшего диаметра водонепроницаемого полимерного рукава по сравнению с диаметром скважины способствует вытеснению воды из донной части скважины при поочередной подаче патронов в процессе формирования сплошной колонки скважинного заряда. Оболочкой взрывчатого вещества скважинного заряда являются два водонепроницаемых полимерных рукава и жидкостной зазор между водонепроницаемым полимерным рукавом и стенками скважины, что дополнительно снижает критический диаметр детонации взрывчатого вещества и повышает его работоспособность. Водяные пары, образующиеся при взрыве заряда, нейтрализуют ядовитые газы взрыва, снижают температуру и давление продуктов взрыва. Наличие воды позволяет использовать эффект взаимодействия волн напряжений, возникающих при взрыве заряда, что приводит к повышению энерговыделения. Продукты взрыва вызывают распространение навстречу друг другу радиальных ударных волн по длине заряда. При их столкновении образуются отраженные детонационные волны, движущиеся в обратных направлениях. При столкновении ударных и детонационных отраженных волн скачкообразно повышается напряжение в окружающем заряд массиве горных пород, что приводит к повышению интенсивности их дробления. Одновременно за счет встречно-направленных движений ударных волн происходит мгновенное сжатие воды с повышением ее плотности и температуры, вода переходит в парообразное состояние. Парогаз за счет высокого парциального давления, эффекта расклинивания проникает в трещины породного массива и тем самым достигается более интенсивное дробление горной породы. Водонепроницаемые полимерные оболочки препятствуют взаимодействию аммиачной селитры с внутрискважинными водами горного массива в процессе заряжания скважин, что обеспечивает сохранение компонентного состава, энергетических и детонационных характеристик взрывчатого вещества.

Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой приведен вид предлагаемого заряда взрывчатого вещества для обводненных скважин.

Обозначения:

1 - патроны взрывчатого вещества в полимерной оболочке;

2 - водонепроницаемый полимерный рукав;

3 - забойка из инертного материала;

4 - средство инициирования;

5 - водный кольцевой зазор;

6 - нижний герметично заделанный торец водонепроницаемого полимерного рукава;

7 - стенки скважины, пробуренной в водной породе;

8 - воздушный кольцевой зазор;

9 - уровень грунтовых вод, установившийся в скважине после заряжания в нее патронов с взрывчатым веществом;

D_C - диаметр скважины, м;

D_P - диаметр водонепроницаемого полимерного рукава, м;

d - диаметр патрона с взрывчатым веществом, м.

Предлагаемый заряд взрывчатого вещества представляет собой сплошную колонку взрывчатого вещества, состоящую из патронов 1 в полимерной водонепроницаемой оболочке, установленных друг на друга внутри водонепроницаемого полимерного рукава 2 с герметично заделанным любым способом нижним торцом 6. Средства инициирования 4 (патроны-боевики и/или детонирующий шнур) устанавливаются в соответствии с проектом взрывных работ, принятым для данного карьера.

Процесс формирования колонки скважинного заряда состоит в следующем. Предварительно производится осушение обводненной скважины 7, например, погружным центробежным насосом. В зависимости от габаритно-массовых характеристик патронов и высоты колонки скважинного заряда рассчитывается оптимальное количество патронов, необходимое для заряжания скважины. Водонепроницаемый полимерный рукав с герметично заделанным нижним торцом, имеющий меньший диаметр по сравнению с диаметром скважины, с помещенным в нем патроном взрывчатого вещества опускают на забой скважины. Затем по высоте скважины формируют колонку заряда в водонепроницаемом полимерном рукаве путем поочередного опускания в него патронов 1 в полимерной оболочке, заполненной аммиачно-селитренным взрывчатым веществом. По кольцевому зазору 8 поступающая из горного массива в скважину вода вытесняется патронами 1 до своего первоначального уровня 9, а патроны 1, имеющие меньший диаметр, чем водонепроницаемый полимерный рукав, поочередно опускаемые в скважину, формируют колонку заряда требуемой длины. Средства взрывания 4 (патроны - соответствии с проектом взрыва. За счет плотного соприкосновения торцов патронов между собой обеспечивается надежная передача и полнота детонации колонки заряда из патронированного взрывчатого вещества. За счет водонепроницаемости материала оболочки патрона и полимерного рукава аммиачная селитра взрывчатого вещества не контактирует со скважинной водой в процессе заряжания скважин и нахождения зарядов взрывчатого вещества до их подрыва, тем самым сохраняется постоянство компонентного состава, энергетических и детонационных характеристик взрывчатого вещества.

Пример осуществления полезной модели.

Глубина скважины - 12 м, диаметр скважины - D_C=0,25 м, высота патрона - 0,6 м, диаметр патрона - d=0,21 м, длина колонки патронированного заряда - 7 м, высота забойки - 5 м, диаметр водонепроницаемого полимерного рукава - D_P=0,225-0,23 м; постоянный уровень воды в скважине - 4 м, остаточный уровень воды в скважине после осушения - 0,5 м. Материал полимерной оболочки патрона - полиамид толщиной 50 мкм, водонепроницаемого полимерного рукава - полиэтилен толщиной 200 мкм.

Заявленный технический результат - повышение технико-экономической эффективности ведения взрывных работ - обеспечивается конструкцией заряда:

- кольцевой зазор между колонкой заряда взрывчатого вещества и стенками скважины за счет разности их диаметров повышает эффективность взрывного воздействия на разрушаемую горную породу;

- плотное соприкосновение патронов между собой обеспечивает надежную передачу детонационного импульса между патронами и полноту детонации взрывчатого вещества скважинного заряда;

- герметичная водонепроницаемая оболочка патрона и полимерного рукава обеспечивает постоянство компонентного состава взрывчатого вещества, его высокую работоспособность, возможность использования неводоустойчивых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ для заряжания предварительно осушенных скважин с любым последующим водопритоком;

- использование дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, изготовляемых на местах ведения взрывных работ, снижает стоимость ведения взрывных работ.

Выполненная в производственных условиях проверка заявляемого заряда взрывчатого вещества показала его безотказную и надежную работу при дроблении горных пород в предварительно осушенных скважинах диаметром от 0,16 до 0,25 м и глубиной до 18 м при первоначальном уровне воды в скважинах до 12 м.

Источники информации:

1 Патент РФ на полезную модель №21934.

2 Патент РФ на полезную модель №10779.

3 АС СССР №1630440.

4 Патент РФ №2084817.

5 Патент РФ №2117912.

6 Патент РФ №2133942.

7 Патент РФ №2224975.

8 Патент РФ №2201575.

9 Патент РФ №2205186.

10 Патент РФ №2308667.

11 Патент РФ на полезную модель №80549.

12 Патент РФ №2152586.

13 Патент РФ №2280236.

14 Патент РФ на полезную модель №65206.

Claims (1)

1. Заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин, включающий патроны взрывчатого вещества, средство инициирования и забойку из инертного материала, отличающийся тем, что заряд выполнен в водонепроницаемом полимерном рукаве с герметично заделанным нижним торцом, размещенным в предварительно осушенной скважине, диаметр которой больше диаметра водонепроницаемого полимерного рукава, из патронов аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в водонепроницаемой полимерной оболочке, диаметром меньше диаметра водонепроницаемого полимерного рукава.