Заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин

 

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. Сущность полезной модели: заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин 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. Предлагаемый заряд взрывчатого вещества позволяет вести взрывные работы неводоустойчивыми взрывчатыми веществами в обводненных горных массивах 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. 1 фиг.

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;

DC - диаметр скважины, м;

DP - 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 - DC=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 - DP=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.

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.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы для рыхления горной массы

Полезная модель относится к области метрологического обеспечения геофизической аппаратуры, а именно к калибровке аппаратуры по контролю технического состояния эксплуатационных нефтяных и газовых скважин акустическим методом на отраженных волнах, в частности к созданию стандартных образцов для градуировки и поверки аппаратуры

Изобретение относится к акустическим методам измерения и может быть использовано для определения уровня жидкости в скважинах и колодцах

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке месторождения высоковязкой нефти термошахтным способом

Полезная модель относится к производству патронов взрывчатых веществ для ведения взрывных работ в обводненных скважинах и бурения скважин на воду. Цена и стоимость ведения взрывных работ в обводненных скважинах может быть значительно снижена за счет применения дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ. Однако, аммиачно-селитренные взрывчатые вещества не находят широкого применения для заряжания обводненных скважин из-за высокой растворимости аммиачной селитры в скважинной воде. Одним из путей решения проблемы заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами является их гидроизоляция путем использования патронов в оболочках из водонепроницаемых полимерных материалов
Наверх