Рукав для патрона взрывчатого вещества

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности. Рукав для патрона взрывчатого вещества представляет собой водонепроницаемую газопроницаемую оболочку с герметичным верхним торцем для размещения внутри нее шланга от зарядного устройства, подающего в оболочку промышленные взрывчатое вещество. Оболочка выполнена из тканого или нетканого полотна с гидрофобной пропиткой путем сшивания боковых срезов полотна по его длине с диаметром больше диаметра заряжаемой скважины. Оболочка выполнена с поперечным прошиванием под углом к продольной ее оси через равные промежутки величиной не менее четырех диаметров оболочки и с оставлением бокового прохода для шланга зарядного устройства с одной боковой стороны оболочки между ее стенкой и прошивками. 4 ил.

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности и может быть использована при производстве взрывных работ в породах любой степени обводненности и трещиноватости в условиях подземных выработок при одиночном и веерном заряжании восстающих скважин гранулированными и водоэмульсионными (и водногелевыми) взрывчатыми веществами.

В настоящее время широкое распространение получила зарядка взрывных скважин гранулированными промышленными взрывчатыми веществами пневматическим способом [Б.Н. Кутузов «Разрушение горных пород взрывом. Взрывные технологии в промышленности», Издательство МГГУ, 1994, стр. 117] и водоэмульсионными (и водногелевыми) промышленными взрывчатыми веществами - с применением самоходных напорно-подающих насосных установок [М.Б. Генералов «Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ», М, ИКЦ «Академкнига», 2004, стр. 22].

Применение в качестве взрывчатых веществ (ВВ) гранулотола опасно, т.к. при пневмотранспортировании он сильно пылит, пылевоздушная взвесь чрезвычайно чувствительна к разрядам неизбежно образующегося при пневмотранспортировании статического электричества, отчего воспламеняется со взрывом [М.М. Граевский «Защита зарядов взрывчатых веществ от преждевременных взрывов блуждающими токами», М., «Недра», 1987, стр. 244].

Поэтому в качестве ВВ все чаще используются смесевые неводоустойчивые ВВ типа АС-ДТ, которые не пылят при пневмотранспортировании и в состав которых дополнительно вводятся антистатические добавки [RU 2383520, опубл. 10.03.2010]. Однако, эти ВВ имеют существенные ограничения в применении: ими нельзя заряжать обводненные скважины.

Водоэмульсионными (и водногелевыми) промышленными ВВ можно заряжать как сухие, так и обводненные скважины, однако и эти ВВ имеют отграничения по условиям применения: при заряжании ими скважин пробуренных в сильно трещиноватых массивах горных пород, эти ВВ способны значительно растекаться по трещинам. В результате будет иметь место неоправданный перерасход ВВ, уход растекшегося по трещинам ВВ в грунтовые воды.

Основной проблемой, возникающей при заряжании ЭВВ в восходящие скважины, является удержание заряда, особенно в условиях высокой обводненности горного массива (когда происходит выдавливание ЭВВ из скважины внутрипластовыми водами).

Известно устройство для заряжания восходящих скважин наливными взрывчатыми веществами, представляющее собой трубчатую загрузочную часть, плотно соединенную со скважиной и оборудованную надувным трубчатым воротником или сжимаемым материалом, предотвращающими обратное вытеснение наливных ВВ при заряжании скважин, и зажимным устройством, которым сплющивают трубчатую загрузочную часть по окончании заряжания скважин [US 4036100, F42D 1/08, 1/10, опубл. 19.07.1977].

Существенным недостатком известного устройства является то, что в нем не предусмотрено удаление воздуха из плотно закупоренной скважины при закачке в нее наливных ВВ, что приводит к закупорке воздуха в пределах скважины, уменьшению массы заряда и снижению эффективности заряжания.

Известно устройство для заряжания текучих взрывчатых веществ в восходящие скважины, представляющее собой цилиндрический запорный элемент, вклиненный в устье скважины, имеющий продольные сквозные каналы для подачи взрывчатого вещества, отвода сжатого воздуха из заполняемой скважины и вывода линейных средств инициирования, описанное в US4829902, F42D 3/00, 1/10, опубл. 16.05.1989.

Данное известное устройство позволяет не только заряжать восходящие скважины наливными взрывчатыми веществами и удерживать их в скважине после заряжания, но и, благодаря каналу отвода сжатого воздуха, обеспечивается необходимая длина и масса заряда.

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения изоляции заряда от контакта с пластовой водой и агрессивными горными породами, содержащими сульфидные минералы (пирит, халькопирит и др.). Кроме того, наличие в цилиндрическом запорном элементе продольных сквозных каналов для пропускания шлангов подачи ВВ и отвода воздуха приводит к утечкам части заряда ЭВВ во времени, что снижает работоспособность заряда и эффективность ведения взрывных работ.

В настоящее время перспективным является применение патронов в виде длинномерного тканевого рукава с зашитым торцем, размещаемым в скважине, и с вставленным в этот рукав шлангом для его заполнения ВВ.

Так, известен патрон взрывчатого вещества, содержащий водонепроницаемый рукав с герметичным нижним торцем и размещенным с закреплением внутри него шлангом пневмозарядчика, рукав заполняют неводоустойчивым гранулированным промышленным взрывчатым веществом, длина рукава равна длине заряжаемой скважины, рукав выполнен из тканого полотна с гидрофобной пропиткой путем сшивания боковых срезов полотна по его длине с закреплением в шве через равные промежутки величиной не менее четырех диаметров рукава одного или двух отрезков тесьмы длиной не менее четырех диаметров зарядного шланга, а закрепление рукава на зарядном шланге пневмозарядчика выполнено путем стягивания отрезков тесьмы в обхват зарядного шланга пневмозарядчика, при этом диаметр рукава меньше, равен или больше диаметра скважины [RU 92526, F42D 1/08, опубл. 20.03.2010].

Однако, это устройство позволяет осуществлять заряжание только нисходящих скважин. При попытке осуществить заряжание с применением предложенных устройств восходящих скважин, будет наблюдаться высыпание из них заряжаемых гранулированных ВВ и вытекание водоэмульсионных (водногелевых) ВВ. Следовательно, остается проблематичным формирование восходящих скважинных зарядов гранулированных и водоэмульсионных (водногелевых) ВВ.

Кроме того, сама конструкция такого тканевого патрона достаточно сложна из-за необходимости при сшивании боковых срезов полотна по его длине закреплять в шве через равные промежутки одного или двух отрезков тесьмы заданной длиной, которые потом используются для закрепления рукава на зарядном шланге пневмозарядчика выполнено путем стягивания отрезков тесьмы в обхват зарядного шланга пневмозарядчика.

Известен пневматический способ заряжания восходящих обводненных скважин в водонепроницаемый полимерный рукав, диаметром больше диаметра скважины, который фиксируется и удерживается в скважине стопорным элементом в виде упругого диска или упругих пластин, диаметр описанной окружности которых больше диаметра скважины. Стопорный элемент прочно скрепляется с «чубом» водонепроницаемого полимерного рукава. Зарядный шланг со средством взрывания на его конце вставляется внутрь водонепроницаемого полимерного рукава, подготовленная таким образом сборка доставляется к забою скважины и фиксируется стопорным элементом. Взрывчатое вещество подается от забоя скважины по зарядному шлангу пневматическим способом (RU 2362970, F42D 1/08, опубл. 27.07.2009). Данное решение принято в качестве прототипа.

Недостатком данного решения является сложность формирования патрона из-за необходимости обеспечения надежной фиксации рукава в восходящей скважине.

Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание простого, содержащего минимальное количество элементов, и надежного устройства для пневматического заряжания неводоустойчивыми ВВ обводненных скважин.

Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции для обеспечении возможности применения в восходящих скважинах.

Указанный технический результат достигается тем, что в рукаве для патронавзрывчатого вещества, содержащем водонепроницаемую оболочку с герметичным верхним торцем и размещенным с закреплением внутри нее шлангом от подающего зарядного устройства, оболочку заполняют промышленным взрывчатым веществом (гранулированным, водоэмульсионным или водногелевым), ее длина равна длине заряжаемой части скважины, оболочка выполнена из тканого или нетканого полотна с гидрофобной пропиткой путем сшивания боковых срезов полотна по его длине с поперечным прошиванием через равные промежутки величиной не менее четырех диаметров оболочки с оставлением бокового прохода для шланга подающего зарядного устройства, при этом диаметр оболочки должен быть больше диаметра заряжаемой скважины.

В частных случаях выполнения устройства, поперечная прошивка с оставлением бокового прохода для шланга подающего зарядного устройства может быть монотонно повторяющейся или косо-симметричной.

В частных случаях выполнения устройства, поперечная прошивка может выполняться как перпендикулярно продольной оси рукава, так и под углом к ней.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг. 1 представлен первый вариант исполнения рукава патрона ВВ для использования в восходящей скважине;

фиг. 2 представлен второй вариант исполнения рукава патрона ВВ для использования в восходящей скважине;

фиг. 3 - размещение шланга от зарядного устройства в рукаве по фиг. 1;

фиг. 4 - показано размещение рукава со шлангом в восстающей скважине и заполнении рукава ВВ для получения патрона ВВ.

Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция рукава патрона ВВ для применения в восстающей скважине.

В общем случае рукав для патрона взрывчатого вещества представляет собой водонепроницаемую газопроницаемую оболочку с герметичным верхним торцем для размещения внутри нее шланга от зарядного устройства, подающего в оболочку промышленные взрывчатое вещество. Оболочка выполнена из тканого или нетканого полотна с гидрофобной пропиткой путем сшивания боковых срезов полотна по его длине с диаметром больше диаметра заряжаемой скважины. Оболочка выполнена с поперечным прошиванием под углом к продольной ее оси через равные промежутки величиной не менее четырех диаметров оболочки и с оставлением бокового прохода для шланга зарядного устройства с одной боковой стороны оболочки между ее стенкой и прошивками. А со стороны открытого нижнего торца оболочка оснащена клапаном для герметизации заполненной ВВ оболочки при извлечении шланга от зарядного устройства.

Ниже рассматриваются примеры исполнения рукава для патрона ВВ.

Патрон ВВ содержит водонепроницаемый рукав 1 в виде трубообразной оболочки с герметичным верхним торцем 2. Длина рукава 1 равна длине заряжаемой части скважины 3, он выполнен из тканого или нетканого полотна с гидрофобной пропиткой, например, полиамидной ткани с гидрофобной пропиткой, в качестве которой можно использовать силиконовые жидкости «ПМС» или «ПЭС»: полиметилсилоксановые или полиэтилсилоксановые, или композиции на их основе. Для изготовления рукава используются тканые или нетканые полотна с газопроницаемостью. Рукав выполнен (фиг. 1, 2) путем сшивания 4 боковых срезов полотна по его длине. Рукав выполнен с дополнительной поперечной прошивкой 5 через равные промежутки по длине рукава величиной не менее четырех диаметров рукава, с оставлением бокового прохода 6 для зарядного шланга 7. Поперечные прошивания рукава производятся под углом к его продольной оси (от 30 до 45°). В частном случае выполнения устройства, поперечная прошивка может выполняться перпендикулярно продольной оси рукава. На фиг. 1 представлен первый вариант, согласно которому прошивки 5 идут от шва в направлении к противоположно расположенной стенке рукава. А на фиг. 2 прошивки идут от стенки рукава в направлении ко шву. Для любого из вариантов боковой проход для шланга зарядного устройства выполнен с одной боковой стороны рукава между стенкой рукава и прошивками. Конструкция рукава проста и технологична.

В боковом проходе внутри рукава 1 размещается шланг 7 зарядного устройства для заполнения рукава промышленным ВВ 8 (гранулированным, водоэмульсионным или водногелевым).

Диаметр рукава выполнен больше диаметра заряжаемой скважины.

Устройство используют следующим образом.

Предварительно в восходящую скважину размещают промежуточный детонатор на волноводе или детонирующем шнуре (до проектной отметки установки промежуточного детонатора в скважине; промежуточный детонатор оснащается самостоятельным устройством фиксации в скважине).

Рукав 1 одевают на зарядный шланг 7 (фиг. 3) и подают его восходящую скважину 3 до дна. При одевании рукав может быть поджат в гармошку для удобства ввода в скважину. При размещении в скважине рукав может оставаться частично в гармошке, а может и распрямиться частично или полностью по всей длине (высоте) скважины. Так как прошивки имеют однонаправленное положение, то при сборке «в гармошку» рукав собирается на шланге по одну общую сторону. При вводе «гармошки» в скважину складки опадают и не зацепляются за стенку скважины.

Включают зарядное устройство и подают ВВ 8 в рукав 1 по шлангу 7 (фиг. 4). В начальный момент конец шланга 8 расположен в боковом проходе на уровне проема доступа к полости 9 первого кармана, ограниченного прошивкой и верхним торцем рукава. Под давлением ВВ проходят через проем и заполняет полость 9 первого кармана. При заполнении первого кармана воздух из первого кармана выходит через поры ткани рукава 1 и в боковом шве, ВВ остается внутри оболочки рукава 1.

Больший относительно диаметра скважины рукав распирается и удерживается силами трения в скважине. Во всех случаях исполнения устройства, диаметр рукава должен быть больше диаметра заряжаемой скважины. В этом случае, за счет неидеальности внутренней поверхности скважины (трещины в горном массиве, вывалы отдельностей при бурении), происходит распирание заполненного ВВ рукава и его удержание в скважине за счет сил трения в контакте пары «стенка скважины - материал рукава».

Далее шланг опускают до проема нижележащего кармана и операция по его заполнению повторяется по аналогии заполнения ВВ первого кармана. И так до последнего кармана.

Зарядный шланг 7 извлекается из заряжаемой скважины с равномерной скоростью, равной скорости формирования колонки восстающего скважинного заряда ВВ (скорость извлечения зарядного шланга определяется как соотношение объемной производительности зарядного устройства к внутреннему объему одного погонного метра заряжаемой скважины).

При этом возможны следующие дополнительные эффекты:

- Газовые включения, которые неизбежно будут образовываться в процессе формирования восстающего заряда внутри рукава, будут способствовать возникновению пульсирующего режима детонации заряда взрывчатого вещества за счет перемены площади поперечного сечения заряда ВВ (большая площадь - в сплошной части заряда, меньшая - при наличии газового включения) - известен эффект изменения скорости детонации заряда ВВ от диаметра заряда ВВ [Л.В. Дубнов, Н.С. Бахаревич, А.И. Романов «Промышленные взрывчатые вещества», М, «Недра», 1988, стр. 87]. Пульсирующая детонация усиливает дробящий эффект действия взрыва [С.А. Горинов и др., «О практической ценности некоторых конструкций скважинных зарядов взрывчатых веществ», Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск) - 2015. - 01, М, издательство «Горная книга», стр. 4].

- Поперечные прострочки рукава выполняют роль запорных устройств и разделяют колонку формируемого заряда на множество элементов, тем самым препятствуя дифференциациям плотности ВВ по длине восстающего заряда [С.А. Горинов и др., «Плотность эмульсионного взрывчатого вещества, сенсибилизированного газовыми порами, по длине восстающего скважинного заряда», Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск) - 2013. - 11, М, издательство «Горная книга», стр. 5].

Проникновение воды из скважины внутрь рукава 1 невозможно вследствие гидрофобной обработки ткани рукава. Поскольку длина рукава 1 соответствует длине заряжаемой части скважины, то вода не попадает в рукав и через нижний (открытый, не завязываемый) торец, который впоследствии самозакрывается клапаном (не показан), тем самым полностью гидроизолирова в сформированный патрон.

Настоящая полезная модель промышленно применима и может быть изготовлена с применением швейного оборудования. Полезная модель позволяет закладывать в восходящую скважину ВВ, используя принцип самокрепления патрона на стенках скважины.

1. Рукав для патрона взрывчатого вещества, содержащий водонепроницаемую и герметичную с одного конца трубообразную оболочку для размещения внутри нее шланга от зарядного устройства, при этом оболочка выполнена из полотна с гидрофобной пропиткой путем сшивания боковых срезов полотна по ее длине, отличающийся тем, что диаметр оболочки выполнен больше диаметра заряжаемой скважины, герметичный торец оболочки представляет собой верхний торец оболочки, вводимый в восходящую скважину, оболочка выполнена газопроницаемой с поперечным прошиванием под углом к ее продольной оси через равные промежутки величиной не менее четырех диаметров оболочки и с оставлением бокового прохода для шланга зарядного устройства с одной боковой стороны оболочки между стенкой оболочки и прошивками.

2. Рукав по п. 1, отличающийся тем, что со стороны открытого нижнего торца оболочка оснащена клапаном для ее герметизации при извлечении шланга от зарядного устройства.

РИСУНКИ