Скважинный заряд из патронированных взрывчатых веществ в полимерных оболочках

Полезная модель относится к конструкции скважинного заряда и может быть использована в горнодобывающей промышленности при отбойке горных пород в сухих и обводненных условиях. Суть полезной модели: скважинный заряд состоит из патронов взрывчатого вещества, оболочкой которых являются два полиамидных рукава, вставленные друг в друга, нижние торцы каждого рукава собраны изнутри в «чуб» и заклипсованы, верхний торец внутреннего полиамидного рукава собран в «чуб» и заклипсован выше уровня размещения взрывчатого вещества, узел пережима заправлен под наружную полиамидную оболочку, верхний торец которой заклипсован выше уровня размещения внутренней полиамидной оболочки, вставленные затем в полиэтиленовый пакет или полиэтиленовый рукав с заваренным нижним торцом, длиной, равной высоте патрона; и боевика в виде патрона из порошкообразного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества, чувствительного к инициирующему импульсу детонирующего шнура и способного возбудить детонацию патронов взрывчатого вещества, в двухслойной полиамидной оболочке, торцы которых заделаны вышеописанным способом, с закрепленным на поверхности патрона перпендикулярно его оси детонирующего шнура в виде нескольких витков спирали; диаметры патронов взрывчатого вещества и боевика равны и меньше диаметра скважины. Скважинный заряд взрывчатого вещества безотказно и надежно работает при дроблении горных пород в сухих, предварительно осушенных и частично обводненных скважинах диаметром до 0,25 м, глубиной до 20 м. 1 фиг., 6 зав. п. ф-лы.

Полезная модель относится к конструкции скважинного заряда и может быть использована в горнодобывающей промышленности при отбойке горных пород в сухих и обводненных условиях.

Разработка рациональных конструкций зарядов взрывчатых веществ связана с необходимостью повышения эффективности ведения взрывных работ с использованием дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, обладающих широким спектром детонационных и энергетических характеристик. Основным недостатком аммиачно-селитренных взрывчатых веществ является снижение или полная потеря детонационных характеристик из-за высокой растворимости аммиачной селитры при заряжании обводненных скважин, а также слеживаемости из-за увлажнения аммиачной селитры в процессе транспортирования и хранения взрывчатых веществ.

Для обеспечения постоянства состава взрывчатого вещества, его детонационных и эксплуатационных характеристик широко используются методы гидроизоляции зарядов с помощью водонепроницаемых полимерных рукавов (1-13).

Наиболее близким из известных технических решений к заявляемой полезной модели является скважинный заряд, выполненный в водонепроницаемом полимерном рукаве с герметично заделанным торцом, размещенным в предварительно осушенной скважине, диаметр которой больше диаметра полимерного рукава, из патронов аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в водонепроницаемой полимерной оболочке, диаметром меньше диаметра полимерного рукава (14). Основным недостатком конструкции этого заряда является ограниченность его применения из-за сложности опускания и размещения полимерного рукава в глубоких скважинах.

Технической задачей полезной модели является повышение технико-экономической эффективности ведения взрывных работ за счет упрощения формирования колонки заряда в сухих и обводненных скважинах из патронированных взрывчатых веществ, изготовленных как в заводских условиях, так и на местах ведения взрывных работ.

Техническая задача была решена разработкой скважинного заряда взрывчатого вещества, включающего размещенные в полимерном рукаве патроны взрывчатого вещества в полимерной оболочке, средство инициирования и забойку из инертного материала, в котором оболочкой патрона взрывчатого вещества являются два полиамидных рукава, вставленные друг в друга, нижние торцы каждого рукава собраны изнутри в «чуб» и заклипсованы, верхний торец внутреннего полиамидного рукава собран в «чуб» и заклипсован выше уровня размещения взрывчатого вещества, узел пережима заправлен под наружную полиамидную оболочку, верхний торец которой заклипсован выше уровня размещения внутренней полиамидной оболочки, вставленные затем в полиэтиленовый пакет или полиэтиленовый рукав с заваренным нижним торцом, длиной, равной высоте патрона; один или несколько боевиков в виде патронов из порошкообразного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества, чувствительного к инициирующему импульсу детонирующего шнура и способного возбудить детонацию патронов взрывчатого вещества, в двухслойной полиамидной оболочке вышеописанной конструкции с закрепленным на поверхности патрона перпендикулярно его оси детонирующего шнура в виде нескольких витков спирали; диаметры патронов заряда взрывчатого вещества и боевика равны и меньше диаметра скважины.

Для изготовления оболочек патронов взрывчатого вещества и боевика используется полиамидный рукав из многослойной пленки. Толщина пленки полиэтиленового рукава берется не менее 150 мкм. Патроны взрывчатого вещества изготавливаются из взрывчатого вещества на основе гранулированной пористой или плотной аммиачной селитры или измельченной аммиачной селитры. Патроны боевика изготавливаются из порошкообразного взрывчатого вещества на основе измельченной аммиачной селитры.

Отличительной особенностью заявляемого заряда является:

- равенство диаметров патронов взрывчатого вещества и боевика;

- унификация материала оболочек и способа герметизации оболочек патронов взрывчатого вещества и боевика;

- размещение патрона взрывчатого вещества в двойной полиамидной оболочке дополнительно в полиэтиленовом пакете или полиэтиленовом рукаве с заваренным нижним торцом длиной равной высоте патрона.

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

Меньший, но равный диаметр патрона взрывчатого вещества и патрона-боевика (боевик в виде патрона) по сравнению с диаметром скважины обеспечивает их свободное перемещение по высоте скважины и формирование сплошной колонки заряда взрывчатого вещества. Плотный контакт патронов взрывчатого вещества в трехслойной полимерной оболочке и патронов-боевиков в двухслойной полиамидной оболочке достигается за счет предлагаемого способа заделки торцов двух полиамидных оболочек, тем самым обеспечивается передача детонационного импульса между патронами и полнота детонации скважинного заряда взрывчатого вещества. Сущность полезной модели поясняется фиг.1:

а) - вид патрона взрывчатого вещества;

б) - вид боевика;

в) - вид скважинного заряда.

Обозначения:

1 - патрон взрывчатого вещества;

2 - взрывчатое вещество;

3 - внутренний полиамидный рукав;

4 - наружный полиамидный рукав;

5 - «чуб» нижнего торца внутреннего полиамидного рукава;

6 - «чуб» нижнего торца наружного полиамидного рукава;

7 - металлическая клипса;

8 - «чуб» верхнего торца внутреннего полиамидного рукава;

9 - «чуб» верхнего торца наружного полиамидного рукава;

10 - полиэтиленовый пакет или полиэтиленовый рукав;

11 - нижний торец полиэтиленового пакета или полиэтиленового рукава;

12 - боевик;

13 - порошкообразное взрывчатое вещество боевика;

14 - детонирующий шнур;

15 - витки спирали детонирующего шнура;

16 - узел вязки детонирующего шнура;

17 - скважина;

18 - инертная забойка скважины.

d_з -диаметр патрона взрывчатого вещества;

d_б -диаметр патрона-боевика;

D_скв. -диаметр скважины.

Предлагаемый скважинный заряд взрывчатого вещества представляет собой сплошную колонку, состоящую из патронов 1 аммиачно-селитренного взрывчатого вещества 2 на основе гранулированной (пористой плотной) или измельченной аммиачной селитры в трехслойной полимерной оболочке, состоящей из двух полиамидных рукавов 3, 4 равных диаметров, вставленных друг в друга, нижние торцы каждого из которых изнутри собраны в «чуб» 5, 6 и заделаны металлической клипсой 7, верхний торец внутреннего полиамидного рукава 3 после заполнения его взрывчатым веществом 2 собран в «чуб» 8, заделан металлической клипсой 7, выше уровня размещения взрывчатого вещества, узел пережима заправляется под наружный полиамидный рукав, торец которого собирается в «чуб» 9 и клипсуется металлической клипсой 7 выше уровня размещения внутреннего полиамидного рукава. Для клипсования используются пневматические машины клипсования, обеспечивающие надежность закрепления на «чубе» полимерного рукава металлических клипс, герметизирующих торцы патрона от проникновения внутрь полимерной оболочки внутрискважинных вод. Патрон в двухслойном полиамидном рукаве затем устанавливается в полиэтиленовый пакет или полиэтиленовый рукав 10 с толщиной пленки не менее 150 мкм с заваренным нижним торцом 11 длиной, практически равной высоте патрона взрывчатого вещества в полиамидной оболочке. Боевик 12 выполнен в виде патрона из порошкообразного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества 13, чувствительного к инициирующему импульсу детонирующего шнура 14 и способного возбудить детонацию патронированного взрывчатого вещества 2 в двух полиамидных рукавах, герметизация (заделка верхних и нижних торцов) которых осуществляется вышеописанным способом. На поверхности патрона перпендикулярно его оси закрепляется детонирующий шнур 14 в виде нескольких витков спирали 15, концы детонирующего шнура завязаны в узел 16. Концы детонирующего шнура от боевиков выведены из скважины и подсоединены к поверхностной взрывной сети из детонирующего шнура. Диаметры патронов взрывчатого вещества (d₃) и боевика(d_б) равны и меньше диаметра скважины (D_скв.).

Патроны взрывчатого вещества и боевики могут изготавливаться на местах ведения взрывных работ или завозиться с заводов-изготовителей взрывчатых веществ.

Порядок изготовления патронов взрывчатого вещества и боевика.

Берутся два полиамидных рукава 3, 4 равных диаметров. Нижние торцы каждого рукава собираются в «чуб», клипсуются металлической клипсой изнутри рукава или клипсуются снаружи и рукава выворачиваются наизнанку, а затем вставляютя друг в друга, внутренний рукав заполняется взрывчатым веществом 2 или 13. Верхний торец внутреннего полиамидного рукава 3 собирается в «чуб» 8, клипсуется металлической клипсой 7 выше уровня размещения взрывчатого вещества и заправляется под «чуб» 9 наружного полиамидного рукава 4, который клипсуется металлической клипсой 7 выше уровня пережима внутреннего полиамидного рукава 3. При изготовлении патронов взрывчатого вещества полиамидную оболочку затем вставляют в полиэтиленовый пакет или в полиэтиленовый рукав 10 с заваренным нижним торцом 11 диаметром, близким диаметру полиамидной оболочки и высотой практически равной высоте патрона. При изготовлении патронов для боевиков полиэтиленовая оболочка не используется.

Порядок изготовления боевика:

Боевик изготавливается на местах ведения взрывных работ перед заряжанием скважин. На оболочке патрона боевика закрепляется детонирующий шнур 14 путем его обвязки несколькими витками 15 перпендикулярно оси патрона, концы его завязывают в узел 16, один конец детонирующего шнура выводится из скважины на поверхность.

Порядок формирования колонки скважинного заряда:

В зависимости от диаметра и глубины скважины 17, высоты колонки скважинного заряда выбираются габаритно-массовые характеристики патронов, типы взрывчатых веществ для заполнения оболочек патронов, рассчитывается оптимальное количество патронов взрывчатого вещества и боевиков, необходимых для заряжания скважины. Затем формируют колонку скважинного заряда путем опускания в определенной последовательности патронов взрывчатого вещества 1 и боевиков 12. Производят забойку верхней незаряженной части скважины инертным материалом 18. Подрыв скважинного заряда осуществляют общепринятым способом.

За счет предлагаемого способа герметизации торцов патронов взрывчатого вещества и патронов-боевиков достигается плотное соприкосновение торцов патронов между собой, что обеспечивает надежную передачу детонационного импульса и полноту детонации колонки заряда. Пережим внутреннего полиамидного рукава выше уровня расположения взрывчатого вещества, и наружного полиамидного рукава выше точки пережима внутреннего полиамидного рукава создает компенсационный объем во внутренней и наружной полиамидных оболочках, тем самым предотвращая их разрывы при столкновении патронов между собой при свободном падении их в скважину. За счет водонепроницаемости материала оболочек патронов аммиачная селитра взрывчатого вещества не контактирует со скважинной водой в процессе заряжания и нахождения патронов со взрывчатым веществом в обводненных скважинах до их подрыва. Этим обеспечивается постоянство компонентного состава, энергетических и детонационных характеристик взрывчатого вещества и заряда на его основе. При заряжании патроны взрывчатого вещества, имеющие диаметр меньше диаметра скважины, свободно перемещаются в скважине под действием своего веса. Дополнительная полиэтиленовая оболочка защищает полиамидные оболочки, заполненные неводоустойчивым аммиачно-селитренным взрывчатым веществом, от разрыва при соприкосновении патронов с неровными стенками скважины, тем самым обеспечивая постоянство компонентного состава взрывчатого вещества. При ударе патрона взрывчатого вещества о дно скважины наружная полиэтиленовая оболочка, имеющая свободный незаклипсованный верхний торец, сохраняют свою целостность, защищает от разрыва полиамидные оболочки, выполненные с компенсационным объемом, поэтому аммиачно-селитренное взрывчатое вещество не контактирует с водой при заряжании обводненных скважин.

Пример осуществления полезной модели.

Скважина: глубина - 11м, диаметр (D_скв.) - 0,25м. Высота колонки скважинного заряда - 6 м, масса заряда - 200кг.

Патрон заряда взрывчатого вещества: диаметр патрона (d₃) в трехслойной оболочке - 0,21 м, высота - 0,6 м, масса - 20 кг, взрывчатое вещество - гранулит РП на основе гранулированной пористой аммиачной селитры и жидкого нефтепродукта, имеющего критический диаметр детонации (d_кр), равный 80 мм, скорость детонации (D), равную 3,6-3,8 км/с в заряде диаметре 250 мм.

Патрон боевика: диаметр патрона (d _б.) в двухслойной оболочке - 0,21 м, высота - 0,3 м, масса - 10 кг, взрывчатое вещество - порошкообразный гранулит РП, имеющий критический диаметр детонации (акр), равный 20 мм, скорость детонации (D) равную 4,0-4,2 км/с в заряде диаметром 210 мм.

Состав колонки скважинного заряда (от дна скважины): два патрона взрывчатого вещества+боевик+5 патронов взрывчатого вещества + боевик + два патрона взрывчатого вещества + забойка из инертного материала.

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

- сплошная колонка скважинного заряда взрывчатого вещества, надежность передачи детонационного импульса между патронами, полнота детонации скважинного заряда за счет равенства диаметров патронов взрывчатого вещества и патрона-боевика, предлагаемого способа заделки торцов полиамидных рукавов;

- унификация подготовки патронов для заряжания скважин за счет использования полиамидных рукавов одинаковых размеров для изготовления патронов взрывчатого вещества и патрона-боевика;

- постоянство компонентного состава взрывчатого вещества, детонационных и энергетических характеристик их, возможность использования неводоустойчивых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ за счет применения водонепроницаемых полиамидных оболочек и способа их герметизации;

- дополнительная гидроизоляция взрывчатого вещества, целостности полимерной оболочки при загрузке патронов в скважину за счет использование дополнительной полиэтиленовой оболочки;

- упрощение и сокращение времени заряжания скважин за счет использования патронов взрывчатых веществ и патронов-боевиков предлагаемой конструкции.

Выполненная в производственных условиях проверка заявляемого скважинного заряда взрывчатого вещества показала его безотказную и надежную работу при дроблении горных пород в сухих, предварительно осушенных и частично обводненных скважинах диаметром до 0,25 м, глубиной до 20 м.

Источники информации:

1. Патент РФ на полезную модель 80549.

2. Патент РФ на полезную модель 102782.

3. Патент РФ на полезную модель 105989.

4. Патент РФ на полезную модель 107344.

5. Патент РФ на полезную модель 65206.

6. Патент РФ на полезную модель 21934.

7. Патент РФ на полезную модель 10779.

8. Патент РФ на полезную модель 1630440.

9. Патент РФ 2084817.

10. Патент РФ 2117912.

11. Патент РФ 2133942.

12. Патент РФ 2224975.

13. Патент РФ 2201575.

14. Патент РФ на полезную модель 108129.

1. Скважинный заряд взрывчатого вещества, включающий размещенные в полимерном рукаве патроны взрывчатого вещества в полимерной оболочке, средство инициирования и забойку из инертного материала, отличающийся тем, что он состоит из патронов взрывчатого вещества, оболочкой которых являются два полиамидных рукава, вставленные друг в друга, нижние торцы каждого рукава собраны изнутри в «чуб» и заклипсованы, верхний торец внутреннего полиамидного рукава собран в «чуб» и заклипсован выше уровня размещения взрывчатого вещества, узел пережима заправлен под наружную полиамидную оболочку, верхний торец которой заклипсован выше уровня размещения внутренней полиамидной оболочки, вставленные затем в полиэтиленовый пакет или полиэтиленовый рукав с заваренным нижним торцом, длиной, равной высоте патрона; и боевиков в виде патронов из порошкообразного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества, чувствительного к инициирующему импульсу детонирующего шнура и способного возбудить детонацию патронов взрывчатого вещества в двухслойной полиамидной оболочке, торцы которых заделаны вышеописанным способом, с закрепленным на поверхности патрона перпендикулярно его оси детонирующего шнура в виде нескольких витков спирали, диаметры патронов взрывчатого вещества и боевика равны и меньше диаметра скважины.

2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что полиамидный рукав выполняется из многослойной полиамидной пленки.

3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что толщина пленки полиэтиленового пакета или полиэтиленового рукава берется не менее 150 мкм.

4. Заряд по п.1, отличающийся тем, что взрывчатое вещество для патронов взрывчатого вещества берется на основе гранулированной пористой или плотной аммиачной селитры.

5. Заряд по п.1, отличающийся тем, что взрывчатое вещество для патронов взрывчатого вещества берется на основе измельченной аммиачной селитры.

6. Заряд по п.1, отличающийся тем, что боевик изготавливается из порошкообразного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества.

7. Заряд по п.1, отличающийся тем, что заделка полиамидных рукавов осуществляется металлическими клипсами.