Заряд взрывчатого вещества для обводненных восходящих скважин

Полезная модель относится к горному делу, а именно к зарядам взрывчатых веществ (ВВ) для обводненных восходящих скважин в условиях подземных горнодобывающих предприятий. Суть полезной модели: заряд выполнен из гранулированного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в полиамидном рукаве диаметром более диаметра скважины и длиной не менее глубины скважины с одним заделанным торцом и зафиксирован в скважине либо одной эластичной камерой диаметром не менее диаметра скважины, заполненной сжатым воздухом, размещенной в полиамидном рукаве у дна скважины, либо двумя эластичными камерами диаметрами не менее диаметра скважины, заполненными сжатым воздухом, одна из которых находится над взрывчатым веществом внутри полиамидного рукава у дна скважины, а другая под взрывчатым веществом внутри или снаружи полиамидного рукава, при этом взрывчатое вещество подается в полиамидный рукав пневматическим способом. 2 фиг., 6 зав. п. формулы.

Полезная модель относится к горному делу, а именно к зарядам взрывчатых веществ (ВВ) для обводненных восходящих скважин в условиях подземных горнодобывающих предприятий.

Наибольшее применение при подземной отбойке горных пород и руд получила технология пневматического заряжания восходящих скважин и шпуров аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами.

Однако даже в условиях незначительного водопритока горной породы заряд непатронированного гранулированного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества за время заряжания шпуров и скважин и монтажа взрывной сети полностью вымывается по трещинам, теряя при этом способность к детонации.

Известны способы заряжания восходящих скважин аммиачно-селитренными ВВ в виде отдельных патронов, плотно прилегающих друг к другу и удерживаемых в скважине парашютами, под которыми устанавливают самозаклинивающиеся забойки. Обычно применяют два боевика - в верхней и нижней частях заряда (1) или путем размещения отдельных патронов в полиэтиленовом рукаве (2).

Недостатком указанных способов заряжания является высокая трудоемкость формирования колонки скважинного заряда из отдельных патронов небольшой массы и длины; применение таких патронов для заряжания глубоких восходящих скважин экономически нецелесообразно и практически трудно осуществимо особенно при заряжании в условиях повышенной обводненности.

Известен способ рассредоточения колонки заряда ВВ в сухих нисходящих скважинах на несколько частей воздушными промежутками. Воздушные промежутки в скважине создают с помощью пневматического затвора, диаметр которого превышает диаметр скважины. Затвор, состоящий из резиновой камеры с ниппелем и соединительной трубки с полой иглой, в сжатом виде опускают в скважину на соединительной трубке на заданную глубину и накачивают его воздухом до заданного давления. Затем соединительную трубку с иглой отделяют от пневматического затвора и вынимают из скважины, а на затвор помещают

боевик и часть ВВ рассредоточенного заряда (3), принятый авторами в качестве прототипа.

Технической задачей создания полезной модели являлось повышение эффективности ведения взрывных работ в обводненных восходящих скважинах за счет применения заряда из гранулированного аммиачно-селитренного ВВ в гидроизолирующих полимерных оболочках, изготовленных методом пневматического заряжания.

Задача была решена разработкой заряда взрывчатого вещества для обводненных восходящих скважин, включающего скважину, эластичную камеру, взрывчатое вещество и средство инициирования, который выполнен из гранулированного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в полиамидном рукаве диаметром более диаметра скважины и длиной не менее глубины скважины с одним заделанным торцом, и зафиксирован на стенках скважины либо одной эластичной камерой диаметром не менее диаметра скважины, заполненной сжатым воздухом, размещенной в полиамидном рукаве у дна скважины, либо двумя эластичными камерами диаметрами не менее диаметра скважины, заполненными сжатым воздухом, одна из которых находится над взрывчатым веществом внутри полиамидного рукава у дна скважины, а другая под взрывчатым веществом внутри или снаружи полиамидного рукава, при этом гранулированное аммиачно-селитренное взрывчатое вещество подается в полиамидный рукав пневматическим способом.

Незаполненная взрывчатым веществом часть полиамидного рукава используется в качестве забойки скважины, ниже которой может устанавливаться еще одна эластичная камера, заполненная сжатым воздухом, для более надежного удерживания заряда в восходящей скважине при наличии водопритока горной породы.

В качестве взрывчатых веществ используются сыпучие гранулированные взрывчатые вещества на основе гранулированной аммиачной селитры.

В качестве рукавов могут использоваться два полиамидных рукава, вставленные друг в друга.

Для повышения прочности и эластичности полиамидные рукава предварительно выдерживаются в воде. В воде может выдерживаться не весь рукав, а только его торцы.

В процессе заряжания в состав ВВ вводится до 5 мас.% воды.

Гранулированные аммиачно-селитренные взрывчатые вещества могут содержать до 5 мас.% загустителя - гуаргама, полиакриламида или натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

Изобретение иллюстрируется фиг.1-2.

Фиг.1 - схема заряда взрывчатого вещества в двухслойном полиамидном рукаве в обводненной восходящей скважине с одной эластичной камерой, размещенной у дна скважины в двухслойном полиамидном рукаве.

Фиг.2 - схема заряда взрывчатого вещества в двухслойном полиамидном рукаве в обводненной восходящей скважине с двумя эластичными камерами, одна из которых расположена в двухслойном полиамидном рукаве над ВВ у дна скважины, а вторая - под взрывчатым веществом:

а) снаружи двухслойного полиамидного рукава;

б) внутри двухслойного полиамидного рукава.

Обозначения:

1 - обводненная восходящая скважина (шпур);

2 - двухслойный полиамидный рукав;

3 - эластичная камера, заполненная сжатым воздухом;

4 - ниппель;

5 - взрывчатое вещество;

6 - капсюль-детонатор;

7 - промежуточный детонатор;

8 - ударно-волновая трубка неэлектрической системы инициирования или детонирующий шнур;

9 - забойка из двухслойного полиамидного рукава;

d - диаметр скважины, мм;

Dp - диаметр внутреннего полиамидного рукава, мм.

Эластичная камера представляет собой резиновую камеру с ниппелем. Воздух подается в камеру через иглу, соединенную с компрессором или другим устройством трубкой.

Заряжание скважин производится следующим образом. Полиамидный рукав берется диаметром (D_p) больше диаметра скважины (d), длиной не менее глубины скважины. Он предварительно выдерживается в воде для придания ему эластичности и прочности. Могут использоваться два полиамидных рукава примерно равных диаметров, вставленных друг в друга.

Эластичная камера, в ниппель которой введена полая игла, связанная через соединительную трубку с компрессором или др. устройством (на фиг. не показаны), вставляется в сжатом виде в полиамидный рукав 2 с заделанным любым способом торцом. Подготовленная сборка доставляется к устью скважины. Эластичную камеру 3 через ниппель 4, полую иглу и соединительную трубку накачивают воздухом до заданного давления, достаточного для фиксирования полиамидного рукава в обводненной восходящей скважине. При расширении эластичной камеры 3 происходит плотное прилегание оболочки рукава к стенкам скважины 1. После этого соединительную трубку с полой иглой, выдергивают из эластичной камеры и вынимают из полиамидного рукава. В полиамидный рукав, прочно скрепленный со стенками скважины эластичной камерой, заполненной сжатым воздухом, вводят зарядный шланг с насадкой, на конце которой установлено средство инициирования (промежуточный детонатор 7 с капсюлем-детонатором 6 с ударно-волновой трубкой или детонирующим шнуром 8). Промежуточный детонатор, размещенный на конце зарядного шланга, вводится внутрь полиамидного рукава и удерживается под эластичной камерой 3 с помощью стопорного устройства (парашюта) распорного типа. Колонка скважинного заряда ВВ 5 формируется внутри полиамидного рукава в процессе пневмозаряжания скважины. Взрывчатое вещество поступает в полиамидный рукав и заполняет его на полное сечение скважины с одновременным выводом зарядного шланга из полиамидного рукава. Для придания пластичных свойств ВВ в процессе пневмозаряжания в зарядный шланг подается до 5 мас.% воды. При увлажнении гранул аммиачной селитры происходит уплотнение ВВ в полиамидном рукаве и повышается сцепление его с поверхностью полиамидного рукава, предотвращающее высыпание ВВ из скважины. Незаполненная взрывчатым веществом часть полиамидного рукава используется в качестве забойки 9. Допускается устанавливать вторую эластичную камеру 3 у забоя скважины под взрывчатым веществом внутри полиамидного рукава (фиг.2б) или снаружи его (фиг.2а). Диаметр полиамидного рукава больше диаметра скважины (Dp>d), поэтому он под действием давления сжатого воздуха и взрывчатого вещества плотно прилегает к стенкам скважины по всему ее периметру, и за счет сил сцепления между полиамидным рукавом и стенками скважины дополнительно удерживается на ней под действием бокового распора ВВ. Эластичная камера не только способствует удерживанию заряда взрывчатого вещества в скважине, но и

препятствует поступлению воды из окружающего горного массива между зарядом ВВ в полиамидном рукаве и стенками скважины.

Для предотвращения вымывания аммиачной селитры при разрыве полиамидного рукава о стенки скважины могут использоваться взрывчатые вещества, содержащие до 5 мас.% св. 100% порошкообразного загустителя (гуаргама, полиакриламида, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы). Загуститель в присутствии воды набухает, превращаясь в гель, который закупоривает разрывы полиамидного рукава, образующиеся при соприкосновении его с неровностями стенок скважины, и тем самым предотвращается проникновение воды в полиамидный рукав и вымывание аммиачной селитры.

Основные преимущества заявляемого заряда:

- возможность изготовления зарядов в гидроизолирующих полиамидных рукавах из неводоустойчивых гранулированных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ путем пневматического заряжания обводненных восходящих скважин;

- возможность использования одного и того же оборудования для изготовления зарядов пневматическим способом как в сухих, так и в обводненных восходящих скважинах.

Пример осуществления предлагаемого изобретения (фиг.1).

Формирование заряда в восходящих обводненных веерных скважинах глубиной от 20 до 40 м диаметром 102 мм и осуществляется с использованием полиамидного двухслойного рукава с толщиной пленки 50 мкм диаметром 115 мм. В качестве эластичной камеры использована шарообразная резиновая камера с встроенным внутрь ее ниппелем. В эластичную камеру подается по резиновому шлангу сжатый воздух с конечным давлением 2,1 кг/см², которое обеспечивает плотное прижатие рукава к стенкам скважины и надежное удерживание заряда ВВ в полиамидном рукаве в процессе пневмозаряжания. Проектом взрывных работ предусмотрено обратное инициирование колонки заряда ВВ с установкой промежуточного детонатора у дна скважины внутри полиамидного рукава. Взрывчатое вещество граммотол-20 (ТУ 7276-016-11692478-98) подается в скважины с помощью пневмозарядчика Ульба-400 по шлангу диаметром 40 мм. В качестве средства взрывания используется шашка-детонатор ПДП массой 300 г, инициируемая неэлектрическим детонатором с ударно-волновой трубкой системы СИНВ. Шашка-детонатор, закрепленная на конце зарядного шланга, вводится

внутрь полиамидного рукава. Плотность заряжания ВВ при 5% подачи воды составляла 1,05-1,10 г/см³. Масса ВВ в скважинах - от 60 до 160 кг в зависимости от длины формируемого заряда. Забойка незаряженной части скважины выполняется свободной частью рукава путем уплотнения ее забойником. Сформированные в восходящих скважинах в водонепроницаемых полиамидных рукавах заряды ВВ не высыпаются из скважин и обеспечивают необходимую гидроизоляцию ВВ от проточной воды, циркулирующей в массиве горных пород.

Предлагаемый заряд обеспечивает заявляемый технический результат - повышение эффективности ведения взрывных работ - за счет конструкции заряда, формируемого в процессе пневмозаряжания, что позволяет вести взрывные работы неводоустойчивыми гранулированными аммиачно-селитренными ВВ в обводненных восходящих скважинах.

Предлагаемый заряд ВВ был проверен на обводненных восходящих скважинах и шпурах. Ведение буровзрывных работ с использованием предлагаемой конструкции заряда ВВ позволило снизить стоимость работ за счет использования средств механизированного заряжания сыпучими гранулированными аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами взамен ручного способа формирования заряда из отдельных патронов, повысить производительность труда на 40% и интенсивность дробления горных пород за счет снижения выхода негабарита на 10-15%.

Источники информации

1 Е.Г.Баранов, О.Н.Оберемок «Взрывные работы на подземных рудниках», М., «Недра», 1985, стр.141-142.

2 В.И.Стрикачев, Н.Н.Гапонов, Н.Р.Шевцов и др. «Технология механизированного заряжания и забойки скважин при передовом торпедировании труднообрушеамой кровли в угольных шахтах», сб. «Взрывное дело», 87/44.

3 Патент РФ 69630.

4 Патент РФ 2235971.

1.Заряд взрывчатого вещества для обводненных восходящих скважин, включающий скважину, эластичную камеру, взрывчатое вещество и средство инициирования, отличающийся тем, что заряд выполнен из гранулированного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в полиамидном рукаве диаметром более диаметра скважины и длиной не менее глубины скважины с одним заделанным торцом и зафиксирован в скважине либо одной эластичной камерой диаметром не менее диаметра скважины, заполненной сжатым воздухом, размещенной в полиамидном рукаве у дна скважины, либо двумя эластичными камерами диаметрами не менее диаметра скважины, заполненными сжатым воздухом, одна из которых находится над взрывчатым веществом внутри полиамидного рукава у дна скважины, а другая под взрывчатым веществом внутри или снаружи полиамидного рукава, при этом гранулированное аммиачно-селитренное взрывчатое вещество подается в полиамидный рукав пневматическим способом.

2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что незаполненная взрывчатым веществом часть полиамидного рукава заправляется в скважину и используется в качестве забойки.

3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что в состав гранулированного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества вводится до 5 мас.% воды в процессе пневмозаряжания.

4. Заряд по п.1, отличающийся тем, что гранулированное аммиачно-селитренное взрывчатое вещество содержит до 5 мас.% св. 100% порошкообразного загустителя, например гуаргама или полиакриламида, или натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

5. Заряд по п.1, отличающийся тем, что используются два полиамидных рукава, вставленные друг в друга.

6. Заряд по п.1, отличающийся тем, что полиамидный рукав предварительно выдерживается в воде.