Способ заряжания обводненных нисходящих скважин водосодержащими взрывчатыми веществами

 

Использование: горная промышленность и строительство, производство взрывных работ по "щадящей" технологии в обводненных породах. Сущность изобретения: способ заряжания обводненных нисходящих скважин водосодержащими взрывчатыми веществами (ВСВВ), заключающийся в том, что после размещения в скважине водонепроницаемого гибкого рукава его фиксируют в призабойной части скважины к ее стенкам по всему периметру и на высоту 1 - 5 диаметров скважины распирающими усилиями, действующими из внутренней полости рукава, а в качестве ВСВВ используют смесь компонентов с введенной в нее в процессе заряжания химически активной газогенерирующей добавки (ГГД), причем эта смесь при подаче в рукав имеет плотность больше плотности скважинной воды, а плотность готового ВСВВ после завершения химической реакции ГГД по крайней мере с одним из компонентов ВСВВ меньше плотности скважинной воды. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области взрывных работ, а именно к способам заряжения нисходящих скважин ВСВВ, представляющим собой смесь компонентов с введенной в нее в процессе заряжания химически активной газогенерирующей добавки (ГГД), и может быть использовано в горной промышленности и строительстве при производстве взрывных работ в обводненных породах по "щадящей" технологии: достижение кристаллосберегающего эффекта, контурное взрывание, отбойка блочного камня и т.д.

Известны ВСВВ, представляющие собой смесь компонентов, как правило, невзрывчатую, которую для придания ей свойств ВВ и повышения детонационной способности сенсибилизируют газовыми пузырьками путем введения в нее химически активной ГГД, например, нитрита натрия, взаимодействующего с каким-либо из компонентов (нитратом аммония) ВСВВ. ГГД не только сенсибилизирует ВСВВ, но и снижает его плотность до 95 30% от плотности исходной смеси компонентов ВСВВ [1] Таким образом, плотность указанных ВСВВ может быть снижена до 350 400 кг/м³, что позволяет применить их для производства взрывных работ по "щадящей" технологии. Однако такое применение возможно только при заряжании сухих скважин. Большая часть скважин является обводненной и применение этих ВСВВ для их заряжания невозможно, т.к. конечная плотность ВВ существенно меньше плотности скважинной воды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ заряжания обводненных нисходящих скважин ВСВВ, включающий размещение в скважине водонепроницаемого гибкого рукава с заглушенным нижним концом и подачу в этот рукав ВСВВ [2] Для размещения рукава, изготовленного из цельнотянутой полиэтиленовой пленки высокого давления и низкой плотности толщиной 200 мкм, в скважине в его нижний конец засыпают 3-4 кг бурового штыба, герметизируют этот конец двойным перегибом с обвязкой шпагатом и опускают в устье скважины. Затем опускают рукав в скважину до ее забоя, а верхний конец рукава укрепляют над устьем скважины посредством приемного цилиндра и обруча. Подачу ВСВВ осуществляют в рукав с устья скважины или через зарядный шланг, опущенный до дна рукава с одновременным подъемом по мере наполнения рукава ВСВВ.

Указанный способ не может быть использован при ведении взрывных работ по "щадящей" технологии в обводненных породах, т.к. плотность подготовленной к взрыву ВСВВ должна быть выше плотности скважинной воды. По этой же причине в качестве ВСВВ не могут быть использованы ВСВВ, сенсибилизированные с помощью химически активной ГГД до плотности, удовлетворяющей условиям "щадящего" взрывания, т.е. существенно меньше 1000 кг/м³.

Цель изобретения создание способа заряжания нисходящего скважин ВСВВ, который может быть использован для ведения взрывных работ по "щадящей" технологии в обводненных горных породах; увеличение сцепления колонки заряда со стенками скважины и возможность применения дешевых, недефицитных и широко освоенных в промышленности ВСВВ местного приготовления, представляющих собой смесь компонентов с введенной в нее в процессе заряжания химически активной ГГД.

Цель достигается тем что в известном способе заряжания обводненных нисходящих скважин ВСВВ, включающем размещение в скважине водонепроницаемого гибкого рукава с заглушенным нижним концом и подачу в этот рукав ВСВВ, согласно изобретению, после размещения в скважине рукава его фиксируют в призабойной части скважины к ее стенкам по всему периметру и на высоту 1.5 диаметров скважины распирающими усилиями, действующими из внутренней полости рукава, а в качестве ВСВВ используют смесь компонентов с введенной в нее в процессе заряжания химически активной газогенерирующей добавки (ГГД), причем эта смесь при подаче в рукав имеет плотность больше плотности скважинной воды, а плотность готового ВСВВ после завершения химической реакции ГГД, по крайней мере, с одним из компонентов ВСВВ меньше плотности скважинной воды.

Также в качестве ВСВВ используют эмульсионное ВВ типа порэмит, а в качестве ГГД нитрит натрия.

В указанную в самостоятельном пункте изобретения совокупность признаков включены существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для получения технического результата.

Фиксация рукава перед подачей в него ВСВВ в призабойной части скважины к ее стенкам по всему периметру и на высоту 1 5 диаметров скважины распирающими усилиями, действующими из внутренней полости рукава, позволяет исключить поступление воды в призабойную часть скважины под рукав и удержать рукав с размещенным в нем зарядом в обводненной скважине после того, как плотность ВСВВ станет меньше плотности скважинной воды. Фиксация рукава на высоту менее 1 диаметра скважины не создает требуемого для удержания рукава с зарядом усилия и он может всплыть, а фиксация на высоту более 5 диаметров скважины не имеет смысла, т. е. сцепление рукава в призабойной части скважины с ее стенками будет заведомо больше выталкивающего усилия. Чем меньше плотность готового ВСВВ в скважине и больше высота столба воды в этой скважине, тем больше должна быть высота фиксации рукава в призабойной части скважины. При использовании ВСВВ с введенной в процессе заряжания химически активной ГГД исходная смесь компонентов таких ВВ имеет плотность 1250 1600 кг/м³, что существенно больше плотности скважинной воды, поэтому при подаче этой смеси в рукав она вытесняет воду наверх и через трещины в стенках скважины в окружающий массив, полностью заполняя рукав по сечению скважины. При реакции ГГД с одним или несколькими компонентами ВСВВ объем (высота) колонки заряда возрастает за счет образующихся пузырьков газа, плотность ВСВВ снижается, становится меньше плотности воды и удовлетворяет условиям взрывания по "щадящей" технологии. Однако заряд не всплывает наверх, т.к. во-первых, рукав удерживается в скважине за счет предварительной фиксации его в призабойной части скважины, а, во-вторых, давление внутри пузырьков газа, соизмеримое с давлением скважинной воды, передается ВСВВ и последнее равномерно прижимает рукав к стенкам скважины, увеличивая сцепление колонки заряда со стенками скважины. При этом исключается возможность пережимов рукава с ВСВВ скважинной водой, нарушений сплошности рукава и вытеснения заряда или его части водой. Так как смесь компонентов ВСВВ и готовое ВСВВ имеют значительную вязкость, например, вязкость эмульсионных ВВ типа порэмит составляет 510⁵ 1,210⁵ СПз, а высота колонки заряда в десятки раз и более превышает его диаметр, пузырьки газа удерживаются внутри ВСВВ и заряд не дает усадки после завершения химической реакции ГГД в течение всего времени, необходимого для производства взрыва.

Использование в качестве ВСВВ эмульсионных ВВ типа порэмит, а в качестве ГГД нитрита натрия позволяет улучшить показатели буровзрывных работ, т.к. эти ВВ широко освоены в промышленности, перспективны, дешевы и недефицитны.

Пример 1. Производилось заряжание обводненных нисходящих (вертикальных) скважин ВСВВ по "щадящей" кристаллосберегающей технологии ВСВВ, в качестве которого использовали эмульсионное ВВ типа порэмита, а в качестве химически активной ГГД нитрит натрия. Эмульсионная матрица порэмита имела следующее соотношение компонентов, мас.

Аммиачная селитра нитрат аммония 64 Натриевая селитра нитрат натрия 14 Вода 15 Горючее (масло (И-40А) 5 Эмульгатор (типа ПТ) 2 Итого: 100 Скважины имели диаметр 250 мм и глубину 18 м при высоте уступа 15 м. Высота столба воды в скважинах 6,5 м, удельный расход ВВ 0,5 кг/м³ горной массы, плотность готового ВВ после завершения химической реакции ГГД с одним из компонентов ВСВВ (нитратом аммония) 500 кг/м³.

Для этих условий при длине (высоте) забойки 5 м высота колонки заряда должна быть равной 12,75 м, а высота фиксации водонепроницаемого гибкого рукава к стенкам скважины одному ее диаметру, т.е. 0,25 м. Таким образом масса заряда равна 306 кг, а сетка скважин 6,4х6,4 м.

Для достижения заданной плотности готового ВВ при данных вязкости указанной эмульсионной матрицы (состава смеси компонентов), равной 610⁴ СПз, высоте колонки заряда, высоте столба воды в скважине и ее диаметре необходимое количество ГГД составляет 0,32 мас. сухого нитрита натрия сверх 100 мас. смеси компонентов порэмита, который вводят в эту смесь в виде 10%-ного водного раствора, подкисленного серной кислотой до pH 2.

Заряжание скважин осуществлялось путем последовательного выполнения следующих операций.

В неосушенную скважину размещали водонепроницаемый гибкий рукав диаметром 250 мм с заглушенным нижним концом, изготовленный из цельнотянутой полиэтиленовой пленки высокого давления и низкой плотности толщиной 200 мкм. Для этого в нижний конец рукава засыпали 3 4 кг бурового штыба, герметизировали этот конец двойным перегибом с обвязкой шпагатом и опускали в устье скважины. Погружали рукав в скважину до ее забоя, а верхний конец рукава укрепляли над устьем скважины посредством приемного цилиндра и обруча.

Затем рукав фиксируют в призабойной части скважины к ее стенкам по всему периметру и на высоту 1 диаметра скважины (0,25 м) распирающими усилиями, действующими из внутренней полости рукава. Для фиксации рукава использовали буровой штыб, который засыпали в рукав через приемный цилиндр. Поскольку плотность штыба существенно больше плотности скважинной воды, нижний конец рукава плотно прилегал к стенкам скважины.

После этого в скважину опускали на двух нитках детонирующего шнура (ДШ) промежуточный детонатор из шашек Т-400Г массой 800 г, который размещали между стенками скважины и рукавом, и внутрь рукава до дна скважины зарядный шланг зарядной машины "Порэмит-IV".

Подачу ВСВВ (порэмита) производили до забоя скважины. По мере формирования колонки заряда в направлении от забоя к устью скважины зарядный шланг постепенно извлекали из скважины. ГГД вводили в смесь компонентов ВВ, имеющую температуру70^oC, в процессе заряжания, когда начальная плотность состав была равна 1340 кг/м³, что существенно больше плотности скважинной воды, которая была вытеснена в верхнюю часть скважины.

Процесс взаимодействия нитрита натрия (ГГД) с нитратом аммония завершался через 1,5 ч после окончания подачи порэмита в скважину. При этом плотность готового порэмита снижалась до заданной величины 500 кг/м³.

Затем была осуществлена забойка скважины отсевом продуктов обогащения, смонтирована взрывная сеть из ДШ и осуществлено взрывание.

Пример 2. Заряжание скважин осуществляли так же, как и в примере 1. Однако высота столба воды в скважине составляла 10 м. Поэтому высота фиксации рукава к стенкам скважины была увеличена и составила 2,5 диаметра скважины (0,625 м). Соответственно на 1,5 диаметра скважины (0,375 м) была уменьшена высота забойки. Также содержание сухого нитрита натрия, вводимого в эмульсионную матрицу было увеличено до 0,35 сверх 100 мас.

Пример 3. Заряжание скважин осуществляли так же, как и в примере 1. Однако высота столба воды в скважине составляла 16 м. Поэтому высота фиксации рукава к стенкам скважины была увеличена и составила 5 диаметров скважины (1,25 м). Соответственно на 4 диаметра скважины (1,0 м) была уменьшена высота забойки. Забойка отсевом продуктов обогащения не производилась, т.к. над зарядом был столб воды высотой не менее 2 м. Также содержание сухого нитрита натрия, вводимого в эмульсионную матрицу было увеличено до 0,4 сверх 100 мас.

При взрывании скважинных зарядов во всех примерах осуществления способа были получены заданные показатели качества взорванной горной массы. Усадки зарядов не происходило в течение суток.

Кроме эмульсионных ВВ типа порэмит способ может быть реализован с использованием других ВСВВ, например, взрывчатых составов типа акватолов, ГЛТ и др. а в качестве химически активной ГГД, вводимой в эти ВВ, применены нитрит натрия с тиомочевиной, нитриты кальция или бария с серной или лимонной кислотой и др.

Формула изобретения

1. Способ заряжания обводненных нисходящих скважин водосодержащими взрывчатыми веществами, включающий размещение в скважине водонепроницаемого гибкого рукава с заглушенным нижним концом и подачу в этот рукав водосодержащего взрывчатого вещества, отличающийся тем, что после размещения в скважине рукава его фиксируют в призабойной части скважины к ее стенкам по всему их периметру на высоту 1 5 диаметров скважины распирающими усилиями, действующими из внутренней полости рукава, а в качестве водосодержащего взрывчатого вещества используют смесь компонентов с введенной в нее в процессе заряжения химически активной газогенерирующей добавкой, причем эта смесь при подаче в рукав имеет плотность больше плотности скважинной воды, а плотность готового водосодержащего взрывчатого вещества после завершения химической реакции газогенерирующей добавки по крайней мере, с одним из компонентов водосодержащего взрывчатого вещества меньше плотности скважинной воды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водосодержащего взрывчатого вещества используют эмульсионное взрывчатое вещество типа порэмит, а в качестве газогенерирующей добавки нитрит натрия.