СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА Российский патент 1997 года по МПК C06B21/00 F42D1/08 F42D1/10 

Изобретение относится к области ведения взрывных работ на земной поверхности, в частности к способу изготовления скважинного заряда при использовании в качестве промышленных ВВ (пром. ВВ) одно- и двухосновных порохов в виде трубки.

Использование одно- и двухосновных порохов в качестве пром. ВВ известно [патенты РФ NN 2026274, 2026275, 2026272 и др. патент США N 3235425, патент Великобритании N 1216299]
Созданные на основе одно и двухосновных порохов пром. ВВ относятся к классу гранулированных патенты РФ NN 2026274, 2026275, или водоросодержащих (суспензионных и эмульсионных) патент РФ N 2026272, патент США N 3235425, патент Великобритании N 1216229.

Известно, что скважинный заряд изготавливается путем загрузки гранулированного пром. ВВ в скважину вручную или с использованием специальных машин с обеспечением плотности заряжения от 0,75 до 0,95 г/см³ [Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. М. Недра, 1980; Дубнов Л.В. Бахаревич Н. С. Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества.-М. Недра, 1988]
Во всех этих случаях пороха подвергаются измельчению или резке на элементы заданной формы и размера.

Фаза измельчения порохов является трудо- и энергоемкой, взрывоопасной и требует разработки и установки нового дополнительного оборудования. Особенно трудоемким является процесс измельчения одноосновных (пироксилиновых) порохов, являющихся по своей природе реактопластами. Организация участков измельчения порохов на местах ведения взрывных работ экономически нецелесообразна.

Следовательно, основным недостатком изготовления скважинных зарядов из гранулированных, суспензионных и эмульсионных пром. ВВ на основе порохов является высокая стоимость ведения взрывных работ.

Использование трубки одно и двухосновных порохов без ее предварительного измельчения для изготовления скважинных зарядов затруднено по следующим причинам:
1. Плотность заряжания скважины при загрузке единичных трубок не превышает 0,4 0,5 г/см³ из-за хаотичного расположения их в скважине, не обеспечивается сплошность и непрерывность колонки скважинного заряда.

2. Пучок из связанных трубок имеет так называемую насыпную плотность 0,8 0,85 г/см³ при плотности пороха 1,54 1,65 г/см³.

Для обеспечения безопасности заряжания скважин пучками трубок соотношение d₃/D_скв между диаметром пучка трубок (d_з) и диаметром скважины (D_скв) должно быть не менее 0,9, что приводит к снижению плотности заряжания скважин.

3. При опускании (сбросе) пучка трубок в скважину последние должны полностью перекрывать сечение друг друга для надежной передачи детонации от одного пучка к другому. При отсутствии 100% перекрытия, непараллельности расположения пучков относительно стенок скважины детонационный импульс (ударная волна) от инициатора (шашки-детонатора) и от пучка к пучку ослабевает и может полностью затухнуть, что приводит к отказам в срабатывании скважинных зарядов.

Технической задачей изобретения было создание способа изготовления скважинного заряда из трубчатых порохов без их предварительного измельчения, устраняющего вышеперечисленные недостатки.

Задача решается за счет того, что предварительно формируют пучок из трубки одноосновного или двухосновного пороха, загружают пучки в скважину, а свободное пространство между пучками и стенками скважины заполняют рассыпным (гранулированным) промышленным ВВ, либо гранулированной аммиачной селитрой, либо насыщенным водным раствором аммиачной селитры.

Предпочтительно пучки формировать ("вязать") из трубкок одной длины. Наружный и внутренний диаметры трубки могут быть разными. Кроме того, можно использовать готовые ранее изготовленные пучки трубок, находящиеся на складах хранения.

Для обеспечения безопасности заряжания скважин диаметр пучка трубок должен быть не более 0,9, а с точки экономичности и целесообразности использования трубчатых порохов не менее 0,5 диаметра скважины.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение плотности заряжания скважин до 0,75 0,95 г/см³, снижение стоимости ведения буровзрывных работ в 1,3 2,5 раза.

На фиг. 1 изображен скважинный заряд, общий вид; на фиг. 2 зависимость линейной и объемной плотности заряжания скважины пучками трубок от соотношения между диаметром пучка и диаметром скважины; на фиг. 3 зависимость скорости детонации и давления детонации от плотности заряжания.

На фиг. 1 приведен вид скважинного заряда, состоящего из пучков трубок и рассыпного пром. ВВ.

На фиг. 2 приведена зависимость линейной (кривые 1 и 3) и объемной (кривые 2 и 4) плотностей заряжания от соотношения d₃/D_скв между диаметром пучка (d₃) и диаметром скважины (D_скв). Кривые 1 и 2 относятся к пороховым пучкам с плотностью 0,8 г/см³, кривые 3 и 4 0,9 г/см³.

Плотность пороха 1,54 г/cм³.

Как следует из фиг. 2, линейная и объемная плотности заряжания увеличиваются с повышением соотношения d₃/D_скв и достигают своего максимума при равенстве диаметром пучка и скважины.

На фиг. 3 приведены зависимости скорости детонации (D) кривая 1 и давления детонации продуктов взрыва (P) кривая 2 от плотности заряжания (ρ). Чем выше плотность заряжания, тем выше скорость и давление детонации.

Известно, что чувствительность порохов к ударной волне оценивается критическим давлением возбуждения детонации и для одно- и двухосновных порохов оно составляет 4,5 6,0 ГПА. Как следует из данных фиг. 3, безотказность работы скважинного заряда может быть достигнута при плотности заряжания не менее 0,75 г/см³, что может быть обеспечено только при заполнении свободного пространства между пороховыми пучками и стенками скважины рассыпным пром. ВВ.

Способ изготовления скважинного заряда (способ заряжания скважин) заключается в следующем: формируют пучок из пороховых трубок одной длины, который с двух сторон на расстоянии 60±10 мм от торца связывают, например, льняным шнуром или шпагатом так, чтобы трубки не выпадали из пучка. В одном пучке можно применять трубки с разными наружными и внутренними диаметрами. Вязку пучков можно осуществлять в заводских условиях, на складах хранения пороховой трубки или на стационарных пунктах мест ведения взрывных работ. Для заряжания скважин пригодны пучки любой длины. Изготовленные пучки загружают в скважину и периодически заполняют свободное пространство в скважине гранулированной аммиачной селитрой, рассыпным промышленным ВВ или заливают насыщенным водным раствором аммиачной селитры. При заряжании обводненных скважин с проточной водой в насыщенный раствор аммиачной селитры вводят загуститель, например натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы или полиакриламид.

Забойку скважин и инициирование скважинных зарядов осуществляют принятым на данном карьере способом.

Пример 1
Диаметр скважин, мм 152
Глубина скважин, м 3
Забойка скважин, м 1,5
Сетка бурения, м 4х5
Загрузка (вместимость) скважины, кг 25
из них пучки пороховые диаметром 120 мм, кг 18
Аммиачная селитра ГОСТ 2-85, кг 7
Соотношение d₃/D_скв 0,8
Соотношение порох:селитра 2,6:1
Плотность заряжания, г/см³ 0,92
Пример 2
Диаметр скважин, мм 216
Глубина скважин, м 13
Забойка, м 2
Сетка бурения, м 4х4,6
Загрузка скважин, кг 341
из них пучки пороховые диаметром 175 мм, кг 211
Граммонит ГОСТ 21988-76, кг 130
Соотношение d₃/D_скв 0,7
Соотношение порох:граммонит 1,6:1
Плотность заряжания, г/см³ 0,85
Пример 3
Диаметр скважин, мм 216
Глубина скважин, м 13
Забойка, м 2
Сетка бурения, м 4х4,6
Загрузка скважины, кг 326
из них пучки пороховые диаметром 200 мм, кг 276
Гранулотол ОСТ 84-882-74, кг 50
Соотношение d₃/D_скв 0,8
Соотношение порох:гранулотол 5,5:1
Плотность заряжания, г/см³ 0,8
Аналогично примеру 3 были изготовлены скважинные заряды, где в качестве рассыпного промышленного ВВ использованы гранипор ТУ 84-7509009.06-90; гранипор ТУ 84-7509009.31-92; гранулит OCT 21 987-76; граммонал
Пример 4
Диаметр скважин, мм 216
Глубина скважин, м 13
Забойка скважин, м 2
Сетка бурения, м 4x4,6
Загрузка скважины, кг 306
из них пучки пороховые диаметром 120 мм, кг 200
Алюмотол ГОСТ 12696-67, кг 106
Соотношение d₃/D_скв 0,56
Соотношение порох:алюмотол 1,9:1
Плотность заряжания, г/cм³ 0,76
Пример 5
Диаметр скважин, мм 216
Глубина скважин, м 13
Забойка скважин, м 2
Сетка бурения, м 6х6
Загрузка скважины, кг 441
из них пучки пороховые диаметром 200 мм, кг 276
Насыщенный раствор аммиачной селитры, кг 165
Соотношение d₃/D_скв 0,8
Соотношение порох:раствор селитры 1,7:1
Плотность заряжания, г/см³ 1,1
Пример 6
Диаметр скважин, мм 152
Глубина скважин, м 3
Забойка скважин, м 1,5
Загрузка скважины, кг 30
из них пучки пороховые диаметром 130 мм, кг 18
Насыщенный раствор аммиачной селитры, загущенный натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы, кг 12
Соотношение d₃/D_скв 0,85
Соотношение порох:раствор селитры 1,5:1
Плотность заряжания, г/см³ 1,1
При проведении взрывов боевики (шашки-детонаторы) устанавливают в верхней и нижней частях скважины для всех примеров.

Показатели взрывов (для всех примеров)
Удельный расход ВВ, кг/м³ взорванной породы 0,52-0,76
Ширина развала, м 40-45
Заброс за последний ряд скважин Незначительный
Дробление породы В пределах нормы
Видимые пороги или отказы Не зафиксированы.

По статистике стоимость пром. ВВ составляет 30-60% от стоимости буровзрывных работ. Предлагаемый способ изготовления скважинного заряда с использованием пучка пороховых трубок (без их предварительного измельчения) приводит к снижению стоимости буровзрывных работ в 1,3-2,5 раза, т.к. стоимость вязки пучков в 8-10 раз ниже стоимости измельчения пороховой трубки.

Использование: ведение взрывных работ на земной поверхности. Сущность изобретения: способ изготовления скважинного заряда заключается в использовании в качестве взрывчатого вещества сформированных пучков из трубчатого одно- или двухосновного пороха, которые загружают в скважину, а свободное пространство между пучками и стенками скважины заполняют рассыпным промышленным взрывчатым веществом или насыщенным водным раствором аммиачной селитры. Предлагаемый способ обеспечивает повышение плотности заряжания скважины до 0,75 - 0,95 г/см³ и безопасности работ, снижение стоимости ведения буровзрывных работ в 1,3 - 2,5 раза. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления скважинного заряда, включающий заряжание скважины взрывчатым веществом, отличающийся тем, что в качестве взрывчатого вещества используют сформированные пучки из трубчатого одноосновного или двухосновного пороха, пучки загружают в скважину, а свободное пространство между пучками и стенками заполняют рассыпным промышленным ВВ или насыщенным водным раствором аммиачной селитры. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве рассыпного промышленного ВВ используют гранулотол, или граммонит, или гранулит, или грамонал, или алюмотол, или гранипор, или гранулированную аммиачную селитру. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что насыщенный водный раствор аммиачной селитры перед подачей в скважину загущают, например, натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы или полиакриламидом.