СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ НИСХОДЯЩИХ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН ГОРЯЧЕЛЬЮЩИМИСЯ ВОДОСОДЕРЖАЩИМИ ВЗРЫВЧАТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ Российский патент 1997 года по МПК F42D1/08 F42D3/04 

Изобретение относится к взрывным работам, а именно к способам заряжения нисходящих взрывных скважин горячельющимися водосодержащими взрывчатыми веществами (ГЛВВВ), и может быть использовано в горной промышленности и строительстве при отбойке горных пород от массива на открытых горных работах в породах любой степени обводненности, содержащих включения сульфидов.

Известен способ заряжания нисходящих взрывных скважин водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВВ), включающий предварительное размещение в скважине гидроизоляционной оболочки с последующей подачей в эту оболочку неводоустойчивых ВВВ от устья скважины [1]
В качестве гидроизоляционной оболочки используют пленку полиэтиленовую, цельнотянутую, рукавную, изготовленную из полиэтилена высокого давления, низкой плотности, толщиной 200 мкм.

Способ обеспечивает заряжание как сухих (вслед за бурением), так и любой степени обводненности и проточности воды скважин.

Однако при температуре более 50^oС пленка теряет прочность и способ не может быть использован для изоляции от окружающего массива зарядов горячельющихся ВВВ, имеющих начальную температуру до 100^oС и выше.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому является способ заряжения нисходящих взрывных скважин ГЛВВВ, включающий размещение в скважине ГЛВВВ [2] Сухие скважины заряжаются с устья, в обводненные "под столб воды".

ГЛВВВ обладает значительными экономическими и технологическими преимуществами по сравнению с другими взрывчатыми веществами (ВВ), но в породах, содержащих сульфиды, применение ГЛВВВ не допускается. Это вызвано тем, что входящая в состав ГЛВВВ аммиачная селитра резко повышает свою химическую активность при нагревании. В практике взрывных работ применение аммиачно-селитренных ВВ в породах, содержащих сульфиды, в ряде случаев привело к экзотермическим реакциям, возгораниям заряда или выбросам реагирующей массы.

Аммиачная селитра в растворе частично разлагается до растворов аммиака и азотной кислоты. Образовавшаяся азотная кислота выступает во взаимодействие с сульфидами (пиритом) с выделением тепла. Реакция взаимодействия раствора аммиачной селитры с пиритом является экзотермической и автокаталитической. При этом выделяется значительное количество окислов азота и повышается температура ГЛВВВ.

Также возможно преждевременное инициирование скважинного заряда в результате процесса термохимического разложения тэна из детонирующего шнура (ДШ) (в случае нарушения сплошности оболочки ДШ при нагревании), первоначальной причиной которого является химическое взаимодействие ГЛВВВ с включениями сульфидов.

Кроме того, при использовании промежуточных детонаторов в виде шашек, содержащих гексоген, возможен комплекс воздействий, способных привести к взрыву шашки при повышении температуры заряда.

Задачей изобретения является расширение области применения ГЛВВВ за счет возможности их безопасного использования при взрывании пород, содержащих включения сульфидов.

Задача решается тем, что в известном способе заряжания нисходящих взрывных скважин ГЛВВВ, включающем размещение в скважине ГЛВВВ, согласно изобретению перед размещением в скважине ГЛВВВ производят засыпку забоя скважины слоем дробленого материала, инертного по отношению к ГЛВВВ.

При этом в качестве дробленого материала может быть использован естественный кварцевый песок.

В процессе бурения скважины для размещения заряда ВВ на ее забое находятся продукты разрушения, часть из которых не может быть полностью удалена на поверхность даже после тщательной продувки по завершению бурения. В промежуток времени, предшествующий заряжанию скважины, количество продуктов разрушения на забое увеличивается за счет их осыпания со стенок скважины, особенно при наличии проточной воды. Поскольку плотность включений сульфидов существенно больше плотности вмещающих пород (например, плотность пирита 5,0
5,2 г/см³, а плотность магнетитовых кварцитов 3,4 3,6 г/см³, то в оставшихся на забое продуктах разрушения их содержание во много раз больше, чем в окружающем массиве. Кроме того, площадь поверхности отдельной частицы продуктов разрушения в несколько раз больше, чем площадь ее поперечного сечения, а ГЛВВВ может проникать в слой продуктов разрушения на глубину нескольких сантиметров. Поэтому процент площади поверхности сульфидов, приходящийся на единицу площади поверхности заряда, на забое скважины в десятки раз превышает этот процент со стороны стенок скважины, т.е. наибольшую опасность при заряжении скважин, пройденных в породах, содержащих включения сульфидов, ГЛВВВ представляет забой скважины, так как именно там в первую очередь может начаться локальная экзотермическая автокаталитическая реакция ГЛВВВ с сульфидами (пиритом), которая может привести к увеличению температуры заряда и распространению этой реакции в других точках этого заряда.

Предварительная засыпка забоя скважины слоем дробленого материала, инертного по отношению к ГЛВВВ, позволяет изолировать содержащиеся в оставшихся на забое продуктах разрушения сульфиды от непосредственного контакта с ГЛВВВ. В процессе приготовления ГЛВВВ тротил, подаваемый в раствор окислителя (аммиачной селитры), нагретый до температуры 100 110^oC, плавится и при интенсивном перемешивании образует с окислителем гомогенную смесь прямую эмульсию типа "масло в воде". Проникая при заряжании скважины в слой дробленого инертного материала, эта смесь в промежутках между частицами материала разбивается на тончайшие потоки, которые быстро остывают, при этом раствор селитры кристаллизуетс, а расплав тротила образует его нерастворимые пленки, препятствующие дальнейшей фильтрации ГЛВВВ к продуктам разрушения с сульфидами. Таким образом, между зарядом и продуктами разрушения образуется герметичная монолитная пробка, отделяющая их от заряда.

Использование в качестве дробленого материала естественного кварцевого песка является наиболее предпочтительным. В естественных (непромытых) песках промежутки между зернами заполнены глинистыми и другими частицами, что уменьшает скорость фильтрации и толщину пленок ГЛВВВ, проникающих в слой песка. Это способствует более быстрому охлаждению и кристаллизации ГЛВВВ внутри слоя песка с образованием нерастворимых пленок тротила и герметичной монолитной пробки в этом слое. Кроме того, естественные кварцевые печки являются наиболее распространенным, доступным и дешевым дробленым материалом, инертным по отношению к ГЛВВВ. Более того, естественные кварцевые пески часто применяют в качестве материала забойки при использовании забоечных машин, что упрощает процесс заряжания скважины и не требует дополнительных материалов и оборудования. Вместе с тем возможно использование и других дробленых материалов, в том числе материала забойки, например отходов обогащения, естественных песков другого минерального состава, промытых песков, если это экономически более выгодно, продуктов разрушения при бурении с других горизонтов и дробленых пород вспышки, не содержащих включений сульфидов, и т.п.

Пример осуществления. На блоке, сложенном железистыми кварцитами со средним содержанием сульфидов (пирита) 0,9% производилось заряжание скважин ГЛВВВ типа Акватол Т-20Г. Бурение скважин диаметром 250 мм осуществлялось станком СБШ-250 МНА, затем скважины расширялись в котловой части до диаметра 350 400 мм.

За сутки до начала заряжания в каждую скважину с помощью забоечной машины 3С-2М было засыпано около 50 кг естественного непромытого кварцевого песка с крупностью зерен 1 2 мм. Это обеспечило создание на забое скважин над продуктами разрушения слоя песка толщиной не менее 20 см при диаметре скважин 400 мм и не менее 25 см при диаметре скважин 350 мм.

Раствор для окислителя Акватола Т-20Г готовился на стационарном пункте и доставлялся к месту заряжения смесительно-зарядной машиной (СЭМ) "Акватол-1У". Смешение раствора с тротилом осуществлялось на блоке в СЭМ при температуре около 100^oС. Заряжение сухих скважин производилось с устья, причем СЭМ с одной установки заряжала группу скважин. Обводненные скважины заряжались "под столб воды". Инициирование зарядов осуществлялось с применением промежуточного детонатора четыре шашки Т-400Г в нижней части заряда и дублирующий боевик из двух шашек в верхней части заряда и детонирующего шнура (ДШ) ДШЭ-12. Забойка обводненных скважин не производилась. После размещения в сухих скважинах Акватола Т-20Г и промежуточного детонатора с дублирующим боевиком осуществлялась их забойка тем же кварцевым песком с помощью той же машины 3С-2М. Для обеспечения задержки времени взрывов зарядов использовались пиротехнические реле. Инициирование магистральных линий ДШ проводилось электродетонаторами и устройством управления взрывом по радио ("Гром").

В процессе заряжания и перед массовым взрывом видимых показателей реакции Акватола Т-20Г с сульфидами не наблюдалось. Отказов не было. Качество дробления горной массы и ширина развала соответствовали проектным.

Использование: взрывные работы в горной промышленности и строительстве с использованием ГЛВВВ в породах любой степени обводненности, содержащих включения сульфидов. Сущность изобретения: перед размещением в скважине ГЛВВВ производят засыпку забоя скважины слоем дробленого материала, инертного по отношению к ГЛВВВ. В качестве дробленого материала предпочтительно использовать естественный кварцевый песок. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ заряжения нисходящих взрывных скважин горячельющимися водосодержащими взрывчатыми веществами, включающий размещение в скважине горячельющихся водосодержащих взрывчатых веществ, отличающийся тем, что перед размещением в скважине горячельющихся водосодержащих взрывчатых веществ производят засыпку забоя скважины слоем дробленого материала, инертного по отношению к горячельющимся водосодержащим взрывчатым веществам. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дробленого материала используют естественный кварцевый песок.