СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ СКВАЖИН Российский патент 1999 года по МПК F42D1/08 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для заряжания вертикальных скважин, пробуренных в обводненных или вечномерзлых породах, составами неводоустойчивых взрывчатых веществ (ВВ) при открытой разработке полезных ископаемых.

Известная гидроизоляция скважинного заряда ВВ рукавом из полиэтиленовой пленки неприменима при отрицательных температурах из-за потери эластичности и разрушения пленки при ее деформации.

Прототипом изобретения является предназначенная для отрицательных температур водонепроницаемая оболочка, выполненная в виде цилиндрической гильзы из оклеенных между собой слоев плотной бумаги, причем наружная поверхность гильзы пропитана водоотталкивающей смесью, а донная часть выполнена в виде металлического колпака [1].

Недостатки прототипа: для данной цели пригодна лишь прочная крафт-целлюлозная бумага, а для заряжания скважин глубиной от 15 до 40 м такая "гильза" должна быть свернута в рулон, что для многослойной бумажной оболочки из грубой ("мешочной") бумаги затруднительно;
- при свертывании цилиндрической оболочки в рулон она будет превращена в сплющенную ленту шириной, равной половине длины окружности скважины - в 1,57 раз больше ее диаметра, причем жесткость такой бумажной ленты будет увеличена из-за удвоения числа слоев при дублировании стенок оболочки; очевидны трудности опускания в скважину такой ленты и сомнительна сама возможность последующей загрузки ВВ в такую оболочку - в отличие от эластичного рукава из полиэтиленовой пленки;
- диаметр эластичного рукава из полиэтилена на 3-5% больше диаметра скважины, благодаря чему рукав плотно прилегает к поверхности скважины, что обеспечивает целостность пленки с исключением ее прорывов; чтобы достичь аналогичного контакта бумажной гильзы со стенками скважины, все слои бумажной оболочки должны быть гофрированы, но в гофрированном виде бумажная оболочка совершенно не может быть свернута в рулон;
- чтобы беспрепятственно дослать бумажную оболочку до забоя скважины, металлический колпак в ее донной части, предусмотренный патентом для герметичности, должен быть меньше диаметра скважины на 20% при диаметре бумажной оболочки, заполненной ВВ, равном диаметру скважины; под давлением столба ВВ бумажная оболочка в конусном переходе к металлическому колпаку будет прорвана и герметичность гидроизоляции будет нарушена в наиболее важной части скважины - в ее призабойной зоне.

Целью изобретения является исключение изложенных недостатков.

Для достижения поставленной цели над скважиной после ее осушения размещают две катушки с лентой из водонепроницаемой бумаги или эквивалентного пленочного материала шириной, превышающей половину длины окружности скважины, и длиной, превышающей удвоенную глубину заряжаемой скважины на высоту размещения катушек над ее устьем, ленту протягивают через воронку, направляющую ленту по двум сторонам скважины с дублированием ее краев концентричной укладки, на прогиб ленты, протянутой через воронку, помещают груз, под действием которого лента опускается в режиме свободного падения до забоя скважины, после чего скважину заряжают ВВ, средствами его инициирования и производят забойку.

В качестве груза используют бумажную гильзу с гидрофобизатором - глиной, смесью бурового штыба с лигносульфонатом, технической натрийкарбоксиметилцеллюлозой и эквивалентными материалами. Вместо перечисленных материалов может быть использован порошкообразный аммонит N 6ЖВ. Диаметр гильзы с гидрофобизатором не должен превышать 70% от диаметра скважины.

Схема способа представлена на фиг. 1 и 2, где приняты следующие обозначения; 1 - скважина, 2 - катушки, 3 - лента из водонепроницаемой бумаги или эквивалентного пленочного материала, 4 - воронка, ее направляющие в конусной части, формирующие из лент цилиндр на поверхности скважины с дублированием краев ленты, представлены на фиг.2.

Пример применения способа.

При диаметре скважины 214 мм половина ее окружности составит 336 мм. При избытке 15-25% ширина ленты составит 400 и 450 мм соответственно, на 64 и 114 мм соответственно больше половины окружности скважины, т.е. по 32-56 мм на одну сторону, и в тех же пределах будет ширина сдублированных краев ленты на поверхности скважины.

Бумажную ленту 3 такой ширины наматывают на две катушки 2 поровну на каждую катушку, из расчета удвоенной глубины скважины 1 с избытком, соответствующим высоте размещения катушек над ее устьем.

Ленту 3 протягивают через воронку 4 и на прогиб ленты помещают груз, состоящий из гидрофобизатора в бумажной гильзе. Гидрофобизатор - глинопорошок или пластичная глина с водой, буровой штыб с 2-5% лигносульфоната, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и других веществ, набухающих в воде с образованием желатины.

Масса груза для опускания ленты из бумаги - 5-6 кг (полведра). Если лента из полиэтиленовой пленки - достаточен груз массой 2-3 кг (одна лопата бурового штыба).

Особенность ленты из крафт-целлюлозной бумаги - обладая упругостью формы, плоская лента 3, выходящая из воронки 4 в виде желоба, облегает цилиндрическую поверхность скважины, поэтому движение ленты сопровождается трением, для преодоления которого требуется груз увеличенной массы.

Края бумажной ленты обминают вокруг гильзы с гидрофобизатором и фиксируют в прижатом положении кольцевой резинкой или нитью низкой прочности - из расчета их разрыва при ударе груза о забой скважины. Изложенное необходимо для исключения торможения краями бумажной ленты ее движения под действием груза в режиме падения. Для ленты из полиэтилена фиксации ее краев вокруг груза не потребуется вследствие эластичности полимерной пленки.

Подготовленное таким образом устройство, состоящее из двух катушек 2 и ленты 3, продетой через воронку 4 и с грузом-гидрофобизатором, устанавливают над скважиной немедленно после ее осушения, катушки освобождают от блокатора вращения храпового механизма, и лента под действием груза сматывается с катушек, размещаясь на стенках скважины.

Немедленно после удара груза о забой скважины, определяемого по прекращению вращения катушек 2, приводят в действие машину для заряжания вертикальных скважин гранулированными или льющимися ВВ, одновременно с заряжанием, размещая в заряде средства его инициирования. После окончания заряжания скважины ВВ концы ленты 3 освобождают от катушек 2, катушки 2 и воронку 3 убирают и производят забойку скважины.

Заряд ВВ прижимает к поверхности скважины оболочку из водонепроницаемой бумаги, создавая плотный контакт концентрично размещенных краев лент с исключением проникновения воды в заряд по образующей оболочки.

У забоя скважины нет такого плотного контакта ленты, - торцевая часть бумажной ленты смята. Но торцевая часть заряда ВВ защищена гидрофобизатором, который при ударе о забой скважины распространяется на все сечение скважины с гидроизоляцией незащищенных бумагой мест.

Организация производства: для заряжания скважин заготавливают десятки сменных катушек с намотанной лентой. Оси сменных катушек вставляют во втулки с подшипниками двух барабанов, установленных на общей раме. Барабаны снабжены храповыми механизмами для блокирования вращения катушек с лентой. На блоке с заряжаемыми скважинами должно быть несколько таких переносных устройств.

Основные преимущества способа: экономичность - стоимость ленты из технической бумаги с битумированной поверхностью меньше, чем рукав из полиэтилена, возможность применения при отрицательных температурах, простота конструкции применяемого оборудования, легкость обращения с ним.

Ограничения: в скважинах с проточной водой с водопритоком до 25 л/мин применение способа заряжания может вызвать затруднения: время на удаление оборудования для осушения скважин, на установку катушек с лентой и воронкой и опускание ленты с грузом даже в режиме свободного падения может оказаться достаточным для образования в скважине столба воды, опередившего удар лент с грузом гидрофобизатора о забой скважины.

Источник информации
1. РФ, патент, 2058012, F 42 D 1/08, 1993. БИ N 10, 1996.

Назначение: заряжание обводненных скважин взрывчатым веществом (ВВ) при открытой разработке полезных ископаемых. Сущность изобретения: после осушения скважины ее поверхность гидроизолируют оболочкой, получаемой из ленты водонепроницаемой бумаги, сматываемой одновременно с двух катушек, установленных по обеим сторонам скважины, концентрично расположенные направляющие воронки направляют ленту по двум сторонам скважины в виде полуцилиндров, перекрывающих ее поверхность с наложением краев ленты благодаря тому, что ширина ленты превосходит половину длины окружности заряжаемой скважины. После образования водонепроницаемой оболочки скважину заряжают ВВ. Технической задачей данного изобретения является повышение надежности и безопасности заряжания скважин. 2 ил.

Способ заряжания скважин взрывчатым веществом, включающий удаление воды из скважины и гидроизоляцию заряда оболочкой из водонепроницаемой бумаги, отличающийся тем, что над скважиной после ее осушения размещают две катушки с лентой из водонепроницаемой бумаги или эквивалентного пленочного материала шириной, превышающей половину длины окружности скважины, и длиной, превышающей удвоенную глубину заряжаемой скважины на высоту размещения катушек над ее устьем, ленту протягивают через воронку, направляют ленту по двум сторонам скважины с дублированием ее краев в размере избыточной ширины, на прогиб ленты, протянутой через воронку, помещают гидрофобизатор в гильзе, служащий грузом, под действием которого лента опускается в режиме свободного падения до забоя вертикальной скважины, при этом гильза разрушается и гидрофобизатор порошкообразной или пластичной консистенции заполняет призабойную часть скважины на все ее сечение, после чего скважину заряжают взрывчатым веществом, размещают в заряде средства его инициирования, концы ленты освобождают от катушек и производят забойку.