СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ НИСХОДЯЩИХ СКВАЖИН ВОДОСОДЕРЖАЩИМИ ВЗРЫВЧАТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК F42D1/08 

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно, - к взрывным работам, и может быть реализовано на открытых горных работах при заряжании нисходящих скважин водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВВ), имеющими твердую и жидкую фазы и приготовляемыми непосредственно на местах применения, например, ВВВ типа акватолов, ифзанитов, карботолов, эмульсионных составов с твердыми добавками и др.

Известен способ заряжания нисходящих скважин ВВВ, имеющими твердую и жидкую фазы, включающий заполнение заряжаемой части скважины ВВВ путем его подачи в устье скважины и последующего опускания по скважине под действием собственного веса /1/.

Недостатком способа является невозможность его применения при заряжании обводненных скважин из-за полного растворения входящей в состав ВВВ селитры. Так, при прохождении акватола Т-20Г или Т-20ГМ через столб воды даже при увеличенном содержании загустителя теряется до 40% селитры. В эмульсионных ВВВ селитра не вымывается водой, но способ также не может быть использован при заряжании обводненных скважин вследствие возможности образования водяных пазух или пробок ВВВ. Заряжание скважин возможно только с предварительным осушением, но эффективных установок для осушения не имеется. Кроме того, дополнительная машина на блоке усложняет технологию работ.

Известен способ заряжания нисходящих скважин водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВВ), имеющими твердую и жидкую фазы, включающий опускание на забой скважины зарядного шланга, заполнение заряжаемой части скважины ВВВ и подъем зарядного шланга по мере заполнения скважины ВВВ /2/.

При этом жидкую фазу - горячий загущенный раствор аммиачной селитры (АС) - готовят на стационарном пункте приготовления (СПП), снаряжают этим раствором смесительно-зарядные машины (СЗМ) типа "Акватол" и доставляют его на заряжаемый блок. Сюда же в зарядной машине (МЗ-ЗА) доставляют твердую фазу - тротил (гранулированный или чешуйчатый). Тротил по зарядному рукаву через объемный дозатор подают в смесительную емкость машин "Акватол", из которых после перемешивания в течение 15 минут приготовленное ВВВ подают по зарядному шлангу в скважины под столб воды.

Способ имеет следующие основные недостатки:
- высокая стоимость гранулированного или чешуйчатого тротила вынуждает предприятия уменьшать его количество в составе ВВВ до 8 - 10 мас.%, что снижает качество ВВВ;
- сложность конструкции применяемых СЗМ, зарядных машин, технологии работ, высокая стоимость этих машин, приготовления ВВВ и заряжания скважин;
- невозможность использования в качестве твердой фазы взрывчатых веществ (ВВ), допущенных только к ручному заряжанию.

Это снижает технико-экономические показатели способа.

Задачей изобретения является повышение технико-экономических показателей способа заряжания нисходящих скважин ВВВ, имеющими твердую и жидкую фазы.

При этом технический результат состоит в повышении качества ВВВ, упрощении конструкции применяемого оборудования и технологии работ, снижении стоимости приготовления ВВВ и заряжания скважин, а также расширении области применения ВВ, допущенных только к ручному заряжанию.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе заряжания нисходящих скважин водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВВ), имеющими твердую и жидкую фазы, включающем опускание на забой скважины зарядного шланга, заполнение заряжаемой части скважины ВВВ и подъем зарядного шланга по мере заполнения скважины ВВВ, в процессе заполнения скважины ВВВ твердую и жидкую фазы ВВВ подают в скважину раздельно, причем твердую фазу засыпают в пространство между стенками скважины и зарядным шлангом, а жидкую фазу подают через зарядный шланг.

В качестве твердой фазы используют сыпучие взрывчатые вещества на основе утилизированных боеприпасов.

При этом твердую фазу засыпают в пространство между стенками скважины и зарядным шлангом перед подачей в зарядный шланг жидкой фазы.

Кроме того, в качестве жидкой фазы используют горячий загущенный раствор окислителя разной степени загущения.

В качестве твердой фазы используют тротил - Y, а кроме этого вместо тротила - Y в качестве твердой фазы (сенсибилизатора или энергетической добавки) возможно использование других ВВ, например, также на основе утилизированных боеприпасов дибазитов, гранипоров, крошки смесевых твердых ракетных топлив, бездымных порохов и др.

В качестве жидкой фазы может быть применен не только горячий загущенный раствор АС, но и растворы других селитр (натриевой или калиевой) или смесей селитр. При этом раствор не обязательно должен быть горячим. Также возможно использование других жидких фаз, например, эмульсионных составов. В последнем случае твердой фазой может служить, например, гранулированная АС.

При значительном содержании в ВВВ твердой фазы (> 20 мас.%) или большой высоте колонки заряда часть твердой фазы может быть досыпана в пространство между стенками скважины и зарядным шлангом по мере его подъема и подачи жидкой фазы.

Указанный технический результат по второму варианту выполнения способа достигается тем, что в известном способе заряжания нисходящих скважин водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВВ), имеющими твердую и жидкую фазы, включающем заполнение заряжаемой части скважины ВВВ путем его подачи в устье скважины и последующего опускания по скважине под действием собственного веса, в процессе заполнения скважины ВВВ твердую и жидкую фазы ВВВ подают в скважину раздельно, чередуя порционную подачу твердой и жидкой фаз.

Приведенные выше существенные признаки обеспечивают достижение поставленной технической задачи, они все находятся в причинно-следственной связи с указанным техническим результатом.

Раздельная подача в скважину твердой и жидкой фаз по обоим вариантам позволяет значительно упростить процесс заряжания скважин ВВВ, а по первому варианту избежать смешивания жидкой и твердой фаз в СЗМ, а следовательно, упростить конструкцию СЗМ и повысить безопасность технологии работ. Это снижает стоимость приготовления ВВВ и заряжания скважин особенно по второму варианту. Засыпка твердой фазы в пространство между стенками скважины и зарядным шлангом по первому варианту относится к ручному заряжанию скважин, что при резком увеличении объема использования ВВВ местного приготовления обеспечивает существенное расширение области применения ВВ, допущенных только к ручному заряжанию. Среди таких ВВ имеются ВВ со взрывчатыми характеристиками, существенно превышающими характеристики традиционного тротила, в том числе и более дешевые, что повышает качество ВВВ и дополнительно снижает их стоимость. Подача по первому варианту по зарядному шлангу только жидкой фазы дополнительно упрощает конструкцию СЗМ с возможностью ее замены на просто зарядную машину, например, на базе автомашин для перевозки сжиженных газов.

Использование в качестве твердой фазы сыпучих ВВ на основе утилизированных боеприпасов, большинство из которых допущено только к ручному заряжанию расширяет область применения этих ВВ, сокращает дефицит в штатных водостойких и дорогих промышленных ВВ, уменьшает запасы устаревших боеприпасов, опасных для дальнейшего хранения и экологически вредных для уничтожения, дополнительно снижает стоимость приготовления и повышает качество ВВВ из-за дешевизны и высоких взрывчатых характеристик указанных ВВ.

Засыпка твердой фазы в скважину по второму варианту и в пространство между стенками скважины и зарядным шлангом по первому варианту перед подачей в зарядный шланг жидкой фазы обеспечивает при последующей подаче жидкой фазы по второму варианту и подаче жидкой фазы с одновременным подъемом зарядного шланга по первому варианту, вытеснение скважинной воды из межгранульного пространства твердой фазы, подъем частиц этой фазы по стволу скважины и равномерное смешивание и распределение жидкой и твердой фаз по всей длине заряжаемой части скважины с получением однородного ВВВ заданного качества.

Использование в качестве жидкой фазы горячего загущенного раствора окислителя позволяет использовать штатные составы ВВВ, например, акватол Т-20Г или Т-20ГМ с заменой гранулотола или чешуированного тротила на более дешевый тротил - Y, получаемый механическим дроблением утилизируемых зарядов, бездымных и ракетных порохов.

Пример осуществления
Способ поясняется примером заряжания нисходящих (вертикальных) скважин ВВВ, качественный и количественный состав компонентов которого полностью соответствует акватолу Т-20ГМ, мас.%:
Селитра аммиачная - 64,70 - 70,70
Тротил - 17,00 - 23,00
Вода - 7,00 - 9,00
Карбамид - 3,00 - 5,00
Загуститель - 0,20 - 0,30
Структурирующий агент (сверх 100%) - 0,01
В качестве загустителя применяют полиакриламид, структурируюшего агента - бихромат калия, а твердой фазы (тротил) - тротил - Y, получаемый механическим дроблением утилизируемых зарядов. Жидкая фаза представлена горячим загущенным раствором окислителя (АС), который готовят на СПП по известной утвержденной технологии. Для этого АС и карбамид растворяют в воде при температуре не выше 115^oC. Смесь непрерывно перемешивают до получения однородного раствора, после чего загружают загуститель. Также на СПП готовят водный раствор структурирующего агента.

Доставку загущенного раствора окислителя и раствора структурирующего агента на заряжаемый блок осуществляют с помощью зарядной машины упрощенного типа, имеющей теплоизолированную цистерну с отдельными емкостями для этих растворов, дозировочное устройство и зарядный шланг со шлангоизвлекателем. Твердую фазу - тротил - Y подвозят на блок со склада взрывчатых материалов в мешках доставочной автомашиной.

Заряжание скважин по первому варианту осуществляют следующим образом.

В скважину до ее забоя под столб воды опускают зарядный шланг. Затем в пространство между стенками скважины и зарядным шлангом вручную из мешков или из машины - бункера засыпают меньшую часть твердой фазы. На детонирующем шнуре опускают промежуточный детонатор и также вручную досыпают оставшуюся большую часть твердой фазы.

Подачу жидкой фазы (загущенного раствора окислителя) в скважину осуществляют раздельно через дозировочное устройство зарядной машины и зарядный шланг. При этом в загущенный раствор окислителя дозировано подают раствор структурирующего агента, причем температура готового раствора не должна превышать 85^oC. После заполнения скважины раствором на высоту 1,0...1,5 м включают шлангоизвлекатель на подъем зарядного шланга. По мере подъема зарядного шланга с одновременной подачей в него раствора окислителя происходит вытеснение скважинной воды из межгранульного пространства твердой фазы, подъем частиц этой фазы по стволу скважины и равномерное смешивание и распределение жидкой и твердой фаз по всей длине заряжаемой части скважины с получением ВВВ заданного качества.

После заполнения заряжаемой части скважины ВВВ зарядный шланг извлекают на поверхность и приступают к заряжанию следующей скважины. Забойку скважины не производят, т.к. такой является вытесненная в верхнюю часть скважины вода.

Заряжание скважин по второму варианту осуществляют следующим образом. В обводненную скважину вручную из мешков или из машины - бункера засыпают порцию твердой фазы, например, тротил - Y или дробленый бездымный порох. На детонирующем шнуре опускают вручную промежуточный детонатор. Затем осуществляют подачу порции жидкой фазы, например, загущенного раствора окислителя, который может быть подан вручную или через дозировочное устройство зарядной машины на устье скважины или на твердую фазу. При этом в загущенный раствор окислителя дозировочно подают раствор структурирующего агента, а температура готового раствора не должна превышать 85^oC. После подачи порции жидкой фазы ВВВ, осуществляют снова подачу порции твердой фазы и повторяют операции по заряжанию скважины вплоть до формирования необходимой массы заряда в заряжаемой скважине ВВВ. По мере заряжания скважины происходит вытеснение скважинной воды из межгранульного пространства твердой фазы, равномерное распределение твердой и жидкой фаз по всей длине заражаемой части скважины с получением ВВВ заданного качества.

Источники информации:
1. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом (взрывные технологии в промышленности), ч. II. Учебник для вузов, 3-е издание, переработанное и дополненное, М., Изд-во МГУ, 1994, с. 200 - 201.

2. Там же, с. 200 (прототип).

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам заряжания скважин. Отличительной особенностью предложенного способа заряжания является то, что при формировании заряда в скважине используют как обычные промышленные ВВ, так и утилизированные боеприпасы, не пригодные для механизированного заряжания. При использовании измельченных утилизированных боеприпасов на дно скважины предварительно опускают шланг подачи загущенного раствора окислителя, а затем в промежуток между шлангом и стенками скважины засыпается ВВ из машины-бункера на определенную высоту. После этого осуществляют по шлангу подачу загущенного окислителя и поднимают шланг, формируя заряд водосодержащего ВВ. При ручном заряжании порции измельченного утилизированного ВВ засыпают из мешков, а порции загущенного окислителя подают по зарядному шлангу на торец ВВ. Допустимо не поднимать зарядный шланг и засыпать порцию измельченного утилизированного боеприпаса. Изобретение обеспечивает повышение технико-экономических показателей способа заряжания. 2 с. и 11 з.п.ф-лы.

1. Способ заряжания нисходящих скважин водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВВ), имеющими твердую и жидкую фазы, включающий опускание на забой скважины зарядного шланга, заполнение заряжаемой части скважины ВВВ и подъем зарядного шланга по мере заполнения скважины ВВВ, отличающийся тем, что в процессе заполнения скважины ВВВ твердую и жидкую фазы ВВВ подают в скважину раздельно, причем твердую фазу засыпают в пространство между стенками скважины и зарядным шлангом, а жидкую фазу подают через зарядный шланг. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве твердой фазы используют сыпучие взрывчатые вещества на основе утилизированных боеприпасов. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что твердую фазу засыпают перед подачей в зарядный шланг жидкой фазы. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве жидкой фазы используют горячий загущенный раствор окислителя. 5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве твердой фазы используют тротил-У, дибазиты, гранипоры, или бездымные пороха, или твердые ракетные топлива. 6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве твердой фазы используют измельченные монозаряды смесевых ракетных топлив. 7. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве жидкой фазы используют горячие или холодные растворы натриевой или калиевой селитр, или смесей селитр. 8. Способ по любому из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что в качестве твердой фазы используют аммиачную селитру, при этом в качестве жидкой фазы применяют эмульсионный состав. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть твердой фазы досыпают в пространство между стенками скважины и зарядным шлангом по мере подъема последнего и подачи жидкой фазы. 10. Способ заряжания нисходящих скважин водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВВ), имеющими твердую и жидкую фазы, включающий заполнение заряжаемой части скважины ВВ путем его подачи в устье скважины и последующего опускания по скважине под действием собственного веса, отличающийся тем, что в процессе заполнения скважины ВВВ твердую и жидкую фазы ВВВ подают в скважину раздельно, чередуя порционную подачу твердой и жидкой фаз. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве твердой фазы используют сыпучие взрывчатые вещества на основе утилизированных боеприпасов. 12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что в качестве жидкой фазы используют горячий загущенный раствор окислителя. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что в качестве твердой фазы используют утилизированные боеприпасы: тротил-У, дибазиты, гранипоры, бездымные стрелковые или ракетные пороха.