СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ ОБВОДНЕННЫХ СКВАЖИН ВОДОСОДЕРЖАЩИМ ВЗРЫВЧАТЫМ ВЕЩЕСТВОМ Российский патент 2000 года по МПК F42D1/08 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для заряжания скважин водосодержащими взрывчатыми веществами при взрывной отбойке руд и пород, в том числе сульфидсодержащих, в трещиноватых и обводненных массивах.

При использовании водосодержащих взрывчатых веществ (ВВ) для заряжания скважин, стенки которых имеют трещины и/или проточные зоны, существует опасность растекания заряда по трещинам и нарушения структуры колонки заряда под действием проточной воды. Кроме того, при заряжании скважин в сульфидсодержащих массивах возможен поверхностный контакт сульфидных минералов с массой водосодержащего ВВ, имеющей повышенную температуру, что может привести к возникновению неконтролируемой экзотермической реакции, самопроизвольному возгоранию ВВ и взрыву. В связи с этим возникает проблема повышения надежности предохранения заряда водосодержащего ВВ от растекания по трещинам в стенках скважин, от вымывания под действием проточной воды и от возможного контакта с сульфидными минералами.

Известен способ заряжания обводненных скважин взрывчатым веществом (см. Барон В. Л. , Кантор В. Х. Техника и технология взрывных работ в США. М., Недра, 1989, с. 64), согласно которому обводненную скважину предварительно осушают с помощью насоса, опускают водоизолирующий полиэтиленовый рукав на дно забоя скважины, после чего осуществляют механизированную подачу в рукав гранулированного взрывчатого вещества.

Недостатком известного способа является его низкая производительность и высокие эксплутационные затраты, связанные с необходимостью предварительного осушения скважин, что затруднительно в случае наличия проточной воды. Данный способ неприменим для заряжания водосодержащего ВВ в обводненные скважины. При помещении груза, необходимого для опускания полиэтиленового рукава в скважину, внутри нижнего конца рукава образуется воздушная пробка, препятствующая опусканию рукава в скважину. Если груз расположен снаружи полиэтиленового рукава и последний опущен до дна скважины, то под действием гидростатического давления столба воды рукав сжимается, препятствуя введению в него зарядного шланга. Этого можно избежать при предварительном одевании полиэтиленового рукава на зарядный шланг. Тем не менее, во время заряжания водосодержащего ВВ и подъема зарядного шланга происходит обжатие зарядного шланга рукавом и обрыв последнего под весом ВВ.

Известен способ заряжания обводненных скважин водосодержащим взрывчатым веществом (см. патент США N 4 055 122, Н.кл. 102-023, 1976), включающий размещение в скважине, стенки которой имеют трещины, металлического кожуха, внутри которого устанавливают защитную оболочку в виде секций картонных труб, стенки которых скрепляют между собой, после чего извлекают металлический кожух из скважины и заполняют пространство внутри картонных секций водосодержащим взрывчатым веществом. Недостатком данного способа является его сложность и низкая производительность, что связано с необходимостью опускания и извлечения металлического кожуха из скважины, а также с установкой картонных секций и скреплением их стыков. Кроме того, способ характеризуется низкой надежностью из-за возможности размокания и разрушения картона при его длительном нахождении в обводненной скважине, что приводит к разрушению структуры заряда под действием проточной воды, растеканию заряда по трещинам и опасному взаимодействию его с сульфидсодержащей буровой мелочью, скапливающейся на дне скважин. Недостатком данного способа также является снижение полезного объема скважины, заполняемого горячельющимся водосодержащим ВВ за счет толщины картонных секций и извлекаемого металлического кожуха.

Наиболее близким к заявленному способу является способ заряжания обводненных скважин горячельющимся водосодержащим взрывчатым веществом (см. Сеинов Н. П, Валиев Б.С. Технология заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми взрывчатыми веществами. - в Сб. Взрывное дело N89/46, М.: Недра, 1986, с. 204-215), согласно которому в обводненную скважину на всю ее глубину опускают полиэтиленовый рукав, вставляют в него зарядный шланг, опуская его также до дна скважины, после чего по шлангу подают водосодержащее взрывчатое вещество. По мере формирования колонки заряда в направлении от дна к устью скважины зарядный шланг постепенно из нее извлекают. Детонатор обычно размещают в скважине перед опусканием рукава.

Основными недостатками известного способа являются относительно невысокая производительность, обусловленная трудоемкостью операции опускания полиэтиленового рукава в обводненную скважину на всю ее глубину и установки зарядного шланга в рукав, а также низкая надежность вследствие размягчения полиэтилена под воздействием повышенной температуры и повреждения рукава при соприкосновении с острыми краями стенок скважины и зарядным шлангом.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи повышения производительности и надежности предохранения заряда водосодержащего взрывчатого вещества от растекания по трещинам в стенках скважин и от вымывания его проточной водой при механизированном заряжании водосодержащего взрывчатого вещества в обводненные скважины, стенки которых имеют трещины и/или проточные зоны, а также на ограничение контакта заряда с сульфидными минералами.

Поставленная задача достигается тем, что в способе заряжания обводненных скважин водосодержащим взрывчатым веществом, включающем размещение в скважине защитной оболочки, детонатора и зарядного шланга и механизированную подачу по зарядному шлангу горячельющегося водосодержащего взрывчатого вещества, согласно изобретению, в качестве защитной оболочки используют воздухо-водопроницаемый рукав, который выполняют из материала, температурный предел применения которого не ниже температуры водосодержащего взрывчатого вещества.

Поставленная цель достигается также тем, что горячельющееся водосодержащее взрывчатое вещество имеет температуру 60-90^oC.

На решение поставленной задачи направлено то, что рукав выполнен из материала, обеспечивающего проницаемость через 1 дм² его поверхности 0,5 -10,0 л воды в минуту.

Решению поставленной задачи способствует то, что рукав выполнен из одно- или многослойного синтетического или натурального тканого или плетеного материала или синтетического пленочного перфорированного материала. В качестве синтетического материала используют материал, температурный предел применения которого не ниже температуры водосодержащего взрывчатого вещества (60-90^oC), например полипропилен, асбовинил, поливинилхлорид или полиэтилен с температурным пределом применения 140-150^oC, 110-120^oC, 60^oC, 80-110^oC соответственно (см. Воробьева Г.А Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. М., Химия, 1975, с.148-149).

Решению поставленной задачи способствует и то, что в качестве натурального материала могут быть использованы фильтровальные ткани миткаль, бельтинг и др. , имеющие достаточную термостойкость и механическую прочность, чтобы исключить повреждение рукава при его опускании в скважину и при перекачивании водосодержащего ВВ.

Сущность изобретения заключается в том, что в скважине размещают воздухо-водопроницаемый рукав, выполненный из синтетического или натурального тканого или плетеного материала или синтетического пленочного перфорированного материала, имеющего проницаемость воды через 1 дм² его поверхности 0,5-10,0 л в минуту. Рукава из синтетического и натурального материалов должны обладать достаточной механической прочностью, чтобы исключить повреждение рукава в процессе его опускания в скважину и при перекачивании водосодержащего ВВ, а рукав из синтетического материала должен иметь температурный предел применения не ниже температуры заряжания водосодержащего ВВ. При опускании такого рукава в обводненную скважину вода под действием гидростатического давления постепенно проникает через поры материала внутрь рукава, вытесняя воздух, что приводит к выравниванию давления вне и внутри рукава. Поскольку сжимания (схлопывания) рукава не происходит, зарядный шланг свободно проникает в рукав. При охлаждении водосодержащего ВВ в процессе заряжания и нахождения в скважине происходит его кристаллизация с образованием твердых частиц, которые изнутри забивают поры материала рукава. В результате этого образуется сплошная изолирующая оболочка, предохраняющая заряд от растекания по трещинам, от действия воды, в том числе и проточной, и от контакта с сульфидными минералами. При последующем перекачивании по зарядному шлангу водосодержащего ВВ вода вытесняется из рукава в направлении устья скважины. Для подрыва ВВ в скважине устанавливают детонатор до или после размещения рукава.

При наличии трещин и/или проточной зоны в нижней части скважины подачу водосодержащего ВВ можно вести в рукав, длина которого меньше глубины скважины, при этом зарядный шланг перед его опусканием в скважину заправляют в рукав.

Использование воздухо-водопроницаемого рукава, выполненного из материала, имеющего проницаемость воды через 1 дм² его поверхности 0,5 - 10,0 л в минуту, обеспечивает быстрое заполнение рукава водой с выравниванием гидростатического давления внутри и вне его, что создает условия для погружения рукава на дно скважины. При этом обеспечивается возможность беспрепятственного введения в рукав зарядного шланга на всю глубину скважины. При проницаемости 1 дм² материала рукава менее 0,5 л в минуту затрудняется заполнение рукава водой, что затрудняет погружение рукава в скважину и усложняет введение в рукав зарядного шланга. При величине проницаемости 1 дм² материала рукава более 10 л воды в минуту значительно возрастают потери водосодержащего ВВ, за счет вымывания его водой из рукава.

Использование водосодержащего ВВ с температурой 60 - 90^oC позволяет ускорить его кристаллизацию при подаче в рукав и снизить потери от вымывания ВВ из рукава водой.

Выполнение рукава из синтетического материала, температурный предел применения которого ниже температуры заряжания водосодержащего ВВ, может привести к нарушению целостности рукава и даже его обрыву, что снижает надежность предохранения заряда от растекания по трещинам, от вымывания проточной водой и от контакта с сульфидными минералами.

Сущность предлагаемого способа и достигаемые результаты более наглядно могут быть проиллюстрированы следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. Рукава из плетеного полипропилена, имеющего водопроницаемость 1,5-3 л/мин на 1 дм² и температурный предел применения 140-150^oC, длиной 19 м с грузом весом 1 кг размещают в 10 предварительно снабженных детонатором скважинах диаметром 250 мм и глубиной 18 м с уровнем воды 9-15 м, пробуренных в породном блоке, который характеризуется умеренной трещиноватостью и наличием проточной воды. В каждый рукав поочередно вводят эластичный зарядный шланг и перекачивают по нему по 960 кг горячельющегося водосодержащего взрывчатого вещества типа акватол состава, мас.%: водный раствор загустителя - 9; аммиачная селитра - 71, тротил - 20, имеющего температуру 84^oC. По окончании заряжания замеряют высоту заряда в каждой скважине. Замеры повторяют через 2 суток нахождения зарядов в скважинах. Расчетная высота заряда при линейной плотности заряжания 80 кг/м составляет 12 м. Результаты замеров приведены в Таблице 1.

Массовый взрыв скважин производят на 3-и сутки с момента заряжания. Заряды во всех скважинах детонируют полностью.

Пример 2. Процесс ведут согласно Примеру 1. Отличие заключается в том, что заряжание ведут акватолом, имеющим температуру 90^oC, в рукава из асбовиниловой ткани (водопроницаемость 9-10 л/мин на 1 дм², температурный предел применения 110-120^oC), уровень воды в скважинах составляет 0-3 м, а заряжаемый блок характеризуется сильной трещиноватостью при отсутствии проточной воды. Результаты замеров приведены в Таблице 2.

В скважинах NN 4,7,9 наблюдалось некоторое снижение колонки заряда из-за повышенной водопроницаемости ткани. Однако при производстве массового взрыва заряды во всех скважинах детонируют полностью.

Пример 3. Процесс ведут согласно Примеру 1. Однако заряжание акватолом ведут в рукава, изготовленные из хлопчатобумажной тканой фильтромиткали (водопроницаемость 2 - 3 л/мин на 1 дм²). Результаты замеров приведены в Таблице 3.

При производстве массового взрыва заряды во всех скважинах полностью детонируют.

Пример 4. Процесс ведут согласно Примеру 1, за исключением того, что заряжание акватолом ведут в рукава длиной 2-4 м, предварительно надетые на зарядный шланг. Уровень проточной воды в скважинах составляет 1-3 м. Результаты замеров приведены в Таблице 4.

При производстве массового взрыва заряды во всех скважинах детонируют полностью.

Пример 5. Процесс осуществляют согласно Примеру 1, однако заряжание ведут в рукава из поливинилхлоридной ткани (водопроницаемость 5-6 л/мин на 1 дм², температурный предел применения 60^oC). Для заряжания используют водоэмульсионное взрывчатое вещество Порэмит-1A состава, мас. %: вода - 17; аммиачная селитра - 76, эмульгатор - 2, масло индустриальное - 5, имеющее температуру 60^oC. Результаты замеров приведены в Таблице 5.

При производстве массового взрыва заряды во всех скважинах детонируют полностью.

Пример 6. Процесс ведут по Примеру 1, однако заряжание акватолом ведут в рукава из пленки полиэтилена низкого давления, перфорированной отверстиями диаметром 1 мм с шагом перфорации 1 см (100 отверстий на 1 дм², водопроницаемость 0,5 - 1 л/мин на 1 дм², температурный предел применения 100-110^oC). Результаты замеров приведены в Таблице 6.

При производстве массового взрыва заряды во всех скважинах детонируют полностью.

В Примерах 7-11 процесс ведут с использованием запредельных значений параметров и признаков, отличных от заявленных.

Пример 7. Процесс осуществляют согласно Примеру 5, за исключением того, что рукава выполнены из пленки полиэтилена высокого давления (температурный предел применения 80-100^oC), а заряжание ведут акватолом, имеющим температуру 84^oC. Результаты замеров приведены в Таблице 7.

Уменьшение высоты заряда в скважинах N N 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9 по сравнению с расчетной (12 м) объясняется повреждением оболочек полиэтиленовых рукавов при перекачивании водосодержащего ВВ, имеющего температуру 84^oC, и, как следствие - частичным растеканием заряда по трещинам и вымыванием проточной водой. При заряжании скважины N 5 произошел обрыв рукава. Скважины N N 2, 3, 5, 9 дозаряжают штатными ВВ. При производстве массового взрыва заряды в скважине N 6 произошел отказ, связанный с вымыванием нижней части заряда.

Пример 8. Процесс ведут согласно Примеру 1. Однако заряжание акватолом ведут в рукава, изготовленные из хлопчатобумажного тканого фильтро-бельтинга (водопроницаемость 0,07 - 0,1 л/мин на 1 дм²). Опускание зарядного шланга в рукав по достижении полутора метра ниже уровня воды прекращают из-за невозможности дальнейшего опускания шланга по причине сжатия рукава под действием гидростатического давления столба воды.

Пример 9. Процесс осуществляют согласно Примеру 1, однако для заряжания используют водосодержащее взрывчатое вещество ифзанит Т- 20 состава, мас.%: водный 64%-ный раствор аммиачной селитры - 40, аммиачная селитра - 40, тротил - 20, имеющее температуру 20^oC. Результаты замеров приведены в Таблице 8.

Уменьшение высоты заряда в скважинах N N 3, 5, 10 по сравнению с расчетной (12 м) объясняется низкой температурой ВВ и его долгой кристаллизацией. Скважины с уменьшенным зарядом дозаряжают штатными ВВ. При производстве массового взрыва заряды во всех скважинах детонируют полностью.

Пример 10. Процесс ведут согласно Примеру 1. Однако заряжание акватолом ведут в рукава, изготовленные из стеклоткани (водопроницаемость 12 л/мин на 1 дм²). Результаты замеров приведены в Таблице 9.

Уменьшение высоты заряда в скважинах N N 1, 5, 6, 8, 9 по сравнению с расчетной (12 м) объясняется высокой водопроницаемостью стеклоткани. Скважины с уменьшенным зарядом дозаряжают штатными ВВ. При производстве массового взрыва заряды во всех скважинах детонируют полностью.

Пример 11. Рукав из сплошной пленки полиэтилена длиной 19 м предварительно надевают на зарядный шланг, размещают в скважине диаметром 250 мм и глубиной 18 м с уровнем воды 12 м, пробуренной в породном блоке, который характеризуется наличием проточной воды. В рукав закачивают со дна водосодержащее взрывчатое вещество типа акватол с температурой 84^oC. После закачки 100 кг ВВ и подъема зарядного шланга происходит обрыв полиэтиленового рукава. Заряжание прекращают.

Пример 12 (по прототипу). К рукаву из сплошной пленки полиэтилена (водопроницаемость 0 л/мин на 1 дм²) длиной 19 м, привязывают усиленный груз (3 кг). Размещают рукав в скважине диаметром 250 мм и глубиной 18 м с уровнем воды - 12 м, пробуренной в породном блоке, который характеризуется наличием проточной воды. После размещения рукава в скважине в него опускают зарядный шланг. Опускание зарядного шланга в рукав по достижении одного метра ниже уровня воды прекращают из-за невозможности дальнейшего опускания шланга по причине сжатия полиэтиленового рукава под действием гидростатического давления столба воды.

Как следует из приведенных Примеров, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить производительность и надежность предохранения заряда от растекания по трещинам в стенках скважин, а также от вымывания его водой при механизированном заряжании водосодержащего взрывчатого вещества в обводненные скважины. Воздухо-водопроницаемый защитный рукав способствует облегченному введению в него зарядного шланга без обрывов и нарушения сплошности рукава, гарантируя тем самым высокую безопасность работ при взрывной отбойке сульфидсодержащих руд и пород.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может использовано для заряжания скважин водосодержащими взрывчатыми веществами при взрывной отбойке руд и пород, в том числе сульфидсодержащих, преимущественно в трещиноватых и обводненных массивах. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве защитного рукава используют воздухо-водопроницаемый рукав, выполненный из материала, обеспечивающего проницаемость через 1 дм² его поверхности 0,5 - 10,0 л воды в минуту, в который закачивают водосодержащее взрывчатое вещество, имеющее температуру 60 - 90^oC. Рукав выполняют из синтетического тканого, плетеного или перфорированного пленочного материала, температурный предел применения которого не ниже температуры водосодержащего взрывчатого вещества, или из натурального тканого или пленочного материала. Достигаемый результат заключается в повышении производительности и надежности предохранения заряда от растекания по трещинам в стенках скважин, а также от вымывания заряда проточной водой при механизированном заряжании водосодержащего взрывчатого вещества в обводненные скважины. Воздухо-водопроницаемый защитный рукав способствует облегченному введению в него зарядного шланга без обрывов и нарушения сплошности рукава, гарантируя тем самым высокую безопасность работ при взрывной отбойке сульфидсодержащих руд и пород. 4 з.п.ф-лы, 9 табл.

1. Способ заряжания обводненных скважин водосодержащим взрывчатым веществом, включающий размещение в скважине защитного рукава, детонатора и зарядного шланга и механизированную подачу по зарядному шлангу горячельющегося водосодержащего взрывчатого вещества, отличающийся тем, что в качестве защитного рукава используют воздухо-водопроницаемый рукав, который выполняют из материала, температурный предел применения которого не ниже температуры водосодержащего взрывчатого вещества. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячельющееся водосодержащее взрывчатое вещество имеет температуру 60 - 90^oC. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рукав выполнен из материала, обеспечивающего проницаемость через 1 дм² его поверхности 0,5 - 10,0 л воды в 1 мин. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что рукав выполнен из синтетического тканого, плетеного материала или перфорированного пленочного материала. 5. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что рукав выполнен из натурального тканого или плетеного материала.