СПОСОБ ВЕДЕНИЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК F42D3/04 F42D1/08 

Изобретение относится к области ведения буровзрывных работ в промышленности и строительстве и может найти применение при заряжании промышленными взрывчатыми веществами скважин любой степени обводненности.

Одним из путей повышения эффективности буровзрывных работ является применение патронированных зарядов из неводостойких взрывчатых веществ при заряжании обводненных скважин, что позволяет использовать дешевые аммиачно-селитренные взрывчатые вещества.

Известен способ формирования скважинного заряда, заключающийся в том, что аммиачную селитру помещают в патроны из водонепроницаемой оболочки диаметром меньше диаметра скважины, а при подаче патронов в обводненную скважину в них вводится 1-10% жидкости, объем между стенками скважины и аммиачной селитрой заполняется 18-70% тротила [1]. Недостатком указанного способа формирования скважинного заряда является высокий расход дорогостоящего тротила.

Известен способ формирования скважинного заряда, включающий патронирование взрывчатого вещества в двухслойные оболочки, внутренний слой которых выполнен из водонепроницаемого эластичного материала, подачу патронов из промышленных взрывчатых веществ с плотностью менее 1000 кг/м³ в скважину через столб воды с приложением на патроны для их потопления нагрузки со стороны устья скважины путем размещения над опускаемым патроном выше уровня столба воды очередного патрона [2]. Недостатком этого способа является сложность и длительность процесса заряжания, особенно скважин большой степени обводненности.

Известен способ формирования скважинного заряда, включающий заполнение скважины патронами из взрывчатой смеси с плотностью более 1000 кг/м³, выполненных из двухслойной оболочки, состоящей из внутренней оболочки из водонепроницаемого полимерного материала диаметром больше диаметра скважины и наружной оболочки из полимерного водопроницаемого материала или бумаги диаметром, равным 0,7-0,8 диаметра скважин, с перфорацией по ее образующей [3], принятый авторами за прототип.

Недостатком способа-прототипа является сложность обеспечения герметичности патронов, особенно в месте их клипсования, полноты детонации их, что приводит к отказам в работе скважинных зарядов, ограниченность использования взрывчатых веществ - только с плотностью более 1000 кг/м³.

При использовании патронов из неводоустойчивых взрывчатых веществ в водостойких полимерных оболочках необходимо, чтобы они сохраняли свою герметичность (целостность оболочки) не только при хранении, транспортировании, но и при заряжании скважин. При нарушении герметичности патрона неводоустойчивый компонент растворяется в скважинной воде, а в скважинах с проточной водой вымывается и уносится с проточной водой, при этом происходит усадка патрона, снижается чувствительность взрывчатого вещества к детонационному импульсу, патроны взрывчатого вещества теряют способность к передаче детонации между собой, что приводит к прерыванию детонационного процесса скважинного заряда или отказу детонации.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности ведения буровзрывных работ за счет обеспечения работоспособности зарядов при частично нарушенной герметичности патронов, обеспечения нормального детонационного процесса при инициировании, сохранении полноты детонации скважинного заряда, расширения ассортимента используемых взрывчатых веществ, возможности использования неводостойких взрывчатые вещества с плотностью менее 1000 кг/м³ для заряжания обводненных скважин, снижения стоимости работ.

Техническая задача была решена разработкой способа ведения буровзрывных работ и его варианта, включающего бурение скважин, заряжание их патронами взрывчатого вещества в полимерных оболочках, установку боевиков, забойку инертным материалом и инициирование, в котором

- вариант 1 - для патронов, взрывчатые вещества которых имеют плотность более 1000 кг/м³ и способны детонировать от боевика и передавать детонацию от патрона к патрону - каждый патрон состоит из нескольких цилиндрических элементов взрывчатого вещества, изготовленных одинаковой высоты из единого одно- или многослойного водонепроницаемого полимерного рукава путем пережима его с длиной участка рукава между цилиндрическими элементами не менее одного диаметра рукава, с герметично заделанными торцами, например, путем клипсования, собранных по высоте в пучок и помещенных в полимерную водопроницаемую оболочку, торцы которой собраны в «чуб» и заклипсованы;

- вариант 2 - для патронов, взрывчатые вещества которых способны детонировать от боевика, но не способны передать детонацию от патрона к патрону; каждый патрон состоит из нескольких цилиндрических элементов взрывчатого вещества разных диаметров, изготовленных одинаковой высоты из единого одно- или многослойных полимерных рукавов разных диаметров путем пережима их с длиной участка рукава между цилиндрическими элементами не менее одного диаметра рукава большего диаметра, с герметично заклипсованными торцами, собранных по высоте в пучок и помещенных в полимерную водопроницаемую оболочку, торцы которой собраны в «чуб» и заклипсованы; при этом оболочки цилиндрических элементов большего диаметра изготовлены из водонепроницаемого полимерного материала, а оболочки цилиндрических элементов диаметром, равным диаметру вписанной окружности, образованной цилиндрическими элементами большего диаметра, изготовлены из водонепроницаемого или водопроницаемого полимерного материала и размещены в центральном канале между цилиндрическими элементами большего диаметра или в центральном канале между цилиндрическими элементами большего диаметра и по их периферии, или по периферии цилиндрических элементов большего диаметра таким образом, что они соприкасаются с ними по высоте.

Скважинные заряды одинакового диаметра, но состоящие из патронов, цилиндрические элементы которых отличаются по диаметру, имеют большую плотность заряжания, большую энергоемкость, чем заряды, сформированные из патронов, состоящих из цилиндрических элементов одного диаметра.

Цилиндрические элементы патрона разных диаметров изготавливаются как из одного и того же взрывчатого вещества, так и из различных взрывчатых веществ. При сборке патрона из четного числа цилиндрических элементов оба конца рукава могут быть собраны вместе в один «чуб»и загерметизированы одной клипсой.

Цилиндрические элементы малого диаметра, способные детонировать от боевика и передавать инициирующий импульс цилиндрическим элементам большего диаметра, выполняют роль дополнительных инициаторов детонации; они могут выбираться из числа водоустойчивых или неводоустойчивых взрывчатых веществ и соответственно они размещаются в водопроницаемых или водонепроницаемых полимерных рукавах. Дополнительные инициаторы детонации в виде цилиндрических элементов стимулируют образование инициирующего импульса взрывчатого вещества патрона, достаточного для возбуждения и поддержания устойчивого детонационного процесса скважинного заряда. Скважинный заряд, содержащий инициаторы детонации, расположенные по длине заряда и имеющие скорость детонации выше, чем у остальных элементов, работает в режиме пересжатой детонации.

Преимущества заявляемого способа ведения буровзрывных работ и его вариантов:

- высокая работоспособность скважинного заряда, так как даже при нарушении герметичности одного из цилиндрических элементов (прокол, негерметичность торца рукава) остальные цилиндрические элементы сохраняют свою герметичность, а значит и работоспособность. Кроме того, при попадании воды в один из цилиндрических элементов патрон в целом не теряет своей устойчивости, не происходит усадки скважинного заряда, тем самым предотвращается обрыв детонирующего шнура или волновода неэлектрической системы инициирования взрывчатых веществ, соединенного с промежуточным детонатором;

- снижение стоимости буровзрывных работ за счет использования дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ;

а для варианта 2 дополнительно

- обеспечение надежности работы скважинного заряда даже при использовании малочувствительных к детонационному импульсу взрывчатых веществ за счет размещения дополнительных инициаторов детонации, обеспечивающих устойчивый детонационный процесс скважинного заряда; скважинный заряд в целом в этом случае работает в режиме пересжатой детонации со скоростями детонации, превышающими значения их при стационарном режиме;

- использование для заполнения патронов взрывчатых веществ с плотностью менее 1000 кг/м³; потопляемость таких патронов обеспечивается за счет комбинации цилиндрических элементов разного диаметра, цилиндрические элементы меньшего диаметра изготавливаются из взрывчатых веществ с плотностью более 1000 кг/м³;

- использование малочувствительных к детонационному импульсу взрывчатых веществ за счет размещения в патроне дополнительных инициаторов детонации.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-3.

Фиг.1 - вид патрона по варианту 1.

Фиг.2 - вид патрона по варианту 2.

Фиг.3 - вид патрона по варианту 2 при различном расположении цилиндрических элементов в патроне:

- а, б) цилиндрические элементы разных диаметров выполнены из одного взрывчатого вещества;

- в, г) цилиндрические элементы разных диаметров выполнены из разных взрывчатых веществ.

Патрон по варианту 1 (фиг.1) состоит из цилиндрических элементов 1 в одно- или многослойном водонепроницаемом полимерном рукаве 2, собранных по высоте в плотный пучок и помещенных в водопроницаемую полимерную оболочку 3, торцы которой собраны в «чуб» 4 и заклипсованы клипсой 5. Цилиндрические элементы 1 изготавливаются одинаковой высоты из единого одно- или многослойного полимерного рукава 2 путем порционной подачи взрывчатого вещества 6 в рукав и пережима его 7 с длиной рукава 8 между цилиндрическими элементами 1 не менее одного диаметра рукава. Пережим рукава для образования одного цилиндрического элемента осуществляют клипсой или другим способом. Концы рукава заделываются герметично клипсованием или другим способом. При сборке патрона из четного числа цилиндрических элементов концы рукава могут быть собраны вместе в один «чуб» и заклипсованы одной клипсой 9. Патрон оснащен петлей 10 для подачи его в скважину.

Патрон по варианту 2 (фиг.2, 3) состоит из цилиндрических элементов 1, 11 разных диаметров в одно- или многослойных полимерных рукавах 2, 12 разных диаметров, которые собраны по высоте в плотный пучок и помещены в водопроницаемую полимерную оболочку 3, торцы которой собраны в «чуб» 4 и заклипсованы клипсой 5. Цилиндрические элементы 1, 11 изготавливаются одинаковой высоты в единых одно- или многослойных полимерных рукавов 2, 12 путем порционной подачи взрывчатых веществ 6, 13 и пережима 7, 14 с длиной рукавов 8 между цилиндрическими элементами не менее одного диаметра рукава большего диаметра. Пережим рукава для образования одного цилиндрического элемента осуществляют клипсой или другим способом. Концы рукава заделываются герметично клипсованием или другим способом. При сборке патрона из четного числа цилиндрических элементов концы рукава могут быть собраны вместе в один «чуб» и заклипсованы одной клипсой 9, 15. В центральном канале патрона, образованного цилиндрическими элементами 1 большего диаметра, и по периферии цилиндрических элементов 1 в свободном объеме между ними и оболочкой патрона 3 размещены цилиндрические элементы 11 меньшего диаметра. Цилиндрические элементы 1 выполнены из водонепроницаемого полимерного рукава 2, а цилиндрические элементы 11 - из водонепроницаемого или водопроницаемого рукавов 12. Цилиндрические элементы 1, 11 могут быть изготовлены из одинаковых 6 или разных 6, 13 взрывчатых веществ (фиг.3а, 3б, 3в, 3г).

Процесс заряжания скважин и формирование колонки скважинного заряда состоит в следующем: патроны последовательно опускают в скважину до образования колонки взрывчатого вещества требуемой высоты. В процессе заряжания скважин в заданном месте заряда на стыке двух патронов устанавливается известным способом боевик, состоящий из промежуточного детонатора и средств инициирования. Производят забойку верхней незаряженной части скважины инертным сыпучим материалом и оставляют ее заполненной внутрискважинной водой. Патроны перемещаются в скважине через столб воды под действием своего веса и веса вышележащих патронов.

Инициируют скважинный заряд общепринятым способом. Потопляемость патронов достигается за счет выбора взрывчатых веществ цилиндрических элементов с плотностью более 1000 кг/м³, а при плотности взрывчатого вещества цилиндрических элементов большего диаметра менее 1000 кг/м³ - подбором взрывчатого вещества цилиндрических элементов 11, плотность которого должна быть значительно большей, чем плотность взрывчатых веществ цилиндрических элементов 1.

Примеры осуществления предлагаемого способа ведения буровзрывных работ.

Пример № 1 (фиг.1) - неводоустойчивое взрывчатое вещество - гексонит ВП2 на основе аммиачной селитры и гексогена с плотностью 1150 кг/м³. Цилиндрические элементы изготовлены в водонепроницаемом пятислойном полиамидном рукаве диаметром 85 мм путем чередующегося заполнения рукава взрывчатым веществом на высоту 850 мм и пережима его через 85 мм с получением четырех цилиндрических элементов; торцы рукава соединены вместе в один «чуб» и герметично заклипсованы одной клипсой; места пережима перевязаны полимерной нитью или заклипсованы. Цилиндрические элементы собраны по высоте в пучок и помещены в водопроницаемую полимерную оболочку диаметром 175 мм. Масса одного цилиндрического элемента - 5,5 кг (0,785×0,085²×0,85×1150), масса патрона - 22 кг. Плотность взрывчатого вещества патрона превышает плотность воды, а следовательно, патрон имеет хорошую потопляемость при заряжании обводненных скважин.

Пример № 2 (фиг.2) - патрон состоит из цилиндрических элементов разных диаметров из различных взрывчатых веществ - неводоустойчивое взрывчатое вещество - гранулит на основе аммиачной селитры с плотностью 950 кг/м³ для цилиндрических элементов диаметром 85 мм; гексонит ВП1 с плотностью 1250 кг/м³ для цилиндрических элементов диаметром 50 мм. Изготовление цилиндрических элементов осуществлялось аналогично примеру 1. Масса четырех цилиндрических элементов диаметром 85 мм - 18,3 кг, масса пяти цилиндрических элементов диаметром 50 мм - 10,4 кг. Масса патрона - 28,7 кг. Усредненная плотность взрывчатого вещества патрона - 1059 кг/м³ (10,4:28,7×1250+18,3:28,7×950) превышает плотность воды, следовательно, патрон имеет хорошую потопляемость при заряжании обводненных скважин.

Цилиндрические элементы диаметром 50 мм выполняют в данном случае роль утяжелителя патрона, позволяющих производить заряжание обводненных скважин взрывчатым веществом с плотностью ниже плотности воды и роль дополнительного инициатора детонации для малочувствительного взрывчатого вещества - гранулита, обеспечивая нормальный детонационный процесс при инициировании и полноту детонации скважинного заряда.

Предлагаемый способ ведения буровзрывных работ может быть реализован на горнодобывающих предприятиях, имеющих пункты производства промышленных взрывчатых веществ.

Предлагаемый способ ведения буровзрывных работ обеспечивает заявленный технический результат:

- снижение стоимости за счет использования дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ;

- обеспечение работоспособности скважинных зарядов при частично нарушенной герметичности патронов за счет того, что патрон состоит из нескольких цилиндрических элементов в водонепроницаемой оболочке;

- расширение ассортимента взрывчатых веществ за счет использования взрывчатых веществ с любой плотностью, в том числе меньше 1000 кг/м³;

- для варианта 2 - полнота детонации скважинного заряда из малочувствительного к инициирующему импульсу взрывчатого вещества за счет размещения дополнительного инициатора детонации в виде цилиндрических элементов меньшего диаметра.

Предлагаемый способ был проверен при отбойке горных пород различной крепости с разной степенью обводненности при заряжании скважин диаметром 220-250 мм заявляемыми патронами диаметром 180-200 мм. Дробление породы, проработка подошвы уступа, ширина развала - в пределах нормы. Отказов и неполной детонации зарядов взрывчатых веществ не зафиксировано.

Источники информации

1. Патент РФ №2133942, 20.08.1999.

2. Патент РФ №2201575, 27.03.2003.

3. Патент РФ №2205168, 27.05.2003.

Изобретение включает группу изобретений и относится к области ведения буровзрывных работ в промышленности и строительстве и может найти применение при заряжании промышленными взрывчатыми веществами скважин любой степени обводненности. Способ ведения буровзрывных работ включает бурение скважин, заряжание их патронированными зарядами, в которых каждый патрон 2 состоит из нескольких цилиндрических элементов 1, 11 взрывчатого вещества одного или разных диаметров, изготовленных одинаковой высоты из единого одно- или многослойного водонепроницаемого полимерного рукава 2 путем его пережима 7 с длиной рукава 8 между цилиндрическими элементами 1 не менее одного диаметра рукава, с герметично заделанными торцами, собранными по высоте в пучок, и помещенных в полимерную водопроницаемую оболочку 3, торцы которой собраны в «чуб» 4 и закреплены. При выполнении второго способа цилиндрические элементы выполнены 1,11 и изготовлены из рукавов 2 разных диаметров, при этом цилиндрические элементы 1 большего диаметра изготовлены из водонепроницаемого полимерного рукава, а цилиндрические элементы 11 меньшего диаметра, равного диаметру вписанной окружности, образованной цилиндрическими элементами большего диаметра, изготовлены из водонепроницаемого или водопроницаемого полимерного рукава и расположены в центральном канале между цилиндрическими элементами 1 большего диаметра, или в центральном канале, между цилиндрическими элементами 1 большего диаметра и по их периферии, или по периферии цилиндрических элементов 1 таким образом, что они соприкасаются по высоте с цилиндрическими элементами 1 большего диаметра. Группа изобретений обеспечивает возможность заряжания обводненных скважин дешевыми аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами с плотностью менее 1000 кг/м³. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ ведения буровзрывных работ, включающий бурение скважин, заряжание их патронами взрывчатого вещества в полимерных оболочках, установку боевиков, забойку инертным материалом и инициирование, отличающийся тем, что каждый патрон состоит из нескольких цилиндрических элементов взрывчатого вещества, изготовленных одинаковой высоты из единого одно- или многослойного водонепроницаемого полимерного рукава путем пережима его с длиной участка рукава между цилиндрическими элементами не менее одного диаметра рукава, с герметично заделанными торцами, собранными по высоте в пучок, и помещенных в полимерную водопроницаемую оболочку, торцы которой собраны в "чуб" и закреплены.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании патрона из четного числа цилиндрических элементов торцы рукава собираются в один "чуб" и герметизируются путем завязывания или клипсования.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что цилиндрические элементы выполняются из неводоустойчивых взрывчатых веществ.4. Способ ведения буровзрывных работ, включающий бурение скважин, заряжание их патронами взрывчатого вещества в полимерных оболочках, установку боевиков, забойку инертным материалом и инициирование, отличающийся тем, что каждый патрон состоит из нескольких цилиндрических элементов взрывчатого вещества разных диаметров, изготовленных одинаковой высоты из единого одно- или многослойных полимерных рукавов разных диаметров путем пережима их с длиной участка рукава между цилиндрическими элементами не менее одного диаметра рукава большего диаметра, с герметично заделанными торцами, собранными по высоте в пучок, и помещенных в полимерную водопроницаемую оболочку, торцы которой собраны в "чуб" и закреплены, при этом цилиндрические элементы большего диаметра изготовлены из водонепроницаемого полимерного рукава, а цилиндрические элементы меньшего диаметра, равного диаметру вписанной окружности, образованной цилиндрическими элементами большего диаметра, изготовлены из водонепроницаемого или водопроницаемого полимерного рукава и расположены в центральном канале между цилиндрическими элементами большего диаметра, или в центральном канале между цилиндрическими элементами большего диаметра и по их периферии, или по периферии цилиндрических элементов таким образом, что они соприкасаются по высоте с цилиндрическими элементами большего диаметра.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что цилиндрические элементы разных диаметров изготовлены из одного и того же взрывчатого вещества.6. Способ по п.4, отличающийся тем, что цилиндрические элементы разных диаметров изготовлены из взрывчатых веществ различного состава.7. Способ по п.4, отличающийся тем, что цилиндрический элемент меньшего диаметра, размещенный в центральном канале, изготовлен из одного взрывчатого вещества, а остальные цилиндрические элементы из другого взрывчатого вещества.