Способ заряжания обводненных скважин

 

Назначение: изобретение относится к горной промышленности - для заряжания скважин взрывчатым веществом (ВВ) при разработке месторождений открытым способом. Сущность изобретения: без промедления после бурения в скважину опускают рукав из пленочного полимерного материала, через шланг внутри рукава, опущенный вместе с ним до забоя скважины подают воздух, создавая в рукаве избыточное давление, прижимающее пленку рукава к стенкам скважины, предварительно увлажненным. Не снижая давление, в скважину подают воздух, охлажденный до температуры, необходимой для примораживания рукава к поверхности скважины. Примораживание осуществляют циркуляцией воздуха из вихревой трубы, а в зимний период - из атмосферы. Изобретение позволит снизить трудозатраты и сократить время заряжания обводненных скважин. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми взрывчатыми веществами (ВВ) при открытой разработке полезных ископаемых.

Известно заряжание обводненных скважин с применением рукава из полимерного пленочного материала, исключающего контакт ВВ с водой [1].

Рукав, опускаемый в скважину в виде плоской ленты, беспрепятственно можно заполнить лишь льющимся ВВ с плотностью, выше плотности воды. Заряжание наиболее экономичными гранулированными ВВ местного изготовления с плотностью 0,8-0,85 г/см³ при наличии воды в скважине невыполнимо.

Известна гидроизоляция скважин рукавом, закрепленным на ее поверхности пропиткой стенок скважины полимерным составом или нанесением на поверхность рукава клея, после чего газом под давлением рукав прижимают к стенкам скважины [2].

Рукав, закрепленный на стенках скважины, позволяет заряжать скважины засыпкой ВВ любой структуры и плотности. Однако реализовать известную технологию гидроизоляции скважин затруднительно вследствие следующих недостатков прототипа.

1) Известная технология гидроизоляции скважин может быть осуществлена после осушения скважин, причем - немедленно после осушения, чтобы предотвратить приток грунтовых вод. Следовательно, клей не должен терять адгезионную способность и к увлажненной поверхности горной породы. Наряду с этим клей должен быстро отверждаться. Комплекс таких требоваиий приводит к удорожанию клея.

2) По очевидным причинам клей должен быть нанесен на поверхность рукава одновременно с процессом его опускания в скважину, так как рукав с заранее нанесенным клеящим покрытием, свернутый в рулон, не будет пригоден к применению.

Рукава изготавливают преимущественно из полиэтилена - продукта многотоннажного производства, наиболее доступного и экономичного. А полиэтилен относится к трудносклеиваемым материалам. Нанесение клея на рукава, изготовленные из других материалов, в полевых условиях трудно выполнимо, особенно в зимний период.

Опускание рукава с клеем на внешней поверхности затруднительно из-за его приклеивания к стенкам скважину в промежуточных положениях, не достигая опускания до забоя скважины. Отмеченное затруднение возникнет и при опускании чистого рукава в скважину со стенками, пропитанными полимерным составом.

3) Пропитка стенок скважины полимерным составом из расчета его затвердевания после опускания рукава и его расширения давлением газа для контакта с поверхностью скважины не может быть реализовано в зоне интенсивного водопритока, так как покрытие из неотвержденного полимерного состава будет грунтовыми водами отжато и смыто.

При гидроизоляции скважин пропиткой стенок полимерами должна применяться быстро полимеризующаяся композиция из бинарной смеси смолы и отвердителя или катализатора полимеризации. Аппаратурно и технологически сложно нанести составы на внутреннюю поверхность скважин, особенно - на забой, экранированный смесью бурового шлама с водой, практически не поддающейся удалению.

Целью изобретения является исключение изложенных недостатков.

Для достижения поставленной цели в скважину с увлажненными стенками опускают до ее забоя шланг с рукавом из пленочного материала, в шланг подают воздух, создавая в рукаве избыточное давление, прижимающее рукав к стенкам скважины, после чего, не снижая давление, в скважине создают циркуляцию воздуха, охлажденного до температуры, обеспечивающей примерзание пленочного материала рукава к увлажненной поверхности скважины. Холодный поток воздуха подают из вихревой трубы, а в зимний период - из атмосферы.

На чертеже схема способа, где приняты следующие обозначения: 1 - скважина, 2 - шланг, 3 - рукав, 4 - щелевые прорези на конце шланга, прижимающего рукав к забою скважины, для выхода подаваемого в рукав воздуха, 5 - подача воздуха в скважину, 6 - выход воздуха из скважины.

Рукава применяют преимущественно из полиэтилена, а в зимний период - из полистирола ГОСТ 12998-73 (рабочая температура минус 80^oC) или из сополимера этилена с пропиленом низкого давления ТУ 6-05-529-76 с температурой хрупкости до минус 140^oC (Пластические массы: Свойства и применение: Справочник. - 3-е изд. - Л.: Химия, 1978. - С, 23, 79).

Примораживание рукава к поверхности скважины осуществляют потоком воздуха от компрессора бурового станка, пропускаемого через вихревую трубу, разделяющую воздух на два потока - нагретый и охлажденный до температуры минус 70^oC. В зимний период рукав примораживают циркуляцией воздуха из атмосферы.

После фиксации рукава 3 примораживанием шланг 2 удаляют из скважины и герметизированную рукавом скважину заполняют ВВ и забойкой.

Заряжать скважину рекомендуется вслед за бурением. При этом используется компрессор бурового станка и облегчается гидроизоляция скважин о интенсивным притоком воды, так как сразу после бурения с продувкой скважин сжатым воздухом скважина свободна от воды и может быть оперативно гидроизолирована, препятствуя поступлению грунтовых вод пленкой рукава, прижатой к поверхности скважины давлением воздуха с последующей фиксацией рукава примораживанием пленки и с немедленным после окончания примораживания заполнением скважины составами ВВ с промежуточными детонаторами, средствами инициирования и забойкой. Таким образом, не потребуется операция осушения скважин с откачкой воды.

При заряжании вслед за бурением исключаются трудозатраты на восстановление скважин с обрушенными стенками и на откачку воды - грунтовой и поступившей из атмосферных осадков.

Примораживание пленки рукава к поверхности скважины сопровождается промерзанием на небольшую глубину и горной породы. Известно, что время оттаивания льдопородного слоя в четыре раза превосходит время, необходимое для его образования (Трупак Н.Г. Замораживание грунтов в подземном строительстве. М. : Недра, 1974. - С. 260). Изложенное обеспечит беспрепятственное заряжание скважин до оттаивания и отслаивания рукава, тем более, что засыпка неводоустойчивых гранулированных ВВ в скважину, открытую на все сечение, происходит быстро и беспрепятственно.

1. Справочник: Открытые горные работы/ Трубецкой К.П., Потапов М.Г., Виницкий К.Е. и др. - М.:Горное бюро, 1994, - С.223.

2. Шевкун Е.Б. Управление действием взрыва скважинных зарядов. Н.: Наука, 1992. - С. 170.

Формула изобретения

Способ заряжания обводненных скважин неводоустойчивым взрывчатым веществом с защитой заряда от контакта с водой рукавом из пленочного материала, закрепляемого на поверхности контакта рукава и скважины, отличающийся тем, что рукав закрепляют, примораживания его к увлажненной поверхности скважины циркуляцией низкотемпературного потока воздуха, подаваемого из вихревой трубы, а в зимний период - из атмосферы.

РИСУНКИ

Рисунок 1