Способ заряжания скважин

 

Изобретение относится к области ведения взрывных работ и может быть использовано при заряжании обводненных скважин на открытых горных работах. Сущность изобретения заключается в том, что для заряжания обводненных скважин используют аммиачную селитру (АС) и тротил (ТНТ) в соотношении от 82/18 до 30/70 на единицу длины заряда, причем АС предварительно помещают в водонепроницаемые оболочки и опускают в скважину с образованием зазора между оболочками и стенками скважины, а затем указанный зазор заполняют ТНТ. При наличии в скважине столба воды в АС добавляют воду в количестве 1-10% от массы АС в оболочке, что повышает плотность АС и уменьшает время заряжания. Преимуществами способа являются замена части дорогостоящего ТНТ на дешевую АС, уменьшение содержания ядовитой окиси углерода в продуктах взрыва, повышение безопасности при работе с компонентами заряда ВВ за счет разделения и использования в качестве одного из них окислителя (аммиачной селитры и др), а также значительно упрощает подготовку компонентов заряда к заряжанию скважин, сам процесс заряжания и формирования заряда в скважине без ухудшения результатов взрыва за счет более жесткого контакта тротила с аммиачной селитрой и ее раствором способствует тем самым ее более полному разложению. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области ведения взрывных работ на открытых разработках месторождений полезных ископаемых и может быть использовано в основном при заряжании и взрывании обводненных скважин.

Известен способ заряжания обводненных взрывных скважин, заключающийся в том, что весь скважинный заряд формируют из водоустойчивого ВВ, например тротила, с расположением промдетонатора в нижней части заряда и его инициированием [1]. Основным недостатком известного способа является большой расход дорогостоящего ВВ. Кроме того, тротил имеет отрицательный кислородный баланс, и при его взрыве образуется большое количество ядовитой окиси и углерода, а также твердых продуктов взрыва (сажи).

Известен также способ заряжания обводненных скважин, заключающийся в том, что неводоустойчивое ВВ помещают в водонепроницаемые оболочки и опускают с боевиком в скважину [2]. Основным недостатком данного способа является невысокая эффективность взрыва, т.к. за счет зазора между зарядом и стенками скважин резко уменьшается плотность заряжания. Кроме того, при опускании зарядов требуется соблюдать меры безопасности, что увеличивает время заряжания. К недостаткам следует отнести также сложность утапливания в скважине зарядов, плотность которых ниже плотности скважинной воды.

Известен способ заряжания, заключающийся в том, что в скважину засыпают взрывчатую механическую смесь (граммониты), содержащую аммиачную селитру и тротил в соотношении от 82/18 до 30/70 [3]. Опыт ведения взрывных работ показал, что таким способом можно заряжать сухие и слабообводненные скважины с непроточной водой.

Данный способ практически не применяют для заряжания обводненных скважин с высотой столба воды, равной или большей длины заряда. Это объясняется тем, что в воде аммиачная селитра быстро растворяется и заряд теряет за счет этого массу. При длительном заряжании и выдерживании блока в скважинах остается один тротил.

Ближайшим к предложенному способу является способ заряжания взрывных скважин, включающий подачу в скважину аммиачной селитры, предварительно помещенную в водонепроницаемые оболочки, а зазор между оболочками и стенками скважины заполняют гранулотолом (гранулированным тротилом) [4].

Данный способ не всегда применим, так как он достаточно дорогостоящ и включает дополнительные подготовительные операции по перемешиванию окислителя с жесткой, абразивной добавкой (песок и т.д.).

Сущность изобретения заключается в том, что аммиачную селитру помещают в оболочки из водонепроницаемого материала и при спуске в скважину в них вводится жидкость в количестве 1-10% от массы аммиачной селитры, а промдетонатор помещают над оболочкой под слой тротила, причем тротил в скважину помещают из расчета от 18 до 70% от массы заряда.

По предлагаемому способу можно заряжать любые обводненные скважины, в том числе с проточной водой. За счет размещения аммиачной селитры в водонепроницаемых оболочках заряд может находиться в обводненной скважине длительное время, не теряя способности к взрывчатому превращению. Сформированный в результате заряжания линейно-комбинированный заряд состоит из столба аммиачной селитры в оболочках, имеющий положительный кислородный баланс, и из тротила, имеющего отрицательный кислородный баланс, окружающего указанный столб за счет заполнения кольцевого зазора между оболочками и стенками скважины. В зависимости от степени обводненности скважины и крепости вмещающих пород соотношение массы аммиачной селитры и тротила можно выбирать в пределах от 82/18 до 30/70, т.е. значительная часть дорогостоящего водоустойчивого тротила может быть заменена на дешевую аммиачную селитру. Центральное размещение аммиачной селитры в заряде обеспечивает надежное инициирование ее и совместное взрывчатое превращение тротила и аммиачной селитры в объеме заряжаемых скважин, с последующим химическим дореагированием продуктов разложения тротила и селитры, и выделяющаяся при этом энергия идет на разрушение взрываемых пород. Работоспособность полученного заряда практически не отличается от заряда, полностью состоящего из тротила. Одним из основных преимуществ предлагаемого способа заряжания является также и то, что он значительно упрощает подготовку компонентов заряда к заряжению скважин, сам процесс заряжания и формирования заряда в скважине без ухудшения результатов взрыва за счет более жесткого контакта тротила с аммиачной селитрой и ее раствором способствует тем самым ее более полному разложению.

Ниже приводится пример осуществления способа, который поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана скважина после подачи аммиачной селитры в оболочках, а на фиг. 2 - полностью заряженная скважина.

Для разработки уступа высотой 12 м было пробурено 32 скважины диаметром 244 мм, высота столба воды в которых составляла от 3 до 12 м. Породы представлены песчаником трудновзрываемым с крепостью 7-8. Для заряжания скважин использовались аммиачная селитра и гранулотол в соотношении 50:50 на единицу длины заряда. Аммиачную селитру для защиты от воды помещали в герметичные полиэтиленовые оболочки диаметром 180 мм и толщиной стенки 0,2 мм, т.е. соотношение диаметров скважины и оболочки составило 244:180. В одну оболочку засыпают 20 кг аммиачной селитры. К месту заряжания доставляли расфасованную в оболочки аммиачную селитру и рассыпной гранулотол. В связи с тем, что плотность аммиачной селитры составляет 0,85-0,95 кг/дм³, для облегчения потопления в скважинной воде в каждую оболочку предварительно заливали 1,0-1,5 л воды, что увеличивало плотность аммиачной селитры в оболочке до 1,05-1,10 кг/дм³.

Формирование комбинированного заряда в скважине 1 начиналось с подачи в нее расчетного количеств оболочек 2 с аммиачной селитрой. При расчетной величине заряда 240-320 кг и принятом соотношении компонентов ВВ 50:50 в каждую скважину подавали 6-8 оболочек с аммиачной селитрой. Сверху на столб оболочек укладывали промдетонатор 3, состоящий из двух шашек Е-400Г, и затем в скважину засыпали гранулотол 4, который заполнял пространство между оболочками и стенками скважины. Процесс такого заполнения продолжался 30-60 мин. В связи с этим промдетонатор 3 необходимо укладывать на оболочки до подачи гранулотола, т. к. в противном случае возможно "зависание" его над зарядом. Не рекомендуется также при такой схеме заряжания размещать промдетонатор внизу, т. к. при последующей подаче оболочек с аммиачной селитрой и гранулотола может произойти повреждение детонирующих шнуров 5.

Испытания показали, что после окончания процесса формирования заряда над детонатором остается слой 6 гранулотола массой около 20-25 кг, что является достаточным для инициирования всего заряда. При взрыве промдетонатора 3 в верхней части заряда детонация проходит по колонне гранулотола 4 до дна скважины и под действием со всех сторон высокого давления и температуры происходит взрывчатое разложение аммиачной селитры в оболочках 2, находящейся в центральной части заряда.

Эффективность взрыва определялась по комплексу показателей и установлено, что она не уступает эффективности взрыва заряда из 100% гранулотола в аналогичных условиях. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице.

Исследованиями установлено, что происходит полное взрывное разложение аммиачной селитры, о чем визуально свидетельствует отсутствие бурых облаков двуокиси азота. Качество дробления пород на опытном участке не уступает качеству дробления на контрольном участке. Случаев отказов детонации не наблюдалось. Соотношение компонентов заряда, используемых в способе, соответствует соотношению их в штатных граммонитах и определяется теми же показателями - надежностью передачи детонации, суммарным кислородным балансом, крепостью пород и т.д.

В результате сравнения показателей взрыва по предлагаемому способу заряжания при подаче в обводненную скважину аммиачной селитры и тротила в соотношении 82/18 и 30/70 и по известной технологии с использованием соответствующих граммонитов в увлажненных скважинах было установлено, что они имеют незначительные отличия.

Величина добавки воды в оболочке с аммиачной селитрой зависит от высоты столба соды в скважине, конструкции оболочки и плотности используемой аммиачной селитры. При вводе воды менее 1% от массы селитры в оболочке она не оказывает существенного влияния на повышение плотности и процесс потопления герметичных оболочек может быть длительным. С увеличением высоты столба воды в скважине требуется повышение плотности аммиачной селитры в оболочках. Это достигается введением воды в аммиачную селитру в количестве до 10%. Верхний предел соответствует точке полного растворонаполнения аммиачной селитры при температуре 5-10^oC в скважине.

Предлагаемый способ заряжания позволяет формировать линейно-комбинированные заряды в обводненных скважинах, заменяя значительную часть дорогостоящего тротила или созданных на его основе других водоустойчивых ВВ (гранулотол, алюмотол, гранитол и др. ) на дешевую аммиачную селитру или другие окислители (натриевая селитра, калиевая селитра) без ухудшения показателей взрыва.

Источники информации 1. Кутузов Б.Н., Взрывные работы. М. Недра, 1988, с. 103-104.

2. Медведко А. И. Буровзрывные работы. М., Госгортехнадзор, 1963, с. 291-293.

3. Друкованный М. Ф. и др. Буровзрывные работы на карьерах. М., Недра, 1990, с. 118-119.

4. Патент РФ N 2026988, E 21 C 37/00, F 42 D 1/20, 20.01.95.

Формула изобретения

Способ заряжания взрывных скважин, включающий размещение аммиачной селитры в оболочках с зазором относительно стенок скважины с последующим заполнением указанного зазора тротилом и установку промдетонатора, отличающийся тем, что аммиачную селитру помещают в оболочки из водонепроницаемого материала и при спуске в них вводится жидкость в количестве 1 - 10% от массы аммиачной селитры, а промдетонатор помещают над оболочкой под слой тротила, причем тротил в скважину помещают из расчета от 18 до 70% от массы заряда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 17.12.2007

Извещение опубликовано: 27.07.2009        БИ: 21/2009

---