способ заряжания обводненных скважин водосодержащим взрывчатым веществом

Формула изобретения

1. Способ заряжания обводненных скважин водосодержащим взрывчатым веществом, включающий погружение в скважину рукава, выполненного из водонепроницаемого материала, размещение внутри рукава зарядного шланга и механизированную подачу по нему водосодержащего взрывчатого вещества, отличающийся тем, что перед погружением рукава в скважину в его нижней торцевой части формируют отверстие, через которое при погружении в скважину рукав заполняют водой, находящейся в скважине, при этом площадь отверстия выбирают такой, чтобы объемный расход воды через него был не менее 0,5 дм³/с, а максимальный эквивалентный диаметр отверстия не превышал 0,85 диаметра скважины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что через отверстие в рукав вводят распорный элемент, а линейный участок рукава между его торцом и нижней кромкой распорного элемента загибают внутрь рукава.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед или одновременно с размещением в рукаве зарядного шланга рукав дополнительно заполняют водой через его верхнюю часть.

Описание изобретения к патенту

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.

Заряжание обводненных скважин водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВ) сопряжено с опасностью вымывания заряда проточной водой или растекания заряда по трещинам в стенках скважин. С целью сохранения целостности заряда предпринимают различные меры по изолированию заряда от зон протока и от стенок скважин. Эти мероприятия являются, в основном, малоэффективными или технически трудно осуществимыми.

Известен способ заряжания скважин водосодержащим взрывчатым веществом (см. Барон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США. - М. : Недра, 1989, с. 74), заключающийся в установке специальных пластмассовых колец, локализующих зону проточной воды и предотвращающих водосодержащее ВВ от вымывания при его последующей подаче в скважину.

Недостатками способа являются необходимость выявления наличия и месторасположения зон проточной воды, а также техническая трудность установки специальных колец. Кроме того, способ неприменим для заряжания обводненных скважин, стенки которых имеют протяженные по длине трещины.

Известен способ заряжания обводненных скважин водосодержащим взрывчатым веществом (см. патент США N 4055122, М. кл. F 42 D 001/00, 1976), включающий размещение в скважине, имеющей трещиноватые стенки, металлического кожуха, внутри которого устанавливают секции картонных труб, скрепляя стыки секций между собой, после чего извлекают металлический кожух из скважины и заполняют пространство внутри картонных секций водосодержащим взрывчатым веществом.

Недостатком данного способа является его низкая надежность из-за размокания и разрушения картона, что делает невозможным заряжание скважин с проточной водой. Помимо того, способ характеризуется низкой производительностью, что связано с необходимостью опускания и извлечения металлического кожуха из скважины, а также с установкой картонных секций и скреплением их стыков.

Известен также способ заряжания обводненных скважин водосодержащим взрывчатым веществом с использованием полиэтиленового рукава (см. Кутузов Б. Н. Приоритетные направления технического перевооружения предприятий открытой добычи угля, руд строительных пород для совершенствования взрывных технологий. В Сб. докладов VI Всероссийского совещания по взрывным работам, Междуреченск, 1997), заключающийся в том, что на специальную гильзу гармошкой надевают полиэтиленовый рукав, нижнюю часть которого герметизируют, подсоединяют гильзу к тачке зарядной машины и подают в гильзу водосодержащее ВВ, в результате чего рукав стягивается с гильзы и опускается в скважину, заполненную водой.

Недостатком этого способа является необходимость использования сложного приспособления и техническая трудность осуществления способа. Кроме того, существует опасность механического повреждения полиэтиленового рукава при стягивании его с гильзы, а также при раздвигании стенок рукава под давлением водосодержащего ВВ.

Наиболее близким к заявленному способу является способ заряжания обводненных скважин водосодержащим взрывчатым веществом (см. Сеинов Н.П., Валиев Б. С. Технология заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми взрывчатыми веществами. - в Сб. Взрывное дело N 89/46, М.: Недра, 1986, с. 204-215), согласно которому рукав из водонепроницаемой пленки погружают в скважину, размещают внутри рукава зарядный шланг и подают по нему водосодержащее взрывчатое вещество.

Основным недостатком известного способа является повышенная опасность механического повреждения рукава зарядным шлангом при его размещении внутри рукава, стенки которого схлопнуты под давлением воды. Кроме того, операция размещения зарядного шланга внутри рукава является довольно трудоемкой, что снижает производительность процесса заряжания.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи повышения надежности предохранения заряда водосодержащего взрывчатого вещества при его заряжании в скважины, стенки которых имеют трещины и/или зоны проточной воды, а также на увеличение производительности процесса заряжания. Поставленная задача решается тем, что в способе заряжания обводненных скважин водосодержащим взрывчатым веществом, включающем погружение в скважину рукава, выполненного из водонепроницаемого материала, размещение внутри рукава зарядного шланга и механизированную подачу по нему водосодержащего взрывчатого вещества, согласно изобретению перед погружением рукава в скважину в его нижней торцевой части формируют отверстие, через которое при погружении в скважину рукав заполняют водой, находящейся в скважине, при этом площадь отверстия выбирают такой, чтобы объемный расход воды через него был не менее 0,5 дм³/с, а максимальный эквивалентный диаметр отверстия не превышал 0,85 диаметра скважины.

На решение поставленной задачи направлено также то, что через отверстие в рукав вводят распорный элемент, а линейный участок рукава между его торцом и нижней кромкой распорного элемента загибают внутрь рукава.

Решению поставленной задачи способствует и то, что перед или одновременно с размещением в рукаве зарядного шланга рукав дополнительно заполняют водой через его верхнюю часть.

Распорный элемент преимущественно имеет круглое сечение, однако оно может иметь и другую геометрическую форму, например овальную.

В качестве водонепроницаемого материала рукава преимущественно используют полиэтиленовую пленку или ламинированный полипропилен, однако могут быть использованы и другие водонепроницаемые материалы, например пленка из полиамида.

Сущность изобретения заключается в том, что при погружении в обводненную скважину рукава из водонепроницаемого материала, в нижней торцевой части которого сформировано отверстие, создаются условия для проникновения воды, находящейся в скважине, внутрь рукава под действием гидростатического давления столба воды. Если площадь отверстия выбрана такой, что объемный расход воды через него составляет не менее 0,5 дм³/с, а максимальный эквивалентный диаметр отверстия не превышает 0,85 диаметра скважины, то при погружении рукава края его нижней торцевой части не задевают за неровности и острые кромки трещин в стенках скважины, что способствует беспрепятственному погружению рукава и исключает его механическое повреждение. Вода, содержащаяся в скважине, под действием гидростатического давления с высокой скоростью заполняет рукав, выдавливая из него воздух в направлении устья скважины, в результате чего рукав быстро опускается в скважину с одновременным раздвиганием его стенок, что создает условия для последующего беспрепятственного размещения зарядного шланга внутри рукава. При погружении рукава на дно забоя скважины его нижняя часть сминается, в результате чего отверстие герметизируется, что обеспечивает полную изоляцию заряда от стенок и забоя скважины. Вода, содержащаяся в рукаве, вытесняется колонкой формируемого заряда и, находясь выше его уровня, выполняет роль забойки.

Если максимальный эквивалентный диаметр отверстия превышает 0,85 диаметра скважины, то края его нижней торцевой части задевают за неровности и острые кромки трещин в стенках скважины, что существенно затрудняет погружение рукава в скважину вплоть до полной остановки погружения. Если площадь отверстия выбрана такой, что объемный расход воды через него составляет менее 0,5 дм³/с, то для заполнения рукава водой, находящейся в скважине, необходимо резко замедлить скорость погружения рукава, что существенно снижает производительность процесса заряжания. Увеличение скорости погружения рукава приводит к тому, что вода, не успевшая поступить внутрь рукава, сдавливает его стенки, что существенно затрудняет размещение зарядного шланга внутри рукава.

Введение в рукав через отверстие распорного элемента и загибание линейного участка рукава между его торцом и нижней кромкой распорного элемента внутрь рукава способствует тому, что при механизированной подаче по зарядному шлангу водосодержащего взрывчатого вещества загнутый участок рукава разгибается и выполняет роль обратного клапана, в результате чего отверстие еще более надежно герметизируется. Распорный элемент одновременно используется в качестве груза.

Дополнительное заполнение рукава водой через его верхнюю часть способствует беспрепятственному размещению внутри него зарядного шланга и увеличивает количество воды, выполняющей положительную роль забойки.

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

Пример 1. Осуществляют заряжание 5 обводненных скважин диаметром 253 мм глубиной 20 м с уровнем воды 8-8,5 м водосодержащим взрывчатым веществом типа акватол состава, мас.%: загущенный раствор нитрата аммония - 80, тротил - 20. Скважины пробурены в трещиноватых породах. В нижней торцевой части 5 рукавов из полиэтиленовой пленки длиной 21 м путем частичного перетягивания рукава шнуром формируют отверстие площадью 3,63 дм² с эквивалентным диаметром 215 мм и под действием груза массой 1 кг погружают в соответствующие скважины. Погружение рукавов осуществляют в течение 40-45 секунд при объемном расходе воды через отверстие 9,3-9,5 дм³/с. В каждом рукаве поочередно размещают зарядный шланг и перекачивают по нему 900 кг водосодержащего взрывчатого вещества типа акватол. По окончании заряжания замеряют высоту колонки заряда в каждой скважине. Замеры повторяют через 3 суток. Массовый взрыв производят на 5-е сутки с момента заряжания.

Высота колонки заряда после заряжания составила 11,6-11,7 м, через 3 суток - 11,3-11,4 м. Понижение уровня обусловлено естественной усадкой заряда в процессе его кристаллизации. При производстве массового взрыва заряды во всех скважинах полностью детонируют.

Пример 2. Осуществляют заряжание 5 обводненных скважин диаметром 253 мм глубиной 20 м с уровнем проточной воды 3-3,5 м водосодержащим взрывчатым веществом типа акватол состава, мас.%: загущенный раствор нитрата аммония - 80, тротил - 20. Скважины пробурены в трещиноватых породах. В нижней торцевой части 5 рукавов из ламинированного полипропилена длиной 21 м путем частичного перетягивания рукава шнуром формируют отверстие площадью 0,43 дм³ с эквивалентным диаметром 74 мм и под действием груза массой 1 кг погружают в соответствующие скважины. Погружение рукавов осуществляют в течение 300-320 секунд при объемном расходе воды через отверстие 0,5 дм³/с. В рукавах размещают зарядный шланг и перекачивают по нему 900 кг водосодержащего взрывчатого вещества типа акватол. Замеры осуществляют согласно Примеру 1.

Высота колонки заряда после заряжания составила 11,7-11,8 м, через 3 суток - 11,4-11,5 м. При производстве массового взрыва заряды полностью детонируют.

Пример 3. Осуществляют заряжание 5 обводненных скважин диаметром 253 мм глубиной 20 м с уровнем проточной воды 8-8,5 м водосодержащим взрывчатым веществом типа акватол состава, мас.%: загущенный раствор нитрата аммония - 87,7; минеральное масло - 2,3; тротил - 10. Скважины пробурены в трещиноватых породах. В нижней торцевой части рукавов из полиамидной пленки длиной 21 м согласно Примеру 1 формируют отверстие площадью 1,65 дм² с эквивалентным диаметром 145 мм и под действием груза массой 1 кг погружают в соответствующие скважины. Погружение рукава осуществляют в течение 80-85 секунд при объемном расходе воды через отверстие 5-5,2 дм³/с. В каждом рукаве поочередно размещают зарядный шланг и перекачивают по нему 850 кг водосодержащего взрывчатого вещества типа акватол. Замеры осуществляют согласно Примеру 1.

Высота колонки заряда после заряжания составила 11,4-11,5 м, через 3 суток - 11-11,1 м. При производстве массового взрыва заряды полностью детонируют.

Пример 4. Осуществляют заряжание 5 обводненных скважин диаметром 180 мм глубиной 15 м с уровнем проточной воды 3-4 м водосодержащим взрывчатым веществом типа акватол состава, мас.%: загущенный раствор нитрата аммония - 80, тротил - 20. Скважины пробурены в трещиноватых породах, содержащих примеси сульфидов. В нижней торцевой части рукавов из ламинированного полипропилена длиной 16 м согласно Примеру 1 формируют отверстие площадью 1,43 дм² с эквивалентным диаметром 135 мм и под действием груза массой 1 кг погружают в соответствующие скважины. Погружение рукавов осуществляют в течение 30-35 секунд при объемном расходе воды через отверстие 3-3,3 дм³/с. В каждом рукаве поочередно размещают зарядный шланг и перекачивают по нему 350 кг водосодержащего взрывчатого вещества типа акватол. Замеры осуществляют согласно Примеру 1.

Высота колонки заряда после заряжания составила 8,4-8,5 м, через 3 суток - 8,2-8,3 м. При производстве массового взрыва заряды полностью детонируют.

Пример 5. Осуществляют заряжание 5 обводненных скважин диаметром 253 мм глубиной 20 м с уровнем проточной воды 3-3,5 м водосодержащим взрывчатым веществом типа акватол состава, мас.%: загущенный раствор нитрата аммония - 80, тротил - 20. Скважины пробурены в трещиноватых породах. В нижней торцевой части 5 рукавов из ламинированного полипропилена длиной 21 м путем частичного перетягивания рукава шнуром формируют отверстие площадью 0,6 дм², внутрь каждого рукава через отверстие поочередно вводят отрезок пластиковой трубы длиной 200 мм, имеющей овальное сечение, с площадью отверстия 0,43 дм² и эквивалентным диаметром 74 мм, прижимают к ее стенкам стенки рукава с помощью шнура и загибают линейный участок рукава между его торцом и нижней кромкой отрезка трубы внутрь рукава. Рукава под действием груза массой 1 кг погружают в соответствующие скважины. Погружение рукавов осуществляют в течение 300-320 секунд при объемном расходе воды через отверстие 0,5 дм³/с. В рукавах размещают зарядный шланг и перекачивают по нему 900 кг водосодержащего взрывчатого вещества типа акватол. Замеры осуществляют согласно Примеру 1.

Высота колонки заряда после заряжания составила 11,7-11,8 м, через 3 суток - 11,4-11,5 м. При производстве массового взрыва заряды полностью детонируют.

Пример 6. Процесс ведут согласно Примеру 1, за исключением того, что через сформированное отверстие внутрь каждого рукава поочередно вводят распорное кольцо с внутренним диаметром 160 мм и массой 1 кг и загибают линейный участок рукава между его торцом и кольцом внутрь рукава. Замеры осуществляют согласно Примеру 1.

Высота колонки заряда после заряжания составила 11,6-11,7 м, через 3 суток - 11,3-11,4 м. При производстве массового взрыва заряды полностью детонируют.

Пример 7. Процесс ведут согласно Примеру 2, за исключением того, что перед размещением зарядного шланга каждый рукав через его верхнюю часть дополнительно заполняют водой в количестве 400 дм³. Замеры осуществляют согласно Примеру 1.

Высота колонки заряда после заряжания составила 11,7-11,8 м, через 3 суток - 11,5-11,6 м. При производстве массового взрыва заряды полностью детонируют.

Пример 8. Процесс ведут согласно Примеру 2, за исключением того, что одновременно с размещением зарядного шланга каждый рукав через его верхнюю часть дополнительно заполняют водой в количестве 400 дм³. Замеры осуществляют согласно Примеру 1.

Высота колонки заряда после заряжания составила 11,7-11,8 м, через 3 суток - 11,5-11,6 м. При производстве массового взрыва заряды полностью детонируют.

В Примерах 9-11 процесс ведут с использованием запредельных значений параметров.

Пример 9. Процесс ведут согласно Примеру 1, за исключением того, что формируют отверстие площадью 4 дм² с эквивалентным диаметром 225 мм. Погружение рукавов осуществляют только в 2 скважины; погружение в 3 скважины прекращают из-за упирания нижней торцевой части рукавов в неровности стенок скважин. Замеры осуществляют согласно Примеру 1.

Высота колонки заряда после заряжания составила 11,4 и 11,6 м, через 3 суток - соответственно 6,5 и 4,8 м. Уменьшение высоты заряда в скважинах объясняется механическим повреждением стенок рукавов при трении о стенки скважин и острые кромки трещин и, как следствие - растеканием заряда по трещинам. Скважины дозаряжают штатными ВВ и производят массовый взрыв.

Пример 10. Процесс ведут согласно Примеру 2, за исключением того, что формируют отверстие площадью 0,36 дм² с эквивалентным диаметром 68 мм. Погружение рукава в первую скважину осуществляют в течение 1200 секунд при объемном расходе воды через отверстие 0,42 дм³/с. Погружение рукавов в последующие скважины не осуществляют из-за неприемлемо низкой производительности процесса.

Пример 11. Процесс ведут согласно Примеру 10, за исключением того, что погружение рукавов осуществляют под действием усиленного груза массой 2,5 кг. Размещение зарядного шланга осуществляют внутри только трех рукавов; внутри двух рукавов разместить зарядный шланг не удается из-за сдавливания стенок рукава водой. Замеры осуществляют согласно Примеру 1.

Высота колонки заряда после заряжания составила 11, 10,6 и 11,2 м, через 3 суток - соответственно 2,5, 6,5 и 4,8 м. Уменьшение высоты заряда в скважинах объясняется механическим повреждением стенок рукава при размещении внутри него зарядного шланга и, как следствие, растеканием заряда по трещинам и вымыванием его проточной водой.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет повысить надежность предохранения заряда от вымывания и от растекания по трещинам в стенках скважин, а также увеличить производительность процесса заряжания скважин водосодержащим взрывчатым веществом. Заполнение рукава водой, находящейся в скважине, способствует беспрепятственному размещению зарядного шланга внутри рукава, исключая механическое повреждение его оболочки. Полное изолирование заряда водосодержащего ВВ от дна и стенок скважины повышает безопасность ведения работ при взрывной отбойке руд и пород, содержащих примеси сульфидов.