Способ взрывания в массиве горных пород при разработке месторождений

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности. С целью повышения эффективности взрывной отбойки в газоносное полезное ископаемое нагнетают жидкие компоненты ВВ под давлением, превышающим пластовое давление газа. После выдержки во времени этого давления создают условия для самосенсибилизации смеси пузырьками газа, выделяющегося из пласта полезного ископаемого. Инициирование взрыва производят под давлением, равным пластовому давлению газа.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано в системах безлюдной выемки полезного ископаемого, в т.ч. угольных пластов, нефти, газа и т.п.

Известен способ разработки газоносных месторождений, в котором скважины наполняют кислородом (воздухом). После соединения с нефтяными газами нагнетаемый воздух образует взрывчатую смесь. Затем осуществляют внутрипластовое взрывание [1] Недостатки известного способа следующие: нет возможности регулировать силу взрыва; низкая безопасность работ; не обеспечивается многократность воздействия.

Известен способ разработки газоносных месторождений по патенту США N 3999609, 1976, кл. 166-299. В известном способе в нефтяные или газовые скважины нагнетают кислородосодержащий газ. При смешении этого газа с парами нефти в забое скважины формируется горючая смесь. Детонацию горючей смеси осуществляют тепловым способом.

Недостатки этого способа следующие: низкая безопасность работ; низкая эффективность за счет небольшого радиуса заряда.

Известен способ разработки месторождений путем разделывания подземных полостей в нефтесодержащих пластах. Рассматриваемый способ принят за прототип. В нем поочередно под давлением нагнетают через скважину в пласт жидкие окислитель и горючее. Формируют заряды взрывчатой смеси радиусом, равным глубине пропитки. Подачей жидкого инициатора взрыва на открытую поверхность скважины разделывают полость, в которую затем поступает из пласта нефть [2, 3] Известный способ имеет низкую эффективность взрыва.

Целью изобретения является повышение эффективности взрыва за счет самосенсибилизации взрывчатой смеси пузырьками газа, поступаемого из пласта.

Поставленная цель достигается тем, что первоначально определяют пластовое давление газа Р, а нагнетание окислителя и горючего производят под давлением не менее 5Р, затем выдерживают это давление не менее суток и производят его постепенное снижение до уровня пластового давления газа Р, при котором производят инициирование взрыва. Из технической и патентной литературы автору не известны технические решения, основанные на сенсибилизации жидких зарядов, размещенных в трещинном и поровом пространстве пласта пузырьками газа, поступающего из этого же пласта.

Способ характеризуется следующими операциями.

На пласт полезного ископаемого бурят скважину. Герметизируют ее и одним из известных методов, например путем создания газовых камер с использованием газозатворов с винтовыми зажимами резинового уплотнения ( Чернов О.И. Розанцев Е. С. Подготовка шахтных полей с газовыбросоопасными пластами. -М. "Недра", 1975, с. 71-72) определяют значение пластового газового давления Р. Затем под давлением не менее 5Р производят нагнетание в пласт жидких компонент взрывчатой смеси (окислитель и горючее). Удерживают под этим давлением взрывчатую смесь в трещинном пространстве не менее суток. За это время формируется эффективный заряд с радиусом, равным глубине пропитки пласта полезного ископаемого жидкой смесью ВВ. Затем постепенно снижают давление до уровня пластового значения Р. На этой стадии операций осуществляют сенсибилизацию взрывчатой смеси пузырьками газа, поступающего из окружающего скважину пространства пласта. После сенсибилизации взрывчатой смеси при уровне давления в скважине Р осуществляют инициирование взрыва.

Физическая сущность способа заключается в следующем.

Разработку газоносных месторождений полезного ископаемого осуществляют взрывной отбойкой. В технологии выемки заряды ВВ формируют из жидких смесей, размещенных в трещинно-поровом пространстве пласта. При этом нагнетание компонентов смеси производят под давлением, превышающим давление газа в пласте. В процессе нагнетания жидкость вытесняет газ и заполняет освободившееся пространство трещин и пор пласта. За определенный промежуток времени в заполненном объеме формируются заряды ВВ. Опытным путем автором установлено, что смешение компонент (окислителя и горючего) заканчивается по истечении суток. При этом наибольшая глубина пропитки пласта жидкостью происходит в случае, если нагнетание производится под давлением, превышающим пластовое давление газа не менее чем в 5 раз. После выдержки во времени повышенного давления последующее его снижение способствует поступлению в трещины и поры с жидкими зарядами ВВ газа из пласта. В жидкой смеси ВВ образуются газовые пузырьки. Происходит процесс самосенсибилизации смеси за счет естественного аэрирования и создания эффективной пустотности, что значительно повышает взрывную реакцию (Опыт применения эмульсионных ВВ при проходке стволов, АВТ. Петцольд. Я. Глюкауф, 1991, N 11/12).

Способ был реализован при выемке запасов в целике газоносного угольного пласта Тройного в производственном объединении "Воркутауголь". На пласт была пробурена скважина. Первоначально в ней определили давление газа в пласте. Для этого в скважине герметизировали газовую камеру по методике, приведенной в кн. авт. Чернов О.И. Розанцев Е.С. Подготовка шахтных полей с газовыбросоопасными пластами, -М. Недра, 1975, с. 71-72. Замерами было установлено, что пластовое давление газа равно Р=1,2 МПа. При помощи насосной установки НВУ-30 в пласт под давлением 6,0 МПа нагнетали водный раствор аммиачной селитры (окислитель), а затем жидкое дизельное топливо (горючее). Выдерживали в скважине давление Р=6,0 МПа в течение 24 ч. Затем, постепенно сбавляя давление через каждый час на 0,5 МПа, снизили его до уровня пластового, равного Р= 1,2 МПа. Размещали в скважине систему инициирования с мощными детонаторами и производили взрывную отбойку угля из целика.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ разработки газоносных месторождений позволяет получить следующие преимущества: повышается эффективность взрывной реакции жидкой смеси ВВ за счет наличия в ней пузырьков газа; уменьшается расход жидких компонент смеси ВВ за счет увеличения ее плотности газом из пласта; повышается производительность операций по формированию зарядов ВВ за счет самосенсибилизации смеси газом из собственного пласта.

Формула изобретения

СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, включающий бурение скважин, нагнетание через них в пласт под давлением окислителя и горючего и инициирование взрыва, отличающийся тем, что при разработке газоносных месторождений первоначально определяют пластовое давление газа, давление нагнетания окислителя и горючего устанавливают не менее пятикратного пластового, затем выдерживают это давление не менее суток для пропитки пород, после чего производят постепенное его снижение до уровня пластового давления газа для самосенсибилизации взрывчатой смеси пузырьками пластового газа, а инициирование взрыва производят при пластовом давлении смеси.