Способ заряжания нисходящих скважин взрывчатыми веществами

 

Использование: горная промышленность и строительство при производстве взрывных работ в породах любой степени обводненности. Сущность изобретения: при формирования колонки заряда путем подачи взрывчатого вещества (ВВ) в гидроизолирующего рукав через зарядный шланг и гильзу с одновременным их подъемом по мере наполнения гидроизолирующего рукава ВВ сход гидроизолирующего рукава с гильзы в скважине осуществляют за счет действия веса ВВ, причем в качестве ВВ используют водосодержащие ВВ (ВВВ). Кроме того, верхний конец гидроизолирующего рукава крепят на гильзе с возможностью его схода после заполнения гидроизолирующего рукава заданным количеством ВВВ, а длину рукава по скважине принимают равной не менее высоты колонки заряда ВВВ и не более глубины скважины, изобретение обеспечивает повышение технико-экономических показателей способа заряжания нисходящих скважин ВВ. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к способам заряжения нисходящих скважин текучими водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВВ) с применением гидроизолирующих рукавов, и может быть использовано при отбойке горных пород от массива в породах любой степени обводненности.

Известен способ заряжания нисходящих скважин взрывчатыми веществами (ВВ), включающий установку над устьем скважины воронки с присоединенной к ней гильзой, имеющей уложенный на нее "гармошкой" гидроизолирующий рукав с закрытым нижним концом, подачу в рукав через воронку и гильзу порции "сухого" ВВ весом 10...15 кг, сход рукава с гильзы под действием веса этой порции ВВ, последующие подачу остальной части "сухого" ВВ в рукав и сход его с гильзы с частичным погружением рукава с ВВ в обводненную часть скважины, подачу в рукав до 12% воды или рассола аммиачной селитры (АС), дальнейший сход рукава с гильзы с погружением заряда ВВ до забоя скважины и окончательное формирование колонки заряда ВВ в процессах проникновения воды или рассола АС через заряд, частичного растворения АС в заряде и оседания заряда с повышением его плотности в нижней части скважины [1].

Однако указанный способ имеет следующие основные недостатки: - неполное использование объема скважины, так как диаметр гидроизолирующего рукава должен составлять 80...82% диаметра скважины, что увеличивает расходы на бурение; - большая вероятность нарушения целостности гидроизолирующего рукава из-за неизбежных контактов рукава со стенками скважины в процессе его заполнения ВВ и опускания в скважину, что может привести к вымыванию ВВ скважинной водой и его флегматизации, а, следовательно, снижению эффективности и безопасности взрывания вплоть до отказов; - снижение производительности заряжания и необходимость осуществления забойки скважин спустя несколько часов после заполнения скважины ВВ из-за длительности процесса оседания заряда.

Ближайшим техническим решением к заявленному способу является способ заряжания нисходящих скважин ВВ, включающий подачу на забой скважины посредством зарядного шланга гильзы с уложенным на нее гидроизолирующим рукавом с закрытым нижним концом и верхним концом, закрепленным на гильзе, формирование колонки заряда путем подачи ВВ в гидроизолирующий рукав через зарядный шланг и гильзу с одновременным их подъемом по мере наполнения гидроизолирующего рукава ВВ и схода этого рукава с гильзы. После окончания заряжания и подъема зарядного шланга верхний конец оболочки снимают с гильзы и фиксируют на поверхности у устья скважины [2].

В отличие от аналога этот способ обеспечивает полное использование диаметра скважины и высокую производительность заряжания при гарантированном сохранении целостности гидроизолирующего рукава. Однако способ предусматривает пневматическое заряжание скважин, для которого нужен источник сжатого воздуха. Это приводит к необходимости использования компрессора, усложнению конструкции применяемого оборудования, снижению его надежности и повышению стоимости заряжания. Кроме того, наличие в скважине в зоне забойки гидроизолирующего рукава затрудняет заполнение верхней незаряженной части скважины забоечным материалом, в результате чего образуются пустоты, снижающие качество забойки. До 50% длины рукава используется нерационально. Более того, при взрывании материал рукавов в зоне забойки не уничтожается, как в зоне заряда, а только разрывается на отдельные куски, что засоряет отбиваемую горную массу и создает значительные трудности при дальнейшем обогащении многих полезных ископаемых, например, асбеста. Все это снижает технико-экономические показатели способа.

Задачей изобретения является повышение технико-экономических показателей способа заряжания нисходящих скважин ВВ с использованием гидроизолирующих рукавов в породах любой степени обводненности.

При этом технический результат состоит в исключении применения для заряжания скважин сжатого воздуха, повышении качества забойки скважины, снижении засорения полезных ископаемых материалом гидроизолирующих рукавов и экономии этих рукавов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе заряжания нисходящих скважин ВВ, включающем подачу на забой скважины посредством зарядного шланга гильзы с уложенным на нее гидроизолирующим рукавом с закрытым нижним концом и верхним концом, закрепленным на гильзе, формирование колонки заряда путем подачи ВВ в гидроизолирующий рукав через зарядный шланг и гильзу с одновременным их подъемом по мере наполнения гидроизолирующего рукава ВВ и схода этого рукава с гильзы, сход гидроизолирующего рукава с гильзы в скважине осуществляют за счет действия веса ВВ, причем в качестве ВВ используют текучие водосодержащие ВВ (ВВВ).

Кроме того, верхний конец гидроизолирующего рукава крепят на гильзе с возможностью его схода после заполнения гидроизолирующего рукава заданным количеством ВВВ, а длину рукава по скважине принимают равной не менее высоты колонки заряда ВВВ и не более глубины скважины.

В указанную в формуле изобретения совокупность признаков включены существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для получения технического результата.

Так, осуществление схода гидроизолирующего рукава с гильзы за счет действия веса ВВ и использование в качестве ВВ текучих ВВВ позволяет исключить применение для заряжания скважин сжатого воздуха и заменить мощный дорогостоящий компрессор на малогабаритный, более простой, надежный и дешевый насос, смонтированный непосредственно на зарядной машине, а также ограничиться естественным напором из растворонаполненной емкости.

Также крепление верхнего конца гидроизолирующего рукава на гильзе с возможностью схода после заполнения этого рукава заданным количеством ВВВ при длине рукава по скважине не менее высоты колонки заряда ВВВ и не более глубины скважины обеспечивает, в зависимости от соотношения высоты колонки заряда и длины забойки, уменьшение потребной длины рукава до 50%. Это не только снижает расход рукавов, но и за счет неполного или частичного отсутствия рукава в зоне забойки, не создает препятствий процессу забойки скважин, улучшая качество забойки, и снижает засорение полезного ископаемого остатками материала рукавов именно в том месте, где он не сгорает при взрыве. При этом длина рукава по скважине не менее высоты колонки заряда ВВВ является минимально необходимой для предотвращения вымывания ВВВ. Длина рукава, равная глубине скважины, целесообразна при заряжении скважин, пробуренных в обводненных породах, содержащих включения сульфидов, так как в этом случае необходима полная изоляция заряда от окружающей породы и скважинной воды из-за возможных экзотермических и автокаталитических реакций входящей в состав ВВВ АС с сульфидами, например, пиритом.

Примеры осуществления способа Пример 1 Производилось заряжение обводненных нисходящих (вертикальных) скважин диаметром 250 мм и глубиной 18 м. Скважины непроточные, высота столба воды в них составляла 10 м. В качестве ВВ использовалось текучее ВВВ на основе твердых гранулированных и жидких компонентов при плотности заряжания 1100 кг/м³. Масса заряда составляла 600 кг, из них 560 кг ВВВ и 40 кг гранулотола, высота колонки заряда - 11,3 м (10,4 м - ВВВ и 0,9 м - гранулотол). Заряжание осуществляли переоборудованной зарядной машиной М3-4А, обеспечивающей приготовление ВВВ с различным содержанием твердых гранулированных компонентов и жидкой фазы и заряжание скважин через зарядный шланг под столб воды. На конец зарядного шланга крепилось устройство ][2], несущее гильзу с уложенным на нее гидроизолирующим рукавом. Рукав диаметром 250 мм изготовлен из цельнотянутой полиэтиленовой пленки высокого давления и низкой плотности толщиной 0,18 мм и уложен на гильзу слоями с закручиванием по винтовой линии. Нижний конец рукава закрыт (загерметизирован) сваркой, а верхний - закреплен на гильзе с возможностью его схода с гильзы после заполнения рукава заданным количеством ВВВ, например, посредством резинового кольца. Устройство имеет подшипник, обеспечивающий вращение гильзы при невращающемся зарядном шланге. Длина рукава равна высоте колонки заряда ВВВ и составляет 10,4 м.

Заряжание скважин осуществляют путем последовательного выполнения следующих операций.

Загруженная компонентами ВВВ зарядная машина въезжает на заряжаемый блок, где ее размещают так, чтобы с одной установки заряжать несколько скважин. Затем в смеситель машины подают соответствующие весовые части твердых гранулированных и жидких компонентов, обеспечивающие получение заданной дозы ВВВ требуемого состав весом 560 кг. Подсоединяют гильзу с рукавом к указанному устройству, а устройство - к зарядному шлангу. На забой скважины опускают на детонирующем шнуре (ДШ) промежуточный детонатор (две шашки ТГФ-500), а концы ДШ крепят у устья скважины. Гильзу с уложенным на нее гидроизолирующим рукавом подают посредством зарядного шланга на забой скважины.

Формирование колонки заряда ВВ осуществляют путем подачи готового ВВВ насосом в гидроизолирующий рукав из смесителя зарядной машины через зарядный шланг и гильзу с одновременным их подъемом по мере наполнения гидроизолирующего рукава ВВВ и схода этого рукава с гильзы. Сход рукава с гильзы осуществляют за счет действия веса ВВВ. При этом происходит плавное поперечное прилегание рукава к стенках скважины без перемещения и трения рукава вдоль этих стенок, так как в процессе схода рукава с гильзы при подъеме зарядного шланга гильза вращается в соответствии с направлением и шагом закрутки слоев рукава на гильзе при невращающемся зарядном шланге. После подачи в рукав заданного количества ВВВ (560 кг) при дальнейшем подъеме зарядного шланга гидроизолирующий рукав автоматически отсоединяется от гильзы за чет указанного выше крепления его верхнего конца на этой гильзе. Далее зарядный шланг с устройством и гильзой извлекают из скважины.

В скважину на ВВВ опускают на ДШ второй промежуточный детонатор (снова две шашки ТГФ-500), а концы ДШ также крепят у устья скважины. После этого в скважину вручную засыпают 40 кг гранулотола. Вода из скважины вытесняется по трещинам в породный массив или вытекает на поверхность заряжаемого блока.

Зарядный шланг переносят на следующую скважину, отсоединяют от устройства использованную гильзу, подсоединяют к устройству другую гильзу с уложенным на нее гидроизолирующим рукавом и снова повторяют указанные операции.

По окончании заряжания всех скважин или группы скважин, заряжаемых с одной установки зарядной машины, производят забойку скважин, например забоечной машиной 3С-2М.

Пример 2.

В отличие от примера 1 глубина скважины составляет 13 м и они пробурены в породах, содержащих 4.7% сульфидов (пирита). Поэтому заряд имеет массу в 360 кг ВВВ при высоте колонки заряда 6,75 м. Длина гидроизолирующего рукава равна глубине скважине (13 м). Такая длина рукава обеспечит полную изоляцию заряда от окружающей породы и скважинной воды. Применяемое оборудование, ВВВ, средства инициирования и последовательность операций при осуществлении способа те же, что и в примере 1, но без установки второго промежуточного детонатора и дозаряжения скважин россыпным водоустойчивым ВВ.

Пример 3.

В отличие от примера 2 скважины пробурены в породах, не имеющих включений сульфидов, и заполнены проточной водой. Поэтому длину рукава уменьшают до высоты колонки заряда ВВВ плюс 4...6 диаметров скважины, т.е. до 6,75 + (4. . . 6) · 0.25 = 7,75...8,25 м, что исключит вымывание заряда скважинной проточной водой.

Источники информации 1. Мартыненко С.В. Промышленные испытания устройства типа "Талисман" для заряжания технологических скважин на карьерах. В сб. "Взрывное дело". N 87/44. Механизация технологических процессов взрывных работ. - М.: Недра, 1985, с. 128-132.

2. Патент РФ N 2005178, кл. E 21 C 37/00, 19693 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ заряжания нисходящих скважин взрывчатым веществом (ВВ), включающий подачу на забой скважины посредством зарядного шланга гильзы с уложенным на нее гидроизолирующим рукавом с закрытым нижним концом и верхним концом, закрепленным на гильзе, формирование колонки заряда путем подачи ВВ в гидроизолирующий рукав через зарядный шланг и гильзу с одновременным их подъемом по мере наполнения гидроизолирующего рукава ВВ и схода этого рукава с гильзы, отличающийся тем, что сход гидроизолирующего рукава с гильзы в скважине осуществляют за счет действия веса ВВ, причем в качестве ВВ используют текучие водосодержащие ВВ (ВВВ).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхний конец гидроизолирующего рукава крепят на гильзе с возможностью его схода после заполнения гидроизолирующего рукава заданным количеством ВВВ, а длину рукава по скважине принимают равной не менее высоты колонки заряда ВВВ и не более глубины скважины.