Способ формирования скважинного заряда

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке полезных ископаемых и в гидростроительстве. Техническим результатом является создание способа механизированного формирования скважинного заряда с переменной по его протяженности плотностью взрывчатого вещества ВВ, что в свою очередь обеспечивает оптимальное в конкретных условиях разрушение горной породы при открытой разработке полезных ископаемых и при ведении строительных взрывных работ. В способе формирования скважинного заряда из многокомпонентного смесевого ВВ, заключающемся в пропитке пористой и кристаллической аммиачной селитры жидким нефтепродуктом и размещении полученного ВВ в скважине, формирование указанного скважинного заряда по его протяженности осуществляют с участками различной плотности ВВ в зависимости от физико-механических свойств пород, расположенных по длине скважины, изменяя плотность ВВ посредством изменения массового процентного соотношения количества гранул пористой и кристаллической аммиачной селитры в ВВ состава, мас.%: гранулы пористой аммиачной селитры 54,5-71,5, гранулы кристаллической аммиачной селитры 20-40, жидкий нефтепродукт 5,5-8,5, причем гранулы пористой селитры используют с размерами 2,5-4,5 мм, а кристаллической селитры 0,7-1,3 мм, в качестве жидкого нефтепродукта – минеральное масло. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке полезных ископаемых и в гидростроительстве.

Известен способ регулирования плотности и объемной концентрации энергии скважинных зарядов из водосодержащих взрывчатых веществ (ВВВ) путем их аэрации в процессе перемешивания смеси подводом воздуха или введением химических реагентов, при этом стабилизацию распределения воздуха или газа в виде мельчайших пузырьков достигают предварительным превращением жидкой фазы ВВВ в гель за счет ее загущения и структурирования (см. патент РФ №2097680, М. кл. F 42 D 3/04, опублик. 27.11.97).

Недостатком этого способа является то, что на выходе смесителя получают скважинный заряд одной фиксированной плотности, который при помещении в скважину равномерно изменяет свою плотность от устья скважины к забою в зависимости от давления, образуемого по длине заряда весом колонки заряда, высотой столба воды над зарядом, длиной и объемным весом материала забойки и другими факторами. При этом наиболее плотный заряд с повышенной объемной концентрацией энергии образуется у забоя скважины, а в направлении устья его плотность равномерно снижается, что не дает возможности формировать заряды требуемой по их длине плотности и объемной концентрации. Кроме того, гелеобразные ВВВ имеют большой критический диаметр открытого заряда, в связи с чем они не пригодны для использования в тех случаях, когда требуется регулирование объемной концентрации энергии взрыва.

Наиболее близким по технической сущности является способ формирования скважинного заряда из многокомпонентного смесевого ВВ, содержащего смесь аммиачной селитры с жидким невзрывчатым горючим веществом, заключающийся в пропитке гранул аммиачной селитры жидким нефтепродуктом и размещении полученного многокомпонентного смесевого ВВ в скважине (см. патент РФ №2076304, М. кл. F 42 D 3/04, опублик. 27.03.97).

Изобретение направлено на решение задачи по созданию способа формирования скважинного заряда ВВ с различной плотностью по длине заряда. При этом указанный способ должен быть реализован непосредственно при механическом заряжании скважин.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в сокращении непроизводительного расхода ВВ за счет формирования заряда требуемой по его длине плотности и объемной концентрации при механизированной зарядке скважин.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что осуществляют способ, который заключается в формировании скважинного заряда из многокомпонентного смесевого ВВ. Указанное ВВ содержит смесь аммиачной селитры с жидким невзрывчатым горючим веществом, которым пропитывают гранулы аммиачной селитры. Далее полученное многокомпонентное смесевое ВВ размещают в скважине, причем скважинный заряд по его протяженности формируют с участками различной плотности ВВ в зависимости от физико-механических свойств пород, расположенных по длине скважины. Плотность ВВ изменяют посредством изменения массового процентного соотношения количества гранул пористой и кристаллической аммиачной селитры в единице объема ВВ, которое состоит из указанных компонентов, взятых в следующих соотношениях мас.%:

- гранулы пористой аммиачной селитры 54,5—71,5

- гранулы кристаллической аммиачной селитры 20-40

- жидкий нефтепродукт 5,5-8,5

Кроме того, тем, что при формировании заряда используют пористую аммиачную селитру с размерами гранул 2,5-4,5 мм и кристаллическую аммиачную селитру с размерами гранул 0,7-1,3 мм.

Кроме того, тем, что при формировании заряда в качестве жидкого нефтепродукта используют минеральное масло.

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

Техническая сущность способа основана на различном механизме разрушения горных пород в зависимости от их физико—механических характеристик. Так, в хрупких средах, характеризующихся высокими упругими постоянными, наиболее целесообразно применение ВВ с высокими начальным давлением, скоростью детонации и плотностью.

Связь между численным значением начального давления ВВ и акустической жесткостью горной породы может быть определена из экспериментально установленной зависимости:

Р_н=(0,126ξС_р-1,7·10⁴)

где Р_н - значение начального давления газообразных продуктов взрыва в кгс/см²;

ξ - плотность породы в кг/м³;

С_р - скорость продольных волн в м/сек.

Отсюда определяют численное значение скорости детонации ВВ:

где ω - скорость детонации ВВ в м/сек;

ξ_ВВ - плотность ВВ кг/м³.

А необходимая плотность ВВ при известной скорости его детонации:

Таким образом, зная значение плотности ВВ для разрушения конкретной горной породы, можно изготовить многокомпонентное ВВ из компонентов различной плотности, взяв эти компоненты в различной пропорции. При этом, изменяя плотность ВВ, можно регулировать скорость детонации.

Согласно настоящему способу предлагается изменять плотность многокомпонентного ВВ, изготовленного на основе пористой аммиачной селитры посредством включения в него в качестве твердой дисперсионной добавки кристаллической аммиачной селитры. Изменяя в готовом ВВ процентное содержание более плотной кристаллической аммиачной селитры, регулируют плотность ВВ.

Гранулы кристаллической аммиачной селитры, распределенные в ВВ и пропитанные жидким горючим, выполняют роль сенсибилизатора, поскольку, несмотря на несколько повышенное содержание жидкого горючего в заряде, гранулы кристаллической аммиачной селитры впитывают горючее в недостаточном количестве. Таким образом, пористая аммиачная селитра выполняет в заряде роль флегматизатора, а кристаллическая - сенсибилизатора. В качестве жидкого нефтепродукта используют преимущественно минеральное масло. Лучшие результаты в некоторых случаях получают при использовании отработанного машинного масла.

Плотность смеси аммичной селитры в заряде ВВ может изменяться от 0,754 г/см³ до 0,805 г/см³.

Способ осуществляют следующим образом. На участке А, равном 1,2 м, по длине скважины в зависимости от физико-механических свойств пород этого участка, которые определяют заранее известными приборами, определяют необходимую плотность ВВ или путем расчета по приведенной формуле, или посредством проведения соответствующих натурных экспериментов. Для получения необходимой плотности ВВ, равной 0,754 г/см³, определяют содержание кристаллической селитры в количестве 20 мас.% и пористой селитры в количестве 71,5 мас.%. Для участка Б, равного 5 метрам, для получения необходимой плотности ВВ, равной 0,78 г/см³, необходимо обеспечить содержание в ВВ кристаллической аммиачной селитры в количестве 34 мас.% и пористой аммиачной селитры в количестве 60 мас.%. Остальные 3,8 метра 10-метровой скважины заряжают ВВ с плотностью 0,805 г/см³ при максимальном количестве гранул кристаллической аммиачной селитры в составе ВВ, равном 40 мас.%.

Для этого можно использовать смесительную машину, например, типа СУЗН-2 с двумя секциями для пористой и кристаллической селитры и емкостью для используемого жидкого нефтепродукта. Из секций компоненты через дозатор подаются в смеситель. В этот же смеситель подают жидкий нефтепродукт в необходимом расчетном количестве. Подачу ВВ в скважину осуществляют также через дозатор. Таким образом, скважину заряжают ВВ, которое имеет различную плотность по глубине скважины в зависимости от свойств разрушаемой породы.

1. Способ формирования скважинного заряда из многокомпонентного смесевого взрывчатого вещества (ВВ), заключающийся в пропитке пористой и кристаллической аммиачной селитры жидким нефтепродуктом и размещении полученного указанного ВВ в скважине, отличающийся тем, что формирование указанного скважинного заряда по его протяженности осуществляют с участками различной плотности ВВ в зависимости от физико-механических свойств пород, расположенных по длине скважины, изменяя плотность ВВ посредством изменения массового процентного соотношения количества гранул пористой и кристаллической аммиачной селитры в ВВ состава, мас.%: гранулы пористой аммиачной селитры -54,5-71,5; гранулы кристаллической аммиачной селитры - 20-40; жидкий нефтепродукт - 5,5-8,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулы пористой селитры используют с размерами 2,5-4,5 мм, а кристаллической селитры - 0,7-1,3 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкого нефтепродукта используют минеральное масло.