ИНГИБИРОВАННЫЕ ЭМУЛЬСИИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ В РЕАКЦИОННОСПОСОБНОМ ГРУНТЕ ИЛИ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
INHIBITED EMULSIONS FOR USE IN BLASTING OPERATIONS IN REACTIVE SOIL OR AT HIGH TEMPERATURES

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/632,818, поданной 20 февраля 2018 г. и озаглавленной INHIBITED EMULSIONS FOR USE IN BLASTING IN REACTIVE GROUND OR UNDER HIGH TEMPERATURE CONDITIONS, и по предварительной заявке на патент США № 62/773,766, поданной 30 ноября 2018 г. и озаглавленной INHIBITED EMULSIONS FOR USE IN BLASTING IN REACTIVE GROUND OR UNDER HIGH TEMPERATURE CONDITIONS, содержание которых полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее раскрытие относится по существу к взрывчатым веществам. Более конкретно, настоящее раскрытие относится к способам доставки ингибированных эмульсий и к связанным с ними системам. В некоторых вариантах осуществления способы относятся к способам применения ингибированной эмульсии для взрывания в реакционноспособном грунте и/или в высокотемпературных условиях.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0003] Варианты осуществления, раскрытые в настоящем документе, станут более понятны из представленного ниже описания и приложенных пунктов формулы изобретения в сочетании с приложенными графическими материалами. На графических материалах показаны преимущественно обобщенные варианты осуществления, которые будут описаны с дополнительной спецификой и подробностями вместе с графическими материалами.
[0004] На Фиг. 1 представлена технологическая схема одного варианта осуществления системы для доставки взрывчатых веществ.
[0005] На Фиг. 2 представлена блок-схема варианта осуществления способа доставки ингибированной эмульсии к шпуру.
[0006] На Фиг. 3 представлена блок-схема варианта осуществления взрывания в реакционноспособном грунте.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0007] В настоящем документе описаны композиции взрывчатого вещества для использования в реакционноспособном грунте и/или в условиях высоких температур, а также связанные с ними способы. Взрывчатые вещества широко применяют для разрушения горных пород и руд в горнодобывающей промышленности, при разработке карьеров и котлованов. Как правило, углубление, которое называют «шпуром», бурят в поверхности, например, в грунте. Затем в шпур можно поместить композицию взрывчатого вещества. После этого композиция взрывчатого вещества может быть взорвана.
[0008] В некоторых вариантах осуществления композиция взрывчатого вещества представляет собой эмульсию или смесь, включающую в себя эмульсию. В некоторых вариантах осуществления эмульсия содержит топочный мазут в качестве непрерывной фазы и окислитель в качестве дисперсной фазы. Например, в некоторых вариантах осуществления эмульсия содержит капли водного раствора окислителя, которые распределены в непрерывной фазе топочного мазута (т.е. эмульсии «вода в масле»).
[0009] Используемый в настоящем документе термин «эмульсия» относится как к несенсибилизированной эмульсионной матрице, так и к эмульсии, которая была сенсибилизирована в эмульсионное взрывчатое вещество. Например, несенсибилизированную эмульсионную матрицу можно транспортировать как окислитель класса 5.1 ООН. Эмульсионные взрывчатые вещества содержат достаточное количество сенсибилизатора для приведения эмульсии в состояние детонации стандартными детонаторами. Эмульсия может быть активирована на месте взрывных работ или даже в шпуре. В некоторых вариантах осуществления сенсибилизатор представляет собой химический газообразующий агент. В некоторых вариантах осуществления сенсибилизатор содержит полые микросферы или другие твердые вещества, содержащие в себе газ. В некоторых вариантах осуществления сенсибилизатор представляет собой пузырьки газа, которые были механически введены в эмульсию. Введение в эмульсию пузырьков газа может снижать плотность эмульсии, подаваемой в шпур.
[0010] Потенциальной опасностью, связанной с композициями взрывчатого вещества, такими как эмульсионные взрывчатые вещества, является преждевременная детонация. Как правило, взрывчатый материал оставляют в шпуре на определенный период времени (т.е. на «время сна») до тех пор, пока он не будет активирован. Иными словами, «время сна» для взрывчатого материала представляет собой время между помещением материала в шпур и запланированной активацией взрывчатого вещества. Преждевременная детонация (т.е. детонация в течение предполагаемого времени сна) создает значительные риски.
[0011] Одна потенциальная причина преждевременной детонации заключается в помещении композиции взрывчатого вещества в реакционноспособный грунт. «Реакционноспособный грунт» представляет собой грунт, который претерпевает спонтанную экзотермическую реакцию при контакте с нитратами, такими как нитрат аммония. Реакция часто влечет за собой химическое окисление сульфидов (например, сульфида железа или сульфида меди) нитратами и высвобождение тепла. Другими словами, когда композиция взрывчатого вещества помещается в реакционноспособный грунт, сульфиды в реакционноспособном грунте могут взаимодействовать с нитратами в композиции взрывчатого вещества. Реакция нитратов с сульфидсодержащим грунтом может приводить к автокатализируемому процессу, который после некоторого периода индукции может привести к самопроизвольному экзотермическому разложению. В некоторых случаях результирующее увеличение температуры (т.е. результирующее количество выделившегося тепла) может приводить к преждевременной детонации. Один пример реакционноспособного грунта представляет собой грунт, содержащий пирит.
[0012] Другой потенциальной причиной преждевременной детонации является повышенная температура грунта. Повышенная температура грунта может уменьшать (или обеспечивать) энергию активации, необходимую для запуска детонации взрывчатого вещества. Используемый в настоящем документе термин «высокотемпературный грунт» относится к грунту с температурой 55°C или выше.
[0013] Кроме того, подлежащий взрыванию грунт может представлять собой как высокотемпературный грунт, так и реакционноспособный грунт.
[0014] Для предотвращения экзотермического эффекта и преждевременной детонации можно использовать несколько стратегий. Например, как более подробно описано ниже, композиции взрывчатого вещества может содержать добавку, которая функционирует в качестве ингибитора, такую как мочевина, амины, основные растворы (например, насыщенная водой кальцинированная сода), нитрат натрия, гидроталькит и оксид цинка.
[0015] Ингибитор может уменьшать термическую деградацию эмульсионного взрывчатого вещества, когда эмульсионное взрывчатое вещество находится в контакте с реакционноспособным грунтом и/или грунтом с повышенной температурой. Например, когда эмульсионное взрывчатое вещество находится в контакте с сульфидсодержащим грунтом, ингибитор может уменьшать скорость реакции между нитратными солями дисперсной фазы окислителя и сульфидами в реакционноспособном грунте. Следует понимать, что ингибированные эмульсии, описанные в настоящем документе, могут не полностью предотвращать экзотермическую реакцию и полученную в результате преждевременную детонацию; однако ингибированные эмульсии, описанные в настоящем документе, могут задерживать или сводить к минимуму экзотермические реакции и таким образом повышать безопасность взрывчатых веществ и увеличивать время безопасного сна для взрывчатых веществ.
[0016] Также описаны способы применения описанных в настоящем документе взрывчатых композиций. Например, эмульсионное взрывчатое вещество, описанное в настоящем документе, можно использовать для взрывания в реакционноспособном грунте и/или грунте с повышенной температурой. Например, один из способов взрывания в реакционноспособном грунте включает в себя этап помещения эмульсионного взрывчатого вещества в реакционноспособный грунт. Например, эмульсионное взрывчатое вещество можно загружать в шпур, пробуренный в реакционноспособном грунте.
[0017] Реакционноспособный грунт может содержать любые минеральные вещества, которые, по существу, взаимодействуют с одной или более нитратными солями, при этом вызывая экзотермическую реакцию. Например, в некоторых вариантах осуществления реакционноспособный грунт включает один или более сульфидов. Более конкретно, определенный реакционноспособный грунт включает сульфид железа, такой как железный колчедан. Грунт можно идентифицировать как реакционноспособный грунт путем проведения изотермического испытания реакционноспособного грунта «Австралийской группы по производству взрывчатых веществ и технике безопасности» (см. Australian Explosives Industry and Safety Group Inc., Code of Practice: Elevated Temperature and Reaction Ground, март 2017 г.).
[0018] Любые способы, описанные в настоящем документе, включают в себя один или более этапов или действий для осуществления описанного способа. Этапы и/или действия способа могут быть взаимозаменяемы друг с другом. Иными словами, если для надлежащей работы варианта осуществления не требуется конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование определенных этапов и/или действий могут быть изменены. Более того, подпроцедуры или только часть способа, описанного в настоящем документе, могут быть отдельным способом в рамках объема настоящего описания. Другими словами, некоторые способы могут включать только часть этапов, описанных более подробно.
[0019] В данном описании ссылка на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в отношении данного варианта осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления. Таким образом, приведенные в настоящем описании выражения или их вариации не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления.
[0020] Фразы «функционально соединенный с», «соединенный с» и «связанный с» относятся к любой форме взаимодействия между двумя или более объектами, включая механическое, электрическое, магнитное, электромагнитное, тепловое взаимодействие и взаимодействие по текучей среде. Аналогичным образом, «соединенный по текучей среде» относится к любой форме взаимодействия по текучей среде между двумя или более объектами. Два объекта могут взаимодействовать друг с другом, даже если они не находятся в непосредственном контакте друг с другом. Например, два объекта могут взаимодействовать друг с другом посредством промежуточного объекта.
[0021] В настоящем документе термин «проксимально» относится к расположению «близко» к раскрываемому объекту или «у» него. Например, «проксимально по отношению к выходному отверстию загрузочной трубы» относится к расположению близко к выходному отверстию загрузочной трубы или у него.
[0022] Как следует из приведенных ниже пунктов формулы изобретения, обладающие признаками изобретения аспекты заключаются в комбинации меньшего количества из всех признаков любого отдельного описанного выше варианта осуществления. Таким образом, формула изобретения, следующая за настоящим подробным описанием, тем самым в прямой форме включена в настоящее подробное описание, причем каждый пункт формулы изобретения является самостоятельным в качестве отдельного варианта осуществления. Настоящее описание включает все сочетания независимых пунктов формулы изобретения с зависимыми от них пунктами формулы изобретения.
[0023] Включение в формулу изобретения термина «первый» по отношению к какому-либо признаку или элементу не обязательно предполагает наличие второго или дополнительного такого признака или элемента. Специалистам в данной области будет очевидно, что в отдельные аспекты описанных выше вариантов осуществления можно внести изменения без отклонения от основных принципов, представленных в настоящем описании.
[0024] Предложенные в настоящем документе способы могут обеспечивать или позволять производителю взрывчатых веществ производить одну эмульсию для применения как в реакционноспособном грунте, так и в нереакционноспособном грунте. Если эмульсия предназначена для применения в реакционноспособном грунте, пользователь может добавить раствор ингибитора (т.е. раствор, содержащий воду, ингибитор и модификатор точки кристаллизации) в эмульсионную матрицу после изготовления эмульсионной матрицы. Например, пользователь может добавить раствор ингибитора в эмульсию во время доставки в шпур. Соответственно, время сна в реакционноспособном грунте эмульсионного взрывчатого вещества, подготовленного как описано в настоящем документе, может быть больше «времени сна» в реакционноспособном грунте эмульсионного взрывчатого вещества, не содержащего ингибитора и модификатора точки кристаллизации.
[0025] Как указано выше, шпур может быть расположен в реакционноспособном грунте, а эмульсия может представлять собой эмульсию, выполненную или применяемую для нереакционноспособного грунта. Преимущество способов, предложенных в настоящем документе, может заключаться в том, что эмульсионную матрицу можно подобрать с учетом уровня реакционной способности грунта, подлежащего взрыванию, поскольку обычно существует широкий спектр реакционноспособных грунтов. Например, способ может включать определение свойств грунта вдоль длины или глубины шпура. В некоторых вариантах осуществления может быть определена подробная информация о шпуре, включая геологический профиль. В некоторых вариантах осуществления геологический профиль может генерироваться на основании одного или более типов геологических данных. Не имеющие ограничительного характера примеры геологических данных включают в себя минералогию (элементную и/или минеральную) и температуру. Геологические данные могут быть определены непосредственно или опосредованно из таких источников, как сейсмические данные (например, полученные от одного или более сейсмоприемников или других сейсмических датчиков), данные бурения, буровые шламы, керновые пробы, датчики (например, датчики температуры или химические датчики, связанные с буром) или их комбинации. Например, буровые шламы и/или керновые пробы можно анализировать с использованием рентгеновской или гамма-флуоресценции, сканирующей электронной микроскопии и других методик спектроскопии и/или микроскопии. Геологические данные могут включать в себя информацию на инкрементной основе, например, на пофутовой основе. Специалисты в данной области могут воспользоваться знаниями свойств геологического профиля или грунта для выбора ингибированной эмульсии, соответствующей характеристикам грунта, содержащегося в шпуре, для достижения оптимальных характеристик взрывчатого вещества.
[0026] В настоящем документе раскрыты системы доставки взрывчатых веществ и связанные с ними способы. Следует понимать, что размещение и конфигурация компонентов вариантов осуществления, по существу, описанных ниже и показанных на фигурах в настоящем документе, могут иметь широкое разнообразие разных конфигураций. Таким образом, представленное ниже более подробное описание различных вариантов осуществления, как описано ниже и представлено на фигурах, не предполагает ограничения объема раскрытия, а представляет лишь различные варианты осуществления. Несмотря на то что различные аспекты вариантов осуществления представлены на графических материалах, причем, если это конкретно не указано, графические материалы не обязательно выполнены в масштабе.
[0027] На Фиг. 1 показана технологическая схема одного варианта осуществления системы 100 доставки взрывчатых веществ. Система 100 доставки взрывчатых веществ, показанная на Фиг. 1, содержит различные компоненты и материалы, как дополнительно описано ниже. Кроме того, любая комбинация отдельных компонентов может содержать узел или подузел для применения вместе с системой доставки взрывчатых веществ.
[0028] В вариантах осуществления на Фиг. 1 система 100 доставки взрывчатых веществ содержит первый резервуар 10, выполненный с возможностью хранения первой газообразующей добавки 11, второй резервуар 20, выполненный с возможностью хранения второй газообразующей добавки 21, и третий резервуар 30, выполненный с возможностью хранения эмульсионной матрицы 31. Система 100 доставки взрывчатых веществ дополнительно содержит гомогенизатор 40, выполненный с возможностью перемешивания эмульсионной матрицы 31 и первой газообразующей добавки 11 с образованием гомогенизированного продукта 41. В некоторых других вариантах осуществления система 100 доставки взрывчатых веществ может не содержать гомогенизатор 40. Иными словами, система 100 доставки взрывчатых веществ может не содержать гомогенизатора.
[0029] В некоторых вариантах осуществления первая газообразующая добавка 11 содержит регулятор pH. Регулятор pH может содержать кислоту. Примеры кислот включают, помимо прочего, органические кислоты, такие как лимонная кислота, уксусная кислота и винная кислота. Можно применять любой регулятор pH, известный в данной области и совместимый со второй газообразующей добавкой 21 и ускорителем газообразования, при его наличии. Регулятор pH может растворяться в водном растворе.
[0030] В некоторых вариантах осуществления первый резервуар 10 дополнительно выполнен с возможностью хранения ускорителя газообразования, смешанного с первой газообразующей добавкой 11. Гомогенизатор 40 может быть выполнен с возможностью перемешивания эмульсионной матрицы 31 и смеси ускорителя газообразования с первой газообразующей добавкой 11 с образованием гомогенизированного продукта 41. Примеры ускорителей газообразования включают, помимо прочего, тиомочевину, мочевину, тиоцианат, йодид, цианат, ацетат, сульфоновую кислоту и ее соли, а также их комбинации. Можно применять любой ускоритель газообразования, известный в данной области и совместимый с первой газообразующей добавкой 11 и второй газообразующей добавкой 21. Регулятор pH и газообразующая добавка могут растворяться в водном растворе.
[0031] В некоторых вариантах осуществления вторая газообразующая добавка 21 представляет собой химическую газообразующую добавку, выполненную с возможностью реакции в эмульсионной матрице 31 и с ускорителем газообразования, при его наличии. Примеры химических газообразующих добавок включают, помимо прочего, пероксиды, такие как пероксид водорода, неорганические соли нитрита, такие как нитрит натрия, нитрозамины, такие как N, N'-динитрозопентаметилентетрамин, борогидриды щелочных металлов, такие как борогидрид натрия, и основания, такие как карбонаты, включая карбонат натрия. Можно использовать любую химическую газообразующую добавку, известную в данной области и совместимую с эмульсионной матрицей 31 и ускорителем газообразования, при его наличии. Химическая газообразующая добавка может растворяться в водном растворе.

[0032] В некоторых вариантах осуществления эмульсионная матрица 31 содержит непрерывную фазу топлива и дисперсную фазу окислителя. Можно применять любую известную в данной области эмульсионную матрицу, такую как, в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, TITAN 1000 G (DYNO NOBEL).
[0033] Примеры фазы топлива включают, помимо прочего, жидкое топливо, такое как топочный мазут, дизельное топливо, дистиллят, печное топливо, керосин, бензин и сырая нефть; воски, такие как микрокристаллический воск, парафиновый воск и парафиновый гач; масла, такие как парафиновые масла, бензол, толуол и ксилольные масла, битумные материалы, полимерные масла, такие как низкомолекулярные полимеры олефинов, животные масла, такие как рыбьи жиры, и другие минеральные, углеводородные или жирные масла; и их смеси. Можно применять любую фазу топлива, известную в данной области и совместимую с фазой окислителя и эмульгатором, при его наличии.
[0034] Эмульсионная матрица может обеспечивать по меньшей мере приблизительно 95%, по меньшей мере приблизительно 96%, по меньшей мере приблизительно 97% содержания кислорода в активированном продукте.
[0035] Примеры фаз окислителя включают, помимо прочего, высвобождающие кислород соли. Примеры высвобождающих кислород солей включают, помимо прочего, нитраты щелочных и щелочноземельных металлов, хлораты щелочных и щелочноземельных металлов, перхлораты щелочных и щелочноземельных металлов, нитрат аммония, хлорат аммония, перхлорат аммония и их смеси, такие как смесь нитрата аммония и нитратов натрия или кальция. Можно применять любую фазу окислителя, известную в данной области и совместимую с фазой топлива и эмульгатором, при его наличии. Фаза окислителя может растворяться в водном растворе, образуя в результате эмульсионную матрицу, известную в данной области как эмульсия «вода в масле». Фаза окислителя может не растворяться в водном растворе, образуя в результате эмульсионную матрицу, известную в данной области как эмульсия «расплав в масле».
[0036] В некоторых вариантах осуществления эмульсионная матрица 31 дополнительно содержит эмульгатор. Примеры эмульгаторов включают, помимо прочего, эмульгаторы на основе продуктов взаимодействия поли[алк(ен)ил]янтарных ангидридов и алкиламинов, включая производные янтарного ангидрида полиизобутилена (PiBSA) алканоламинов. Дополнительные примеры эмульгаторов включают, помимо прочего, алкоксилаты спиртов, алкоксилаты фенолов, поли(оксиалкилен)гликоли, сложные эфиры поли(оксиалкилен) жирных кислот, алкоксилаты аминов, сложные эфиры жирных кислот с сорбитом и глицерином, соли жирных кислот, сложные эфиры сорбитана, сложные эфиры поли(оксиалкилен) сорбитана, алкоксилаты жирных аминов, сложные эфиры поли(оксиалкилен)гликолей, амины жирных кислот, алкоксилаты амидов жирных кислот, жирные амины, четвертичные амины, алкилоксазолины, алкенилоксазолины, имидазолины, алкилсульфонаты, алкилсульфосукцинаты, алкиларилсульфонаты, алкилфосфаты, алкенилфосфаты, сложные эфиры фосфатов, лецитин, сополимеры поли(оксиалкилен)гликоля и поли(12-гидроксистеариновой) кислоты, 2-алкил и 2-алкенил-4,4'-бис(гидроксиметил)оксазолин, моноолеат сорбитана, сесквиолеат сорбитана, 2-олеил-4,4'-бис(гидроксиметил)оксазолин, а также их смеси. Можно применять любой эмульгатор, известный в данной области и совместимый с фазой топлива и фазой окислителя.
[0037] Система 100 доставки взрывчатых веществ дополнительно содержит первый насос 12, выполненный с возможностью нагнетания первой газообразующей добавки 11. Входное отверстие первого насоса 12 соединено по текучей среде с первым резервуаром 10. Выходное отверстие первого насоса 12 соединено по текучей среде с первым расходомером 14, выполненным с возможностью измерения потока 15 первой газообразующей добавки 11. Первый расходомер 14 соединен по текучей среде с гомогенизатором 40. Поток 15 первой газообразующей добавки 11 можно ввести в поток 35 эмульсионной матрицы 31 выше по потоку от гомогенизатора 40, в том числе до или после третьего насоса 32 или до или после третьего расходомера 34. Поток 15 можно вводить вдоль средней линии потока 35. На Фиг. 1 показано протекание потока 15 первой газообразующей добавки 11 из первого резервуара 10 через первый насос 12 и первый расходомер 14 в гомогенизатор 40.
[0038] Система 100 доставки взрывчатых веществ дополнительно содержит второй насос 22, выполненный с возможностью нагнетания второй газообразующей добавки 21. Входное отверстие второго насоса 22 функционально соединено со вторым резервуаром 20. Выходное отверстие второго насоса 22 соединено по текучей среде со вторым расходомером 24, выполненным с возможностью измерения потока 25 второй газообразующей добавки 21. Второй расходомер 24 соединен по текучей среде с клапаном 26. Клапан 26 выполнен с возможностью управления потоком 25 второй газообразующей добавки 21. Клапан 26 соединен по текучей среде с загрузочной трубой (не показана) проксимально по отношению к выходному отверстию загрузочной трубы и проксимально по отношению ко входному отверстию смесителя 60. Клапан 26 может включать в себя управляющий клапан. Примеры управляющих клапанов включают, помимо прочего, клапаны с наклонным шпинделем, шаровые клапаны, дроссельные клапаны и мембранные клапаны. Можно применять любой клапан, известный в данной области и совместимый с процессом управления протеканием второй газообразующей добавки 21. На Фиг. 1 показано протекание потока 25 второй газообразующей добавки 21 из второго резервуара 20 через второй насос 22, второй расходомер 24 и клапан 26 в поток 47.
[0039] Система 100 доставки взрывчатых веществ дополнительно содержит третий насос 32, выполненный с возможностью нагнетания эмульсионной матрицы 31. Входное отверстие третьего насоса 32 соединено по текучей среде с третьим резервуаром 30. Выходное отверстие третьего насоса 32 соединено по текучей среде с третьим расходомером 34, выполненным с возможностью измерения потока 35 эмульсионной матрицы 31. Третий расходомер 34 соединен по текучей среде с гомогенизатором 40. На Фиг. 1 показано протекание потока 35 эмульсионной матрицы 31 из третьего резервуара 30 через третий насос 32 и третий расходомер 34 в гомогенизатор 40.
[0040] В некоторых вариантах осуществления система 100 доставки взрывчатых веществ выполнена с возможностью перекачки второй газообразующей добавки 21 с массовым расходом менее приблизительно 5%, менее приблизительно 4%, менее приблизительно 2% или менее приблизительно 1% массового расхода эмульсионной матрицы 31.
[0041] Гомогенизатор 40 может быть выполнен с возможностью гомогенизации эмульсионной матрицы 31 во время формирования гомогенизированного продукта 41. В настоящем документе термины «гомогенизировать» или «гомогенизация» относятся к уменьшению размера капель фазы окислителя в фазе топлива эмульсионной матрицы, такой как эмульсионная матрица 31. Гомогенизация эмульсионной матрицы 31 повышает вязкость гомогенизированного продукта 41 в сравнении с эмульсионной матрицей 31. Гомогенизатор 40 также может быть выполнен с возможностью перемешивания потока 35 эмульсионной матрицы 31 и потока 15 первой газообразующей добавки 11 с образованием гомогенизированного продукта 41. Поток 45 гомогенизированного продукта 41 выходит из гомогенизатора 40. Давление потока 35 и потока 15 может обеспечивать давление для протекания потока 45.
[0042] Гомогенизатор 40 может уменьшать размер капель фазы окислителя за счет приложения сдвигового напряжения к эмульсионной матрице 31 и первой газообразующей добавке 11. Гомогенизатор 40 может содержать клапан, выполненный с возможностью приложения сдвигового напряжения к эмульсионной матрице 31 и первой газообразующей добавке 11. Гомогенизатор 40 может дополнительно содержать смесительные устройства, такие как, в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, стационарные смесители и/или динамические смесители, такие как шнеки, для перемешивания потока 15 первой газообразующей добавки 11 с потоком 35 эмульсионной матрицы 31.
[0043] Гомогенизация эмульсионной матрицы 31 во время формирования гомогенизированного продукта 41 может быть благоприятной для активированного продукта 61. Например, в сравнении с негомогенизированным активированным продуктом уменьшение размера капель фазы окислителя и повышение вязкости активированного продукта 61 могут приводить к подавлению слияния пузырьков газа, образующихся при введении второй газообразующей добавки 21. Аналогичным образом, в сравнении с негомогенизированным активированным продуктом снижается влияние гидростатического давления на плотность пузырьков газа в гомогенизированном активированном продукте 61. Таким образом, в сравнении с негомогенизированным активированным продуктом в гомогенизированном активированном продукте 61 миграция пузырьков газа меньше. В результате этого плотность гомогенизированного активированного продукта 61 при загрузке на конкретной глубине шпура ближе к плотности гомогенизированного активированного продукта 61 при перекачке на эту глубину, чем в случае с плотностью при загрузке негомогенизированного активированного продукта, если он перекачивается вместо гомогенизированного активированного продукта. Повышение вязкости гомогенизированного активированного продукта 61 также, как правило, снижает миграцию продукта в трещины и пустоты в окружающем шпур материале в сравнении с негомогенизированным активированным продуктом.
[0044] В некоторых вариантах осуществления гомогенизатор 40 по существу не гомогенизирует эмульсионную матрицу 31. В таких вариантах осуществления гомогенизатор 40 содержит устройства, преимущественно выполненные с возможностью перемешивания потока 35 и потока 15, но не включает устройства, преимущественно выполненные с возможностью уменьшения размера капель фазы окислителя в эмульсионной матрице 31. В таких вариантах осуществления активированный продукт 61 будет представлять собой негомогенизированный активированный продукт. В настоящем документе «преимущественно выполненный» относится к основной функции, с возможностью выполнять которую выполнено устройство. Например, любое(-ые) смесительное(-ые) устройство(-а) гомогенизатора 40 могут оказывать некоторое влияние на размер капель фазы окислителя, но основной функцией смесительных устройств может быть перемешивание потока 15 и потока 35.
[0045] Система 100 доставки взрывчатых веществ дополнительно содержит четвертый резервуар 50, выполненный с возможностью хранения смазки 51 и/или раствора 53 ингибитора (описанного ниже более подробно), и нагнетатель 52 смазки, выполненный с возможностью облегчения за счет смазки перекачки гомогенизированного продукта 41 через внутреннюю часть загрузочной трубы. Четвертый резервуар 50 соединен по текучей среде с нагнетателем 52 смазки. Нагнетатель 52 смазки может быть выполнен с возможностью впрыскивания кольцеобразного тела смазки 51 и/или раствора 53 ингибитора, окружающего поток 45 гомогенизированного продукта 41 и обеспечивающего смазку гомогенизированного продукта 41 при протекании во внутренней части загрузочной трубы. Смазка 51 может включать в себя воду. Раствор 53 ингибитора может содержать воду, ингибитор и модификатор точки кристаллизации. Гомогенизатор 40 соединен по текучей среде с нагнетателем смазки 52. Нагнетатель смазки 52 функционально соединен с загрузочной трубой. Поток 45 гомогенизированного продукта 41 поступает в нагнетатель 52 смазки. Поток 55 смазки 51 и/или раствора 53 ингибитора выходит из четвертого резервуара 50 и вводится посредством инжектора 52 смазки в поток 45. Впрыскивание в поток 55 можно осуществить в виде кольцеобразного тела, которое по существу радиально окружает поток 45. Поток 47 выходит из нагнетателя 52 смазки и содержит поток 45, по существу радиально окруженный потоком 55. Поток 55 смазки 51 и/или раствора 53 ингибитора может смазывать протекание потока 45 через загрузочную трубу.
[0046] В некоторых вариантах осуществления кольцеобразное тело смазки 51 и/или раствора 53 ингибитора, которое окружает поток 45 гомогенизированного продукта 41, может содержать от приблизительно 1 массовой доли (мас.%) до приблизительно 14 мас.% общего продукта (смазки 51 и/или раствора 53 ингибитора плюс гомогенизированный продукт 41 и любой сенсибилизатор) в шпуре. В некоторых других вариантах осуществления кольцеобразное тело смазки 51 и/или раствора 53 ингибитора, которое окружает поток 45 гомогенизированного продукта 41 в шпуре, может содержать от приблизительно 2 мас.% до приблизительно 12 мас.% общего продукта, от приблизительно 6 мас.% до приблизительно 10 мас.% или от приблизительно 8 мас.% общего продукта в шпуре.
[0047] Система 100 доставки взрывчатых веществ дополнительно содержит загрузочную трубу. Загрузочная труба функционально соединена с нагнетателем смазки. Загрузочная труба выполнена с возможностью перекачки потока 47 в смеситель 60. Загрузочная труба выполнена с возможностью вставки в шпур.
[0048] Система 100 доставки взрывчатых веществ дополнительно содержит смеситель 60, расположенный проксимально по отношению к выходному отверстию загрузочной трубы. Смеситель 60 выполнен с возможностью перемешивания гомогенизированного продукта 41 и смазки 51 и/или раствора 53 ингибитора в потоке 47 со второй газообразующей добавкой 21 в потоке 25 с образованием активированного продукта 61 в потоке 65. Смеситель может включать в себя стационарный смеситель. Примеры стационарного смесителя включают, помимо прочего, винтовой стационарный смеситель. Можно применять любой стационарный смеситель, известный в данной области и совместимый с процессом перемешивания второй газообразующей добавки 21, гомогенизированного продукта 41 и смазки 51 и/или раствора 53 ингибитора.
[0049] В некоторых вариантах осуществления поток 15 первой газообразующей добавки 11 не вводят в поток 35 выше по потоку от гомогенизатора 40. Вместо этого поток 15 первой газообразующей добавки 11 можно ввести в поток 45 гомогенизированного продукта 41 после гомогенизатора 40 или в поток 47 после нагнетателя 52 смазки. Поток 15 можно впрыскивать вдоль средней линии потока 45 или потока 47. В этих вариантах осуществления первая газообразующая добавка 11 потока 15 может перемешиваться с гомогенизированным продуктом 41 и второй газообразующей добавкой 25 в смесителе 60.
[0050] Система 100 доставки взрывчатых веществ дополнительно содержит систему 70 управления, выполненную с возможностью изменения расхода потока 25 относительно расхода потока 47. Система 70 управления может быть выполнена с возможностью изменения расхода потока 25 во время непрерывного образования и перекачки активированного продукта 61 в шпур. Система 70 управления может быть выполнена с возможностью изменения расхода потока 25 одновременно с изменением расхода потока 15, потока 35 и потока 55 для изменения расхода потока 47.
[0051] Система 70 управления может быть выполнена с возможностью автоматического изменения расхода потока 25 по мере заполнения шпура активированным продуктом 61 в зависимости от требуемой плотности активированного продукта 61 на конкретной глубине шпура. Система 70 управления может быть выполнена с возможностью определения требуемой плотности активированного продукта на основе требуемого профиля энергии взрыва внутри шпура. Система 70 управления может быть выполнена с возможностью регулирования расхода потока 15 первой газообразующей добавки 11 на основе температуры эмульсионной матрицы 31 и требуемой скорости реакции второй газообразующей добавки 21 в гомогенизированном продукте 41. Температуру эмульсионной матрицы 31 можно измерять в третьем резервуаре 30. Система 70 управления может быть выполнена с возможностью изменения расхода потока 25 для поддержания требуемой плотности активированного продукта по меньшей мере частично на основе изменений расхода потока 35 к гомогенизатору 40.
[0052] Система 70 управления содержит компьютер (не показан), содержащий процессор (не показан), функционально соединенный с запоминающим устройством (не показано). В запоминающем устройстве хранятся программы для выполнения требуемых функций системы 70 управления, и причем программы реализует процессор. Система 70 управления сообщается с первым насосом 12 посредством системы 71 связи. Система 70 управления сообщается со вторым насосом 22 посредством системы 72 связи. Система 70 управления сообщается с третьим насосом 32 посредством системы 73 связи. Система 70 управления сообщается с первым расходомером 14 посредством системы 74 связи. Система 70 управления сообщается со вторым расходомером 24 посредством системы 75 связи. Система 70 управления сообщается с третьим расходомером 34 посредством системы 76 связи. Система 70 управления сообщается с клапаном 26 посредством системы 77 связи. Система 70 управления сообщается с нагнетателем 52 смазки посредством системы 78 связи. Системы 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77 и 78 связи могут содержать одну или более систем проводной и/или беспроводной связи.
[0053] В некоторых вариантах осуществления система 100 доставки взрывчатых веществ выполнена с возможностью доставки смеси активированного продукта 61 с твердыми фазами окислителя и дополнительными жидкими топливами. В таких вариантах осуществления загрузочную трубу можно не вставлять в шпур, а вместо этого можно смешать активированный продукт 61 с твердой фазой окислителя и дополнительным жидким топливом. Полученную смесь можно налить в шпур, например, через выпускное отверстие шнекового лотка, размещенного над устьем шпура.
[0054] Например, система 100 доставки взрывчатых веществ может содержать пятый резервуар, выполненный с возможностью хранения твердой фазы окислителя. Система 100 доставки взрывчатых веществ может дополнительно содержать шестой резервуар, выполненный с возможностью хранения дополнительного жидкого топлива отдельно от жидкого топлива, являющегося частью эмульсионной матрицы 31. Воронка может функционально соединять пятый резервуар со смесительным устройством, таким как шнек. Смесительное устройство может быть соединено по текучей среде с шестым резервуаром. Смесительное устройство также может быть соединено по текучей среде с выходным отверстием загрузочной трубы и выполнено с возможностью образования активированного продукта 61. Смесительное устройство может быть выполнено с возможностью смешивания активированного продукта 61 с твердой фазой окислителя из пятого резервуара и жидким топливом из шестого резервуара. Лоток может быть соединен с выпускным отверстием смесительного устройства и выполнен с возможностью перекачки смешанного активированного продукта 61 в шпур. Например, активированный продукт 61 можно смешать в шнеке с нитратом аммония и топочным мазутом класса 2 с образованием смеси «тяжелого ANFO».
[0055] Система 100 доставки взрывчатых веществ может содержать дополнительные резервуары для хранения твердых активаторов и/или добавок для увеличения энергии. Эти дополнительные компоненты можно перемешать с твердой фазой окислителя из пятого резервуара или можно перемешать непосредственно с гомогенизированным продуктом 41 или активированным продуктом 61. В некоторых вариантах осуществления твердая фаза окислителя, твердый активатор и/или добавку для увеличения энергии можно смешать с активированным продуктом 61 без добавления какого-либо жидкого топлива из шестого резервуара.
[0056] Примеры твердых активаторов включают, помимо прочего, стеклянные или углеводородные микросферы, целлюлозные наполняющие агенты, наполняющие агенты из вспененных минералов и т.п. Примеры добавок для увеличения энергии включают, помимо прочего, металлические порошки, такие как порошок алюминия. Примеры твердых окислителей включают, помимо прочего, высвобождающие кислород соли, образованные в виде пористых сфер, также известных в данной области как «гранулы». Примеры высвобождающих кислород солей раскрыты выше в отношении фазы окислителя эмульсионной матрицы 31. Гранулы высвобождающих кислород солей можно применять в качестве твердого окислителя. Можно применять любой твердый окислитель, известный в данной области и совместимый с жидким топливом. Примеры жидкого топлива раскрыты выше в отношении фазы топлива эмульсионной матрицы 31. Можно применять любое жидкое топливо, известное в данной области и совместимое с твердым окислителем.
[0057] Следует понимать, что система 100 доставки взрывчатых веществ может дополнительно содержать дополнительные компоненты, совместимые с процессом доставки взрывчатых веществ.
[0058] Следует понимать, что систему 100 доставки взрывчатых веществ можно модифицировать для исключения компонентов. Например, система 100 доставки взрывчатых веществ может не содержать гомогенизатор 40. Например, систему 100 доставки взрывчатых веществ можно модифицировать, исключив компоненты, не обязательные для протекания потоков 15, 25 и 35. Например, могут не присутствовать один или более из первого насоса 12, второго насоса 22, третьего насоса 32, первого расходомера 14, второго расходомера 24 и третьего расходомера 34. Например, при отсутствии первого насоса 12 в системе 100 доставки взрывчатых веществ вместо него можно использовать гидростатическое давление в первом резервуаре 10 для подачи достаточного давления для протекания потока 15 первой газообразующей добавки 11. В другом примере может не присутствовать система 70 управления, а вместо нее могут присутствовать средства ручного управления для управления протеканием потоков 15, 25, 35, 45.
[0059] Дополнительно следует понимать, что на Фиг. 1 представлена технологическая схема, на которой не указано физическое местоположение любого из компонентов. Например, третий насос 32 можно разместить внутри третьего резервуара 30.
[0060] Другой аспект раскрытия относится к способам доставки ингибированной эмульсии в шпур. В некоторых вариантах осуществления способ может включать подачу эмульсии, содержащей дисперсную фазу окислителя и непрерывную фазу топлива, в смесительно-зарядную машину. Способ может включать подачу отдельного раствора ингибитора, содержащего воду, ингибитор и модификатор точки кристаллизации на смесительно-зарядной машине. Способ может также включать смешивание эмульсии с раствором ингибитора на смесительно-зарядной машине с образованием ингибированной эмульсии. Кроме того, способ может включать перекачку ингибированной эмульсии в шпур.
[0061] В некоторых вариантах осуществления способ может включать подачу эмульсии, содержащей дисперсную фазу окислителя и непрерывную фазу топлива, и подачу отдельного раствора ингибитора, содержащего воду, ингибитор и модификатор точки кристаллизации. Способ может включать смешивание эмульсии с раствором ингибитора с образованием ингибированной эмульсии и перекачку ингибированной эмульсии в шпур. Кроме того, способ может включать определение того, находится ли шпур в реакционноспособном грунте, высокотемпературном грунте или в обоих грунтах.
[0062] Как описано выше, эмульсия и отдельный раствор ингибитора можно подавать на смесительно-зарядную машину. Эмульсию можно смешивать с раствором ингибитора на смесительно-зарядной машине с образованием ингибированной эмульсии. Кроме того, ингибированная эмульсия может перекачиваться в шпур из смесительно-зарядной машины. Подача отдельного раствора ингибитора может включать смешивание воды, ингибитора и модификатора точки кристаллизации на смесительно-зарядной машине. Подача отдельного раствора ингибитора может включать введение раствора ингибитора в резервуар, расположенный на смесительно-зарядной машине.
[0063] В некоторых вариантах осуществления эмульсия и отдельный раствор ингибитора можно подавать на установку или завод. Эмульсию можно смешивать с раствором ингибитора в установке с образованием ингибированной эмульсии. Затем ингибированную эмульсию можно подавать на смесительно-зарядную машину. Кроме того, ингибированную эмульсию можно затем перекачать в шпур из смесительно-зарядной машины.
[0064] Примеры ингибиторов включают, помимо прочего, мочевину, амины, основные растворы (например, насыщенную водой кальцинированную соду), нитрат натрия, гидроталькит и оксид цинка. Можно применять любой ингибитор, известный в данной области и совместимый с эмульсией. В некоторых вариантах осуществления массовая доля (мас.%) ингибитора в ингибированной эмульсии может составлять от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 10 мас.%, от приблизительно 1,5 мас.% до приблизительно 7,5 мас.%, от приблизительно 2 мас.% до приблизительно 5 мас.% или приблизительно 3 мас.%.
[0065] Используемый в настоящем документе термин «модификатор точки кристаллизации» относится к добавке, которая при нахождении в смеси или растворе выполнена с возможностью снижения точки кристаллизации смеси или раствора. Например, смесь может иметь точку кристаллизации 18 °C, однако при добавлении к смеси модификатора точки кристаллизации точка кристаллизации смеси может уменьшаться до 3 °C. В некоторых вариантах осуществления смесь или раствор может содержать ингибитор (например, мочевину), а модификатор точки кристаллизации может снижать точку кристаллизации ингибитора в смеси или растворе таким образом, чтобы смесь или раствор не препятствовали или не ингибировали протекание одного или более потоков (например, в трубопроводе на смесительно-зарядной машине). Примеры модификаторов точки кристаллизации включают, помимо прочего, нитрат кальция, нитрат натрия и хлорид кальция. Можно применять любой модификатор точки кристаллизации, известный в данной области и совместимый с эмульсией. В некоторых вариантах осуществления массовая доля (мас.%) модификатора точки кристаллизации в ингибированной эмульсии может составлять от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 8 мас.%, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 6 мас.%, от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 5 мас.% или от приблизительно 2 мас.% до приблизительно 4 мас.%.
[0066] Раствор ингибитора может также содержать этиленгликоль. В различных вариантах осуществления массовая доля (мас.%) этиленгликоля в ингибированной эмульсии может составлять от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 1 мас.%, от приблизительно 0,2 мас.% до приблизительно 0,8 мас.%, от приблизительно 0,3 мас.% до приблизительно 0,7 мас.% или от приблизительно 0,4 мас.% до приблизительно 0,6 мас.%. Как отмечалось выше, раствор ингибитора может также содержать воду. В некоторых вариантах осуществления массовая доля (мас.%) воды в ингибированной эмульсии может составлять от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 10 мас.%, от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 9 мас.%, от приблизительно 2 мас.% до приблизительно 7 мас.% или от приблизительно 3 мас.% до приблизительно 5 мас.%. Также в объем настоящего раскрытия могут входить другие подходящие массовые доли ингибитора, модификатора точки кристаллизации, воды и/или этиленгликоля в ингибированной эмульсии.
[0067] В некоторых вариантах осуществления воду, ингибитор и модификатор точки кристаллизации можно смешивать с образованием раствора ингибитора, а затем раствор ингибитора можно вводить в резервуар на смесительно-зарядной машине (например, такой как четвертый резервуар 50, показанный на Фиг. 1). Иными словами, предварительно смешанный раствор ингибитора может вводиться в резервуар на смесительно-зарядной машине. В некоторых других вариантах осуществления воду, ингибитор и модификатор точки кристаллизации можно смешивать с образованием раствора ингибитора внутри резервуара, размещенного на смесительно-зарядной машине.
[0068] В некоторых вариантах осуществления эмульсия может подаваться, включая ингибитор (например, мочевину). Способ может включать смешивание эмульсии, содержащей ингибитор, с раствором ингибитора таким образом, чтобы повысить концентрацию ингибитора в эмульсии. В некоторых вариантах осуществления подача эмульсии может включать в себя подачу эмульсионной матрицы. Иными словами, эмульсия может быть не активированной. Способ может дополнительно включать введение в эмульсионную матрицу сенсибилизатора (например, химической газообразующей добавки, полых микросфер или других твердых веществ, содержащих в себе газ, пузырьки газа и т.д.) для образования эмульсионного взрывчатого вещества. Сенсибилизатор можно вводить в эмульсионную матрицу с образованием эмульсионного взрывчатого вещества до введения эмульсионного взрывчатого вещества в загрузочную трубу. Смесительно-зарядная машина может содержать загрузочную трубу. Например, загрузочная труба может быть компонентом смесительно-зарядной машины. В других вариантах осуществления сенсибилизатор можно вводить в эмульсионную матрицу с образованием эмульсионного взрывчатого вещества проксимально выходному отверстию загрузочной трубы. Например, сенсибилизатор можно вводить в эмульсионную матрицу в сопле, соединенном с дистальным концом загрузочной трубы (таким как описанный выше пример системы 100 доставки взрывчатых веществ), или рядом с ним. В различных вариантах осуществления подача эмульсии может включать подачу эмульсионного взрывчатого вещества.
[0069] В некоторых вариантах осуществления эмульсию (т.е. эмульсионную матрицу или эмульсионное взрывчатое вещество) можно смешивать с раствором ингибитора с образованием ингибированной эмульсии до введения ингибированной эмульсии в загрузочную трубу. Например, эмульсия и раствор ингибитора могут быть смешаны в местоположении перед входным отверстием загрузочной трубы. В некоторых других вариантах осуществления эмульсию и ингибитор можно вводить в загрузочную трубу, а затем эмульсию можно смешивать с раствором ингибитора с образованием ингибированной эмульсии. Эмульсия и ингибитор могут быть смешаны в загрузочной трубе, например, в местоположении, расположенном проксимально выходному отверстию загрузочной трубы.
[0070] В некоторых вариантах осуществления эмульсию можно смешивать с раствором ингибитора с образованием ингибированной эмульсии до введения ингибированной эмульсии в гомогенизатор. Например, эмульсия и раствор ингибитора могут быть смешаны в местоположении перед входным отверстием гомогенизатора. В некоторых других вариантах осуществления эмульсия и ингибитор можно вводить в гомогенизатор с образованием гомогенизированного продукта.
[0071] Способ доставки ингибированной эмульсии в шпур также может включать определение концентрации, скорости потока или обоих свойств раствора ингибитора для достижения требуемого ингибирования реакционноспособного грунта с помощью ингибированной эмульсии. В некоторых вариантах осуществления первая часть реакционноспособного грунта может иметь более высокую реакционную способность, чем вторая часть реакционноспособного грунта. Соответственно, можно определить, что для первой части реакционноспособного грунта следует использовать более высокую концентрацию и/или скорость потока раствора ингибитора, чем для второй части реакционноспособного грунта, чтобы ингибировать или ограничить возможность преждевременной детонации ингибированной эмульсии в реакционноспособном грунте. Способ доставки ингибированной эмульсии в шпур также может включать изменение концентрации, скорости потока или обоих свойств раствора ингибитора для достижения требуемого ингибирования реакционноспособного грунта с помощью ингибированной эмульсии. Например, если первая часть реакционноспособного грунта имеет более высокую реакционную способность, чем вторая часть реакционноспособного грунта, концентрация и/или скорость потока раствора ингибитора могут изменяться (например, повышаться) для первой части реакционноспособного грунта по сравнению со второй частью реакционноспособного грунта.
[0072] В некоторых вариантах осуществления кольцеобразное тело раствора ингибитора можно впрыскивать или вводить в загрузочную трубу для обеспечения за счет смазки подачи эмульсии вдоль по меньшей мере части загрузочной трубы. В различных вариантах осуществления раствор ингибитора можно впрыскивать или вводить в среднюю линию потока эмульсии (например, внутри по меньшей мере части загрузочной трубы).
[0073] Перекачка ингибированной эмульсии в шпур может включать вставку загрузочной трубы в шпур и/или перекачку ингибированной эмульсии в шпур через загрузочную трубу.
[0074] Другой аспект раскрытия относится к способам взрывания в реакционноспособном грунте. В некоторых вариантах осуществления способ может включать подачу эмульсии, содержащей дисперсную фазу окислителя и непрерывную фазу топлива, в смесительно-зарядную машину. Способ может включать в подачу ингибитора на смесительно-зарядную машину. Способ может также включать смешивание раствора ингибитора при определенной концентрации, скорости потока или обоих свойствах вместе с эмульсией на смесительно-зарядной машине с образованием ингибированной эмульсии с достаточным количеством ингибитора для достижения требуемого ингибирования конкретного реакционноспособного грунта с помощью ингибированной эмульсии. Кроме того, способ может включать перекачку ингибированной эмульсии в шпур в конкретном реакционноспособном грунте.
[0075] В различных вариантах осуществления способ взрывания в реакционноспособном грунте, высокотемпературном грунте или в обоих грунтах может включать подачу эмульсии, содержащей дисперсную фазу окислителя и непрерывную фазу топлива, и подачу ингибитора. Способ может дополнительно включать смешивание ингибитора при определенной концентрации, скорости потока или обоих свойствах вместе с эмульсией с образованием ингибированной эмульсии с достаточным количеством ингибитора для достижения требуемого ингибирования конкретного реакционноспособного грунта, высокотемпературного грунта или обоих грунтов с помощью ингибированной эмульсии. Способ может включать перекачку ингибированной эмульсии в шпур в конкретном реакционноспособном грунте, высокотемпературном грунте или в обоих грунтах. Кроме того, способ может включать определение того, является ли грунт реакционноспособным грунтом, высокотемпературным грунтом или обоими видами грунта.
[0076] Как описано выше, эмульсия и ингибитор можно подавать на смесительно-зарядной машине. Ингибитор можно смешивать с эмульсией на смесительно-зарядной машине с образованием ингибированной эмульсии. Кроме того, ингибированная эмульсия может перекачиваться в шпур из смесительно-зарядной машины.
[0077] В некоторых вариантах осуществления эмульсия и ингибитор можно подавать на установку. Ингибитор можно смешивать с эмульсией в установке с образованием ингибированной эмульсии. Ингибированную эмульсию можно подавать на смесительно-зарядную машину. Кроме того, ингибированную эмульсию можно затем перекачать в шпур из смесительно-зарядной машины.
[0078] Ингибитор может представлять собой компонент или ингредиент раствора ингибитора. Как описано выше, в дополнение к ингибитору раствор ингибитора может содержать воду и модификатор точки кристаллизации. Кроме того, раствор ингибитора может также содержать этиленгликоль.
[0079] В различных вариантах осуществления способ взрывания в реакционноспособном грунте может включать определение концентрации, скорости потока или обоих свойств раствора ингибитора для достижения требуемого ингибирования реакционноспособного грунта с помощью ингибированной эмульсии. Способ взрывания в реакционноспособном грунте также может включать изменение концентрации, скорости потока или обоих свойств раствора ингибитора для достижения требуемого ингибирования реакционноспособного грунта с помощью ингибированной эмульсии.
[0080] В некоторых вариантах осуществления может использоваться множество шпуров. Каждый из шпуров может иметь разный уровень реакционной способности грунта. В некоторых вариантах осуществления первая часть шпуров (например, первая группа из одного или более шпуров) может иметь первый уровень реакционной способности грунта, а вторая часть шпуров (например, вторая группа из одного или более шпуров) может иметь второй уровень реакционной способности грунта. Также может быть предусмотрена третья часть, четвертая часть и т.д. шпуров. Иными словами, множество шпуров может образовывать схему, в которой каждый шпур или каждая часть шпуров имеет конкретный или уникальный уровень реакционной способности грунта. Способ взрывания в реакционноспособном грунте может включать определение концентрации, скорости потока или обоих свойств раствора ингибитора для достижения требуемого ингибирования реакционноспособного грунта с помощью ингибированной эмульсии в каждом из шпуров или в каждой из одной или более частей шпуров. Способ взрывания в реакционноспособном грунте также может включать изменение концентрации, скорости потока или обоих свойств раствора ингибитора для достижения требуемого ингибирования реакционноспособного грунта с помощью ингибированной эмульсии в каждом из шпуров или в каждой из одной или более частей шпуров.
[0081] Некоторые способы взрывания в реакционноспособном грунте включают этап обеспечения состояния «сна» ингибированной эмульсии в течение по меньшей мере одного дня, по меньшей мере двух дней, по меньшей мере двух недель, по меньшей мере одного месяца, по меньшей мере двух месяцев или по меньшей мере трех месяцев. Например, ингибированная эмульсия может находиться в состоянии «сна» в течение некоторого периода времени в реакционноспособном грунте без провоцирования самопроизвольной экзотермической реакции, которая значительно изменяет температуру эмульсионного взрывчатого вещества. Предупреждение такой самопроизвольной экзотермической реакции может предотвратить или уменьшить риск преждевременной детонации.
[0082] После того как ингибированная эмульсия помещена в реакционноспособный грунт, ингибированную эмульсию можно детонировать в требуемое время. Например, в некоторых вариантах осуществления ингибированную эмульсию можно детонировать после того, как ингибированной эмульсии позволили находиться в состоянии «сна» в течение более трех часов, пяти часов, 12 часов, 24 часов, двух дней, одной недели, двух недель, по меньшей мере одного месяца, по меньшей мере двух месяцев или по меньшей мере трех месяцев.
[0083] Другой аспект раскрытия относится к раствору ингибитора. В некоторых вариантах осуществления раствор ингибитора может содержать воду, ингибитор и модификатор точки кристаллизации. Раствор ингибитора может также содержать этиленгликоль.
[0084] Массовая доля (мас.%) ингибитора в растворе ингибитора может составлять от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 50 мас.%, от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 50 мас.%, от приблизительно 30 мас.% до приблизительно 50 мас.% или от приблизительно 40 мас.% до приблизительно 50 мас.%. Массовая доля (мас.%) модификатора точки кристаллизации в растворе ингибитора может составлять от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 35 мас.%, от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 30 мас.%, от приблизительно 12 мас.% до приблизительно 25 мас.% или от приблизительно 14 мас.% до приблизительно 20 мас.%. Массовая доля (мас.%) воды в растворе ингибитора может составлять от приблизительно 15 мас.% до приблизительно 50 мас.%, от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 45 мас.%, от приблизительно 25 мас.% до приблизительно 42 мас.% или от приблизительно 30 мас.% до приблизительно 40 мас.%. Массовая доля (мас.%) этиленгликоля в растворе ингибитора может составлять от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 10 мас.%, от приблизительно 2 мас.% до приблизительно 8 мас.%, от приблизительно 4 мас.% до приблизительно 6 мас.% или приблизительно 5 мас.%. Также в объем настоящего раскрытия могут входить другие подходящие массовые доли ингибитора, модификатора точки кристаллизации, воды и/или этиленгликоля в растворе ингибитора.
[0085] Другой аспект раскрытия относится к системе доставки взрывчатых веществ (аналогично системе 100 доставки взрывчатых веществ на Фиг. 1). Система доставки взрывчатых веществ может содержать резервуар с эмульсией (такой как третий резервуар 30 на Фиг. 1), выполненный с возможностью хранения эмульсии, содержащей дисперсную фазу окислителя и непрерывную фазу топлива (такой как эмульсионная матрица 31 на Фиг. 1). Система доставки взрывчатых веществ может также содержать резервуар с раствором ингибитора (такой как четвертый резервуар 50 на Фиг. 1), выполненный с возможностью хранения отдельного раствора ингибитора (такого как раствор 53 ингибитора на Фиг. 1), содержащего воду, ингибитор и модификатор точки кристаллизации. Нагреватель может быть функционально соединен с резервуаром с раствором ингибитора. Нагреватель может быть выполнен с возможностью поддержания температуры раствора ингибитора таким образом, чтобы температура раствора ингибитора не падала ниже точки кристаллизации раствора ингибитора. Например, в условиях холодной погоды нагреватель может способствовать поддержанию раствора ингибитора при температуре выше точки кристаллизации раствора ингибитора.
[0086] В некоторых вариантах осуществления система доставки взрывчатых веществ может дополнительно содержать нагнетатель раствора ингибитора, функционально соединенный с резервуаром с эмульсией и резервуаром с раствором ингибитора. Нагнетатель раствора ингибитора может быть выполнен с возможностью введения в эмульсию раствора ингибитора. Кроме того, загрузочная труба может быть функционально соединена с нагнетателем раствора ингибитора. В некоторых вариантах осуществления загрузочная труба может быть выполнена с возможностью перекачки эмульсии и раствора ингибитора. Загрузочная труба может быть также выполнена с возможностью вставки в шпур.
[0087] Система доставки взрывчатых веществ может содержать смеситель (такой как смеситель 60 на Фиг. 1), расположенный проксимально выходному отверстию загрузочной трубы. В различных вариантах осуществления смеситель может быть выполнен с возможностью перемешивания эмульсии и раствора ингибитора с образованием ингибированной эмульсии.
[0088] Нагнетатель раствора ингибитора может представлять собой нагнетатель смазки (такой как нагнетатель 52 смазки на Фиг. 1), выполненный с возможностью введения кольцеобразного тела раствора ингибитора для облегчения за счет смазки перекачки эмульсионной матрицы вдоль загрузочной трубы. В других вариантах осуществления нагнетатель раствора ингибитора выполнен с возможностью введения раствора ингибитора в среднюю линию потока эмульсионной матрицы внутри загрузочной трубы.
[0089] На Фиг. 2 представлена блок-схема варианта осуществления способа доставки ингибированной эмульсии к шпуру. В этом варианте осуществления способ включает подачу на этапе 201 эмульсии; подачу на этапе 202 отдельного раствора ингибитора; и перемешивание на этапе 203 эмульсии и отдельного раствора ингибитора с образованием ингибированной эмульсии. Способ дополнительно включает вставку на этапе 204 загрузочной трубы в шпур и перекачку на этапе 205 ингибированной эмульсии в шпур.
[0090] На Фиг. 3 представлена блок схема варианта осуществления способа взрывания в реакционноспособном грунте. В этом варианте осуществления способ включает подачу на этапе 301 эмульсии, содержащей дисперсную фазу окислителя и непрерывную фазу топлива на смесительно-зарядную машину; подачу на этапе 302 ингибитора на смесительно-зарядную машину; и смешивание на этапе 303 ингибитора при определенной концентрации, скорости потока или обоих свойствах вместе с эмульсией на смесительно-зарядной машине с образованием ингибированной эмульсии с достаточным количеством ингибитора для достижения требуемого ингибирования конкретного реакционноспособного грунта с помощью ингибированной эмульсии. Способ дополнительно включает перекачку на этапе 304 ингибированной эмульсии в шпур в конкретном реакционноспособном грунте.
ПРИМЕР
[0091] Следующий пример иллюстрирует описанные способы и составы. В контексте настоящего раскрытия специалистам в данной области будет понятно, что вариации этого примера и других примеров описанных способов и составов возможны без излишних экспериментов.
Пример 1
[0092] Растворы ингибитора, содержащие мочевину, нитрат кальция и воду, подготавливали как указано ниже в таблице 1. Образцы 4 и 5 также содержали этиленгликоль. Определяли среднюю точку кристаллизации (ТК средн.) и плотность каждого образца.
ТАБЛИЦА 1
<b>Образец</b>
<b>Ингредиент (мас.%)</b>
<b>Контроль</b>
<b>1</b>
<b>2</b>
<b>3</b>
<b>4</b>
<b>5</b>
<b>6</b>
<b>7</b>
<b>8</b>
<b>Мочевина</b>
50,0
50,0
47,5
45,0
47,5
45,0
45,0
40,0
44,0
<b>Нитрат кальция*</b>
--
15,8
15,0
14,2
15,0
14,2
17,4
19,0
17,4
<b>Вода</b>
50,0
33,0
36,4
39,7
31,4
34,7
36,3
39,6
37,3
<b>Этиленгликоль</b>
--
--
--
--
5,0
5,0
--
--
--
<b>Нитрат аммония</b>
1,2
1,1
1,1
1,1
1,1
1,3
1,4
1,3
<b>ТК средн. (°C)</b>
18
3,1
2,2
-8,8
2,9
-2,9
-7,5
-16,5
-9,1
<b>Плотность (г/мл)</b>
1,140
1,286
1,270
1,254
1,275
1,261
1,283
1,282
1,283
<b>Образец</b>
<b>Ингредиент (мас.%)</b>
<b>9</b>
<b>10</b>
<b>11</b>
<b>12</b>
<b>13</b>
<b>14</b>
<b>15</b>
<b>16</b>
<b>Мочевина</b>
46,0
42,0
44,0
45,0
46,0
44,0
45,0
42,8
<b>Нитрат кальция*</b>
18,2
16,6
16,6
19,0
18,2
18,2
19,8
16,8
<b>Вода</b>
34,5
40,2
38,2
34,6
34,5
36,5
34,8
39,2
<b>Этиленгликоль</b>
--
--
--
--
--
--
--
--
<b>Нитрат аммония</b>
1,4
1,3
1,3
1,4
1,4
1,4
1,5
1,3
<b>ТК средн. (°C)</b>
--
-18,5
-9,0
--
--
-6,5
--
-13,8
<b>Плотность (г/мл)</b>
1,291
1,268
1,276
1,303
1,297
1,291
1,307
1,273
* Нитрат кальция поставлялся компанией Yara™
[0093] Без дополнительного уточнения считается, что специалист в данной области может, опираясь на предшествующее описание, в полной мере использовать настоящее раскрытие. Раскрытые в настоящем документе примеры и варианты осуществления следует толковать лишь в качестве иллюстраций и примеров, которые ни в коей мере не ограничивают объем настоящего раскрытия. Специалистам в данной области, с учетом преимущества настоящего раскрытия, будет очевидно, что в отдельные аспекты описанных выше вариантов осуществления можно внести изменения без отклонения от основных принципов раскрытия, представленного в настоящем документе.