ПАТРОН ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ОБВОДНЕННЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к производству патронов взрывчатых веществ для ведения взрывных работ в обводненных скважинах.
Стоимость ведения взрывных работ в обводненных скважинах может быть значительно снижена за счет применения дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ (ВВ). Сдерживающим фактором применения аммиачно-селитренных ВВ для заряжания обводненных скважин является высокая растворимость аммиачной селитры в скважинной воде. Одним из путей решения проблемы заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми ВВ является гидроизоляция растворимого компонента ВВ - аммиачной селитры путем использование патронов взрывчатого вещества в водонепроницаемых оболочках (1-8).
Известен патрон взрывчатого вещества, состоящий из неводоустойчивого ВВ в полимерном рукаве, торцы рукава собраны в «чуб» и на расстоянии не менее радиуса патрона заклипсованы, внутрь «чуба» залита несмешивающаяся с водой жидкость, «чуб» вновь заклипсован, перегнут на 180°, размещен и закреплен на боковой поверхности патрона липкой лентой (9). Недостатком патрона ВВ является сложность транспортирования, длительного хранения, потеря водоустойчивости ВВ при длительном нахождении патрона под высоким гидростатическим давлением водного столба в скважине.
Известен патрон взрывчатого вещества, оболочкой которого являются два полиамидных рукава, вставленные друг в друга, нижние торцы каждого рукава собраны изнутри в «чуб» и заклипсованы, верхний торец внутреннего полиамидного рукава собран в «чуб» и заклипсован выше уровня размещения взрывчатого вещества, узел пережима заправлен под наружную полиамидную оболочку, верхний торец которого заклипсован выше уровня размещения внутренней полиамидной оболочки, вставленные затем в полиэтиленовый пакет или полиэтиленовый рукав с заваренным нижним торцом, длиной, равной высоте патрона (10), принятый авторами в качестве прототипа.
Недостатком патрона-прототипа является недостаточная защита взрывчатого вещества от проникновения воды внутрь патрона под действием гидростатического давления через недостаточно плотно пережатый «чуб» жесткой металлической клипсой. Внутри «чуба», заделанного металлической клипсой, сохраняются капиллярные каналы, по которым происходит медленное проникновение скважинной воды внутрь патрона, что ведет при длительном нахождении в обводненной скважине к намоканию слоев ВВ, прилегающих к месту пережима полимерного рукава и потере их детонационной способности.
Технической задачей создания полезной модели является повышение эффективности ведения буровзрывных работ за счет гидроизоляции неводоустойчивого состава ВВ, обеспечивающей надежную передачу детонации между патронами, поддержание устойчивого детонационного процесса по высоте колонки скважинного заряда, сформированной из патронов ВВ в обводненной скважине.
Техническая задача была решена разработкой патрона взрывчатого вещества для обводненных скважин, состоящего из неводоустойчивого взрывчатого вещества в двух полиамидных рукавах, вставленных друг в друга, нижние торцы каждого рукава собраны изнутри в «чуб» и заклипсованы, верхний торец внутреннего полиамидного рукава собран в «чуб» и заклипсован выше уровня размещения взрывчатого вещества, верхний торец наружного полиамидного рукава собран в «чуб» и заклипсован выше уровня размещения внутренней полиамидной оболочки, в котором каждый «чуб» заделан двумя металлическими клипсами и дополнительно содержит водостойкую пластичную смазку, размещенную внутри «чуба» между узлами пережима их клипсами.
В качестве водостойкой пластичной смазки используются пластичные антифрикционные смазки, получаемые загущением нефтяных масел, например солидол, литол, униол с температурой работоспособности от минус 20 до 150°С, имеющие вязкость при 20°С 1000-2000пуаз.
Отличительной особенностью заявляемого патрона является:
- наличие дополнительного герметизирующего слоя внутри плотно собранного «чуба» каждого полимерного рукава между двумя металлическими клипсами;
- использование водостойкой пластичной смазки.
Технический эффект может быть достигнут только в сочетании всех отличительных признаков полезной модели.
Водостойкая пластичная смазка, работоспособная при температурах от минус 20 до 150°С, размещается внутри «чуба» в капиллярных зазорах (каналах) между слоями полимерного рукава и тем самым защищает аммиачную селитру взрывчатого вещества от действия скважинной воды. Пластичные смазки (консистентные смазки) - мазеобразные смазочные материалы, получаемые введением в жидкие не смешивающиеся с водой нефтяные масла 5-30% загустителя с размером частиц 0,1-10мкм. Частицы загустителя образуют пространственный каркас, в ячейках которого удерживается не смешивающиеся с водой нефтяное масло. Солидол, литол, униол являются антифрикционными пластичными смазками, которые равномерным весьма тонким слоем распределяются между слоями собираемой в «чуб» пленки. Для защиты аммиачной селитры взрывчатого вещества от действия воды достаточна весьма малая толщина смазочного слоя (несколько долей мкм). Высота «чуба», заключенного между клипсами, и количество пластичной смазки в нем выбирается экспериментально в зависимости от диаметра патрона и составляет не более нескольких сотых процента к массе взрывчатого вещества. Экспериментально выбранное количество пластичной смазки несмотря на ее отрицательный кислородный баланс, низкую теплоту взрыва практически не влияет на энергетические и детонационные характеристики неводоустойчивого взрывчатого вещества патронированного заряда.
Используемые полимерные рукава не являются полностью водонепроницаемыми при длительном нахождении их в воде. С целью предотвращения намокания пристенных слоев ВВ для изготовления патронов используются два полимерных рукава. Для внутреннего рукава берется рукав из пяти - шестислойной полиамидной пленки, слои которой формируются в процессе экструзионного изготовления полимерного рукава, поэтому эта пленка обладает повышенной водонепроницаемостью при толщине 0,05-0,2 мм. По прочности на разрыв, эластичности она превосходит широко используемые для изготовления полимерных рукавов полиэтилен и полипропилен. Двойной полимерный рукав предотвращает проникновение скважинной воды внутрь патрона, намокание слоев ВВ, в том числе прилегающих к месту пережима полимерного рукава, что обеспечивает гидроизоляцию неводостойкого аммиачно-селитренного ВВ, надежное возбуждение детонации и поддержание устойчивого детонационного процесса по всей длине колонки скважинного заряда. В торцевой части патрона создается надежная защита от проникновения воды за счет двойного клипсования каждого «чуба» и размещения пластичной смазки внутри «чуба» между точками клипсования.
Вставленные друг в друга полимерные рукава, нижние торцы которых собраны в «чуб» изнутри способствуют более плотной укладке патронов в скважине, уменьшению зазора между торцами патронов и увеличению площади их контакта, что также обеспечивает надежную передачу детонации от патрона к патрону и поддержание устойчивого детонационного процесса по высоте колонки скважинного заряда.
Сущность полезной модели поясняется фиг., на которой приведен внешний вид патрона взрывчатого вещества.
Обозначения:
1- неводоустойчивое ВВ;
2- внутренний полиамидный рукав;
3- верхний «чуб» внутреннего полиамидного рукава;
4- металлическая клипса;
5- нижний «чуб» внутреннего полиамидного рукава;
6- наружный полимерный рукав;
7- верхний «чуб» наружного полимерного рукава;
8- нижний «чуб» наружного полимерного рукава;
9- водостойкая смазка в чубе между клипсами.
Патрон взрывчатого вещества состоит из неводоустойчивого ВВ 1 в двух полимерных рукавах - внутреннем 2 полиамидном и наружном 6 полиамидном, или полиэтиленовом, или полипропиленовом практически равных диаметров, вставленных друг в друга. Нижние торцы каждого рукава изнутри собраны в «чубы» 5, 8, каждый торец рукава заделан своей металлической клипсой 4, внутри каждого «чуба» размещена пластичная смазка и «чуб» еще раз заклипсован металлической клипсой. Внутренний рукав 2 заполняется взрывчатым веществом 1. Затем верхний торец внутреннего полиамидного рукава 2 собирается в «чуб» 3, заделывается металлической клипсой 4 выше уровня размещения взрывчатого вещества, внутри «чуба» размещено экспериментально подобранное количество пластичной смазки и «чуб» заделывается еще раз металлической клипсой 4. Верхний торец наружного полимерного рукава 6 заделывается аналогично верхнему торцу внутреннего полиамидного рукава 2. Место установки первой металлической клипсы для наружного полимерного рукава расположено выше «чуба» внутреннего полиамидного рукава.
Процесс заряжания скважин и формирование колонки скважинного заряда состоит в следующем: Патроны с ВВ последовательно опускают в скважину до образования колонки скважинного заряда требуемой высоты. Патроны с ВВ перемещаются в скважине через столб воды под действием своей массы и массы вышележащих патронов. В процессе заряжания скважин в заданном месте скважинного заряда на стыке двух патронов устанавливается известным способом боевик, состоящий из промежуточного детонатора и средства инициирования. Производят забойку верхней незаряженной части скважины инертным материалом. Инициирование скважинного заряда производят общепринятым способом.
Пример осуществления полезной модели.
Патрон диаметром 100 мм формируется их двух полимерных рукавов:
внутренний - полиамидный, наружный - полиэтиленовый. Торец каждого рукава собирается в «чуб», клипсуется металлической клипсой, внутри «чуба» размещается выбранное количество солидола и на выбранном расстоянии от первой клипсы «чуб» вновь клипсуется. Рукава выворачиваются наизнанку и вставляются друг в друга. Внутренний рукав заполняется взрывчатым веществом - гранулитом РП на основе пористой гранулированной и измельченной аммиачной селитры. Затем верхний торец внутреннего полиамидного рукава собирается в чуб, пережимается металлической клипсой выше уровня размещения взрывчатого вещества. Внутрь «чуба» над местом пережима помещается выбранное количество пластичной смазки - солидола - и «чуб» еще раз пережимается металлической клипсой. Верхний торец наружного полимерного рукава заделывается аналогично верхнему торцу внутреннего полиамидного рукава, первая клипса устанавливается над верхним «чубом» внутреннего полиамидного рукава.
Заявленный технический результат - повышение технико-экономической эффективности ведения взрывных работ - обеспечивается конструкцией патрона взрывчатого вещества:
- постоянство состава ВВ за счет дополнительной надежной герметизации неводоустойчивого ВВ незначительным количеством водостойкой пластичной смазки, размещаемой внутри «чуба» каждого полимерного рукав между узлами пережима его металлическими клипсами;
- постоянство состава ВВ при длительном нахождении патронированного заряда в обводненной скважине за счет использования двух полимерных рукавов, внутренний из которых берется многослойным полиамидным толщиной 0,05-0,2 мм, слои которых формируются в процессе экструзионного изготовления полиамидного рукава и дополнительной надежной герметизации неводоустойчивого аммиачно-селитренного ВВ незначительным количеством водостойкой смазки, размещаемой внутри каждого «чуба» между точками клипсования;
- надежное возбуждения детонации и устойчивый детонационный процесс по высоте колонки скважинного заряда за счет постоянства состава ВВ, обеспечиваемого дополнительной надежной герметизацией неводоустойчивого аммиачно-селитренного ВВ незначительным количеством водостойкой смазки.
Предлагаемые патроны диаметром от 80 до 210 мм были проверены при отбойке горных пород различной степени обводненности. Дробление породы, проработка подошвы уступа, ширина развала горной породы - в пределах нормы. Отказов и неполной детонации зарядов не зафиксировано.
Источники информации
1 Патент РФ №2058012
2 Полезная модель №65206
3 Патент РФ №2231014
4 Патент РФ №2133942
5 Патент РФ №2201573
6 Патент РФ №2224975
7 Полезная модель №56587
8 Полезная модель №24878
8 Патент РФ №2205168
9 Полезная модель №69631
10 Полезная модель №116996