ЗАРЯД ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ОБВОДНЕННЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к горному делу, а именно к устройствам для временного крепления и размещения взрывчатых веществ в скважине, и может быть использовано при снаряжении взрывчатыми веществами сухих и обводненных нисходящих неустойчивых и склонных к заплыванию скважин.
3
Известен заряд взрывчатого вещества для заряжания обводненных скважин (патент РФ №80549, опубл. 10.02.2009 г.). Сущность полезной модели: заряд взрывчатого вещества для заряжания обводненных скважин выполнен из длинномерных патронов, состоящих из 1-3 промежуточных детонаторов из сыпучего порошкообразного взрывчатого вещества и 1-2 основных зарядов, высота слоя ВВ каждого основного заряда не превышает 20 диаметров заряда с длиной участка разгона детонации более трех диаметров заряда, подрыв каждого длинномерного патрона осуществляется самостоятельно по индивидуальной внутрискважинной взрывной линии; при этом скважинный заряд из длинномерных патронов, средняя плотность взрывчатых веществ которых меньше 1000 кг/м, формируется с использованием высокоплотного балласта, закрепляемого на одном из торцов каждого длинномерного патрона.
Недостатком данного способа является возможность обрушения или заплывания скважины в период производства работ по заряжанию скважины.
Известен патрон для заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми ВВ (патент РФ №65206, опубл. 27.07.2007). Предложен патрон для заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми ВВ, содержащий оболочку из прочного полиэтилена, в которую помещено ВВ. Особенностью конструкции является то, что патрон имеет дополнительные внешнюю оболочку из одинарного или двойного тканого полипропилена и внутреннюю герметичную оболочку из полиэтилена, в которую помещена оболочка с ВВ. Количество оболочек может быть увеличено за счет использования дополнительных оболочек из полиэтилена, например, для усиления каких-либо свойств. Внешняя оболочка предохраняет патрон от механических повреждений со стороны внешних факторов, а внутренняя оболочка обеспечивает герметичность патрона. Заряженная данными патронами обводненная скважина может длительное время находиться в режиме ожидания взрывных работ, при этом детонационные свойства ВВ сохраняются.
Недостатком данного способа является сложность и повышенная трудоемкость из-за необходимости использования газа, а также возможность обрушения или заплывания скважины в период производства работ по заряжанию скважины.
Известен способ крепления стенок скважин в дисперсных грунтах (патент РФ №2439245, опубл. 10.01.2012). Скважины удерживают от осыпания защитной пленкой. В качестве защитной пленки используют герметичный пленочный пенал, который помещают в скважину и заполняют сжатым воздухом. Причем нижнюю часть пенала утяжеляют путем впайки пригруза, а в верхней части размещают блок вентиля с манометром и соединяют его с источником сжатого воздуха. Диаметр пенала над поверхностью земли под давлением сжатого воздуха превышает диаметр скважины не менее чем на 10 см. Обеспечивает высокую технологичность крепления стенок скважин в дисперсных грунтах и сокращение трудозатрат. Также при устройстве набивных свай сохраняется пористость грунтовых стенок ствола скважины, что позволяет связующим растворам проникать в контактный слой грунта и тем самым увеличивать несущую способность набивных свай; при устройстве фильтрационных скважин сохраняемая природная пористость грунта в контактном слое не препятствует миграции в них грунтовых вод.
Недостатком данного способа является сложность и повышенная трудоемкость из-за необходимости использования сжатого воздуха, а также возможность обрушения или заплывания скважины в период производства работ по заряжанию скважины.
Известен способ заряжания скважин с проточной водой (патент РФ №2163343, опубл. 20.02.2001 г.). Сущность способа заряжания скважины с проточной водой неводоустойчивым взрывчатым веществом заключается в следующем: герметизация устья скважины, опускание в скважину рукава из пленочного материала с грузом на конце, подачу в него газа (рабочего агента) под давлением, превышающим гидростатическое давление столба воды в скважине и вытеснение из нее воды. Верхний конец рукава надевают на воронку, в рукав подают газ под давлением, рукав расширяют, прижимают к поверхности скважины, воду из скважины вытесняют в массив, давление газа в рукаве снижают до атмосферного и рукав заполняют неводоустойчивым взрывчатым веществом. При заряжании скважины с высоким притоком воды верхний конец рукава соединяют с корпусом барабанного питателя и зажимают корпусом в устье скважины, в рукав подают газ под давлением и, не снижая давления газа в рукаве, заполняют его взрывчатым веществом барабанным питателем, который одновременно служит затвором для газа, создающим в рукаве повышенное давление. При уровне воды в скважине больше 1/3 ее глубины нижний конец рукава соединяют с концом упругой и гибкой опоры в виде стержня или ленты, полученную сборку опускают в скважину. Конец рукава прижимают концом упругой опоры к забою скважины, верхний конец рукава соединяют с корпусом барабанного питателя, в рукав подают газ под давлением и, не снижая давления газа в рукаве, заполняют рукав взрывчатым веществом до высоты, равной или превышающей уровень воды в массиве. Удаляют из скважины гибкую опору, наматывая ее на барабан, и продолжают заряжание скважины барабанным питателем.
Недостатком данного способа является сложность и повышенная трудоемкость из-за необходимости использования сжатого воздуха, а также высокая вероятность обрушения скважины в период заряжания.
Известен заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин, принятый за прототип (патент РФ N 108129, опубл. 10.09.2011). Сущность полезной модели: заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин выполнен в водонепроницаемом полимерном рукаве с герметично заделанным нижним торцом, размещенным в предварительно осушенной скважине, диаметр которой больше диаметра водонепроницаемого полимерного рукава, из патронов аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в водонепроницаемой полимерной оболочке, диаметром меньше диаметра водонепроницаемого полимерного рукава. Предлагаемый заряд взрывчатого вещества позволяет вести взрывные работы неводоустойчивыми взрывчатыми веществами в обводненных горных массивах в предварительно осушенных скважинах диаметром от 0,16 до 0,25 м и глубиной до 18 м при первоначальном уровне воды в скважинах до 12 м.
Недостатком данного заряда является возможность обрушения или заплывания скважины в период производства работ по заряжанию скважины.
Техническим результатом полезной модели является исключение вероятности обрушений скважин в процессе заряжания скважин за счет временного крепления.
Технический результат достигается тем, что в заряде взрывчатого вещества для обводненных скважин, включающем взрывчатое вещество в водонепроницаемом полимерном рукаве с герметично заделанным нижним торцом, средство инициирования и забойку из инертного материала, размещенным в скважине, согласно полезной модели рукав состоит из извлекаемой и не извлекаемой частей, разделенных перфорацией, причем с обоих сторон перфорации закреплены впайкой распорные элементы из упругой проволоки, на распорный элемент на извлекаемой части прикрепляют средство отрыва и извлечения с длиной, достаточной для отрыва и вытаскивания из скважины извлекаемой части с поверхности, причем диаметр скважины и распорных элементов принимают больше диаметра рукава, а длину неизвлекаемой части принимают равной длине заряда взрывчатого вещества.
Технический результат достигается также тем, что как средство извлечения и отрыва используют веревку.
Технический результат достигается также тем, что рукав сложен продольной гармошкой и скреплен водорастворимыми стяжками.
Технический результат достигается также тем, что длину извлекаемой части принимают равной длине забойки из инертного материала.
Технический результат достигается также тем, что длину неизвлекаемой части принимают равной длине заряда взрывчатого вещества.
Заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин поясняется схемами: на фигуре 1 показана схема установки рукава в обводненной скважине, вертикальный разрез, на фигуре 2 показана схема рукава, заполненного в скважине водой, вертикальный разрез, на фигуре 3 показана схема установки рукава в обводненной скважине, вертикальный разрез, на фиг. 4 показан внешний вид развернутого рукава с перфорацией, где:
1 - массив горных пород;
2 - нисходящая скважина;
3 - вода в нисходящей скважине 2;
4 - водонепроницаемый полимерный рукав с герметично заделанным
нижним торцом с грузом 12 на конце (например, камень);
5 - вода в внутри рукава 4;
6 - водостойкое взрывчатое вещество;
7 - волновод;
8 - патрон-боевик.
9 - извлекаемая часть рукава 4;
10 - неизвлекаемая часть рукава 4;
11 - перфорация, разделяющая извлекаемую часть 9 и неизвлекаемую часть 10 рукава 4;
12 - груз, например, горная порода;
13 - распорный элемент из упругой проволоки, закрепленный впайкой на извлекаемой части 9 рукава 4;
14 - распорный элемент из упругой проволоки, закрепленный впайкой на неизвлекаемой части 10 рукава 4;
15 - лента Бинко, закрепленная на распорный элемент 13 из упругой проволоки, закрепленный на извлекаемой части 9 рукава 4 (диаметр каждого распорного элемента 13 и 14 в рабочем состоянии принимают больше диаметра скважины 2).
В настоящее время горно-геологические условия разработки месторождений постоянно ухудшаются, что ведет к снижению безопасности и удорожанию работ. Например, скважины, склонные к обрушению и заплыванию необходимо заряжать взрывчатыми веществами непосредственно после извлечения бурового става, что приводит к дорогостоящим простоям зарядных машин, наряду с общим ухудшением безопасности работ. При этом доля неустойчивых скважин постоянно растет. Предложенная технология позволит решить данную проблему с созданием временного крепления скважин за счет гидростатического столба в водонепроницаемом полимерном рукаве 4 с герметично заделанным нижним торцом.
Заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин включает следующие элементы. Перед спуском водонепроницаемого полимерного рукава 4 с герметично заделанным нижним торцом извлекаемую часть 9 и не извлекаемую часть 10 рукава 4 перфорируют с созданием линии перфорации 11. Также на рукав 4 закрепляют на расстоянии не более одного диаметра скважины друг от друга распорные элементы 13 и 14 из упругой проволоки. Для беспрепятственного спуска распорных элементов 13 и 14 их скрепляют, например, малярным скотчем, который разрывается от давления воды 5 внутри рукава 4. На распорный элемент 13 на извлекаемой части 9 прикрепляют ленту Бинко 15 с длиной, достаточной для отрыва и вытаскивания из скважины 2 извлекаемой части 9. Лента Бинко 15 изготавливается из полиэтилена, имеет ширину 10-12 мм, толщину 0,6-0,7 мм, поверхность ленты с обеих сторон имеет ромбическое тиснение. Внешние диаметры распорных элементов 13 и 14 в рабочем состоянии принимают больше диаметра скважины 2 для обеспечения надежной фиксации. Извлекаемую часть 9 вытаскивают из скважины 2 после окончания заряжания скважины 2 взрывчатым веществом 6. Длину извлекаемой части 9 можно принимать равной длине забойки, длину неизвлекаемой части 10 можно принять равной длине заряда в нисходящей скважине 2.
Заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин используют следующим образом. Бурят в массиве горных пород 1 нисходящую скважину 2. Опускают в нисходящую скважину 2 непосредственно после извлечения бурового става (условно не показан) водонепроницаемый полимерный рукав с герметично заделанным нижним торцом с грузом 12 на конце (например, камень). Далее в водонепроницаемый полимерный рукав 4 с герметично заделанным нижним торцом наливают или закачивают под давлением рабочий агент - воду 5 - до момента заполнения части водонепроницаемом полимерном рукаве 4 с герметично заделанным нижним торцом, находящейся в нисходящей скважине 2. Также возможен вариант надевания водонепроницаемого полимерного рукава с герметично заделанным нижним торцом с грузом 12 на конце на водоподающий шланг и спуск с последующим заполнением водой на шланге. Часть водонепроницаемого полимерного рукава 4 с герметично заделанным нижним торцом, выходящую за пределы нисходящей скважины 4 обрезают и утилизируют. Также можно ставить завязки на открытый конец водонепроницаемого полимерного рукава 4 с герметично заделанным нижним торцом для предотвращения истечения воды 5 из внутреннего пространства рукава 4. При подаче рабочего агента - воды - внутрь водонепроницаемого полимерного рукава 4 с герметично заделанным нижним торцом происходит вытеснение воды 3 в нисходящей скважине 2, а за счет столба воды в скважине 2 создается гидростатический распор, предотвращающий обрушение и заплывание скважины 2. Далее продолжают процесс бурения остальных нисходящих скважин 2 в соответствии с проектом взрыва. После обуривания требуемого количества скважин 2 с оснащением их водонепроницаемыми полимерными рукавами 4 с герметично заделанными нижними торцами по описанной выше технологии приступают к их заряжанию. Для этого в водонепроницаемый полимерный рукав 4 с герметично заделанным нижним торцом опускают зарядный шланг (условно не показан) и заряжают во внутреннее пространство рукава 4 водостойкое взрывчатое вещество 6, предварительно установив в скважине патрон-боевик 8, закрепленный на волноводе 7. Взрывчатое вещество 6 заряжают в направлении снизу вверх под столб воды с замещением и частичным вытеснением воды 5 из внутреннего пространства рукава. В отдельных случаях возможно заряжание водостойким взрывчатым веществом сверху рукава, при этом инициирование следует делать от детонирующего шнура, т.к. по колонке заряда водостойкого взрывчатого вещества 6 возможно образование включений воды из рукава 4.
В качестве рабочего агента вместо воды можно использовать рассол, как более тяжелую среду для более надежного временного крепления взрывной скважины 2. В особо сложных условиях в качестве рабочего агента можно использовать утяжеленную жидкость, создающую повышенное гидростатическое давление в скважине 2 для предотвращения обрушения и заплывания. Для удобства спуска в скважину 2 рукав 4 может быть сложен продольной гармошкой и скреплен водорастворимыми стяжками. Как средство отрыва вместо ленты Бинко может быть использована веревка, закрепленная на распорном элементе 13 из упругой проволоки, закрепленном впайкой на извлекаемой части 9 рукава 4.
Применение данного заряда взрывчатого вещества для обводненных скважин обеспечивает следующие преимущества:
- исключение обрушений и заплывания скважин в процессе заряжания за счет временного крепления;
- повысить безопасность ведения работ по заряжанию.