Рукав для заряжания скважин взрывчатым веществом

Полезная модель относится к горнодобывающим отраслям промышленности и может использоваться предприятиями, ведущими буровзрывные работы.
Водоэмульсионными (и водногелевыми) промышленными ВВ можно заряжать как сухие, так и обводненные скважины, однако и эти ВВ имеют отграничения по условиям применения: при заряжании ими скважин пробуренных в сильно трещиноватых массивах горных пород, эти ВВ способны значительно растекаться по трещинам. В результате будет иметь место неоправданный перерасход ВВ (на заполнение трещин), унос растекшегося по трещинам ВВ в грунтовые воды.
Основной проблемой, возникающей при заряжании ЭВВ в восходящие скважины, является удержание заряда, особенно в условиях высокой обводненности горного массива (когда происходит выдавливание ЭВВ из скважины внутрипластовыми водами). Для этого используют, например, устройство для заряжания восходящих скважин наливными взрывчатыми веществами, имеющее трубчатую загрузочную часть, плотно соединенную со скважиной и оборудованную надувным трубчатым воротником или сжимаемым материалом, предотвращающими обратное вытеснение наливных ВВ при заряжании скважин (US 4036100), или устройство для заряжания текучих ВВ в восходящие скважины, представляющее собой цилиндрический запорный элемент, вклиненный в устье скважины, имеющий продольные сквозные каналы для подачи ВВ, отвода сжатого воздуха из заполняемой скважины и вывода пшенных средств инициирования.
Но такие известные устройства имеют недостатки, заключающиеся либо в непредусмотрении удаления воздуха из плотно закупоренной скважины при закачке в нее наливных ВВ (приводит к закупорке воздуха в пределах скважины, уменьшению массы заряда), либо в невозможности обеспечения изоляции заряда от контакта с пластовой водой и агрессивными горными породами.
Например, для такого типа ВВ, как эмульсионного ВВ, относящегося к классу водонаполненных аммиачно-селитренных ВВ, известны случаи несанкционированных взрывов, обусловленных самопроизвольным экзотермическим разложением скважинных зарядов при их контакте с пиритосодержащими горными породами. Это связано с химическими реакциями данных ВВ с сульфидами.
Альтернативой известным устройствам для заряжания ВВ в скважины с является применение патронов в виде длинномерного тканевого рукава, размещаемого в скважине с вставленным в этот рукав шлангом для его заполнения ВВ. Рукав для заряжания скважин взрывчатыми веществами (ВВ) используется в качестве оболочки из различных материалов. Которую опускают в скважину и потом заполняют ВВ. Эта оболочка используется в качестве устройства удержания ВВ внутри скважины с целью исключения химического взаимодействия ВВ с компонентами самой породы, что может привести к изменению химического состава ВВ.
Известно устройство для заряжания обводненных скважин (SU 737626 A1, 05.06.1980, Е21С 37/00). Известное устройство включает установленную на подставке кассету, в которой находится гидроизоляционный рукав и зарядный шланг. Рукав для заряжания скважин ВВ по данному известному источнику содержит подлежащую опусканию в скважину эластичную оболочку, заглушенную с одного конца и закрепленную другим концом на гильзе в виде втулки, подлежащей размещению в устье скважины и выполненной с продольным отверстием для пропускания зарядного шланга в полость оболочки.
Недостатком данного решения является то, что сборка рукава производится непосредственно по месту расположения скважины и требует затраты времени для того, чтобы закрепить опорную систему, прикрепить к ней гильзу, а к гильзе - оболочку (оболочка заводится на гильзу и перевязывается, чтобы ее зафиксировать). После этого оболочку опускают в скважину и подают раствор ВВ через пропущенный в оболочку зарядный шланг. При подаче раствора ВВ происходит его падение на дно оболочки, заполнение ее, приводящее к расширению оболочки (оболочка при этом эластичная) и к ее опиранию на стенку скважины. В реальности при использовании этого решения возникают проблемы следующего характера. Во-первых, оболочка выполнена по размеру скважины, что при заполнении оболочки может привести к ее распиранию на части высоты стенки, не давая оболочке упасть на дно скважины и полностью вытянуться. При таком исполнении по поперечному размеры оболочка при заполнении может быть повреждена об острые выступы грунта на стенке скважины, то приведет к утечке ВВ через разрыв.
Так же известен складной рукав для заряжания скважин взрывчатым веществом, содержащий подлежащую опусканию в скважину оболочку, заглушенную с одного конца и закрепленную другим концом на гильзе в виде втулки, подлежащей размещению в устье скважины и выполненной с продольным отверстием для пропускания зарядного шланга в полость оболочки, оболочка выполнена из эластичного материала, гильза в виде втулки выполнена из экологически чистой прессованной бумаги и удлиненной для размещения на ее наружной поверхности натянутой и сложенной в гармошку оболочки и обеспечения функции торможения при расправлении оболочки во время ее заполнения взрывчатым веществом, при этом к верхней части гильзы прикреплен крепежный элемент в виде гибкой тяги для прикрепления в состоянии подвеса гильзы в виде втулки к конструкции очистки зарядного шланга машины подачи взрывчатого вещества (RU 182030 U1, 01.08.2018, F42D 1/08).
Это решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Недостаток этого решения заключается в сложности конструкции удержания собранного рукава в устье скважины, сложности сборки этого рукава с гармошку и в необходимости контроля схода складок рукава с гильзы. Это создает неудобства при заряжании скважины ВВ.
Применение рукавов в качестве приспособлений для заряжания скважин ВВ позволяет исключить проявление нежелательных химических реакций компонентов ВВ с разрушаемыми горными породами, исключить перерасход ВВ и в целом упростить процесс заряжания скважины с соблюдение мер безопасности. Но при этом ставится задача по хранению этих рукавов и в каком виде они должны поставляться на место заряжания скважины с тем, чтобы исключить дополнительные операции по контролю за сходом рукава в скважину.
В прототипе рукав собран в гармошку. Но сборка рукава в гармошку с контролем диаметра складок относится к сложным операциям при том, что сам рукав является изделием одноразовым, изготавливается (шьется) из тканевого материала типа плащевой ткани или аналогичной, то есть является при этом дешевым изделием. Ко всему прочему, собранная гармошка требует специального хранения на гильзе, иначе складки деформируются и рукав будет непригоден к применению.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции собранного рукава из тканевого материала, как конечного изделия, для снижения трудозатрат при его применении в скважине при ее зарядке ВВ.
Указанный технический результат достигается тем, что в рукаве для заряжания скважин взрывчатым веществом, содержащем подлежащую опусканию в скважину вытянутую тканевую оболочку, заглушенную с одного конца, подлежащего опусканию в скважину, и закрепленную другим концом на опорном элементе, подлежащем размещению в зоне устья скважины, опорный элемент выполнен в виде кольца с круглым сечением, а вытянутая оболочка одним концом свободно обернута вокруг кольца и накручена на кольцо с формированием скатки вокруг кольца и с размещением заглушенного конца рукава внутри скатки.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 изображена конструкция складного рукава для заряжания скважин ВВ, исходное положение;
фиг. 2 - начальное положение рукава при опускании шланга;
фиг. 3 - конечное положение рукава после полной его раскрутки с кольца.
Согласно настоящей полезной модели предлагается новая конструкция складного рукава, который поступает на место укладки в скважину 1 в собранном виде, то есть выполнен складным. Предлагаемая конструкция (фиг. 1) складного рукава (далее по тексту - рукав) включает в себя опорный элемент в виде кольца 2 круглого сечения, тканевую оболочку 3, выполненную, например из ткани типа плащевой ткани, Вытянутой формы оболочка 3 заглушена с одного конца 4, подлежащего опусканию в скважину 1 под действием шланга 5 зарядной машины (зарядная машина не показана), и закреплена другим концом, подлежащим размещению в зоне устья скважины, на кольце. Эта вытянутая оболочка одним концом свободно обернута вокруг кольца 2 и накручена на кольцо с формированием скатки 6 вокруг кольца 2 и с размещением заглушенного конца 4 внутри скатки или рядом с ней (фиг. 1).
Оригинальная сборка рукава не включает в себя громоздкие дорогостоящие детали и позволяет изделию держать заданную форму, исключая возможность саморасправления.
Для позиционирования и функционирования рукава скатка размещается на опорной площадке 7, имеющей опорную поверхность под скатку в виде фрагмента поверхности второго порядка (дугообразно вогнутой по окружности кольца). В центральной части площадка выполнена с отверстием для пропускания оболочки в скважину при ее распрямлении. Данная опорная площадка 7 нужна для того, чтобы снизить трение материала рукава о горную породу в приустьевой зоне скважины при разворачивании скатки. Поэтому такая площадка, как приспособление, может быть выполнена из полимерного материала (например, полиэтилена низкого давления, обеспечивающего низкое трение с тканевым материалом). Опорная площадка 7 удерживается на поверхности в зоне устья скважины за счет, например, выступов на тыльной стороне или за счет иных средств, исключающих смещение этой площадки в момент подачи ВВ по шлангу (при подаче ВВ на шланге реализуется реактивный момент от давления, и шланг может качаться или смещаться относительно входа в устье).
Изготовленная шитьем или склейкой краев глухая оболочка 2 открытым краем оборачивается вокруг кольца 2 и наматывается на кольцо по технологии изготовления скатки презерватива (как пример получения скатки). Скатка накручивается до момента, пока заглушенный конец оболочки не подтянется к скатке и не будет находиться внутри или почти внутри скатки. В виде скатки рукав оборачивается упаковочной пленкой и поступает на хранение на склад. При этом для изготовления оболочки рукава используется стрейч-ткань.
При проведении подготовительных для взрыва работ скатку извлекают из индивидуальной упаковки и размещают непосредственно на поверхности устья скважины или на опорной площадке (фиг. 1). Подводят шланг от зарядной машины и опускают его в зону внутри скатки с упором в заглушенный конец. Постепенно опускают шланг в оболочку и протягивают ее до дна скважины (фиг. 2). Оболочка опускается под действием веса и от силового воздействия шланга. По шлангу подают ВВ, заполняющее полость заглушенного конца, синхронно заполнению полости взрывчатым веществом, осуществляют подъем зарядного шланга.
При появлении на зоне заглушенного конца давления оболочка начинает проворачиваться вокруг кольца и разворачиваться по длине скважины. Это происходит до момента, пока на поверхности устья скважины или на опорной площадке не останется само кольцо с закрепленным вокруг него краем оболочки (фиг. 3).
Оболочка может выпускаться производителем с заданной расчетной длиной, которая может быть больше глубины скважины. В этом случае при загрузке оболочки ВВ последняя будет раскручиваться не на полную длину, а на длину, равную глубине скважины. Тогда на поверхности устья скважины или на опорной площадке остается часть скатки, которая повторно не используется.
При данной конструкции рукава в качестве оболочки нежелательно применять сильно эластичные ткани или ткани с достаточно высоким коэффициентом трения. При применении сильно эластичных тканей при раскрутке скатки слои материала начинают упруго поджиматься друг к другу в скатке, формируя высокую адгезию, для преодоления которой становится необходимым увеличить усилие давления шланга (нежелательно, так как может привести к разрыву ткани). При применении тканей с высоким коэффициентом трения картина, по сути, повторяется, так как слои ткани будут тормозиться друг о друга, что так же потребует увеличения усилия давления шланга.
Анализ возможных к применению тканей позволяет прийти к выводу, что для рукава может использоваться стрейч-ткань на натуральных волокнах с добавлением имеющих возможность упругой деформации синтетических нитей (спандекс, лайкра или эластан) в пределах от 1 до 20%. Это позволит при скатывании рукава на кольце исключить появление сборок, складок и т.д., что сильно уменьшит габариты собранного рукава. При этом такие ткани небольшим растягиванием компенсируют пиковые нагрузки на рукав при его заполнении ВВ и хорошо прилегают к стенке скважины.
Выбор стрейч-ткани не ограничивает возможность применения и других типов тканей из существующих на рынке.
Настоящая полезная модель промышленно применима. Проведенные испытания показали удобство пользования таким рукавом без потери времени на монтаж рукавной системы. Полезная модель позволяет по сравнению с прототипом упростить конструкцию собранного рукава из тканевого материала, как конечного изделия. А это позволило снизить трудозатраты при применении рукава для скважины при ее зарядке ВВ.