УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯЖАНИЯ ВОСХОДЯЩИХ СКВАЖИН ЭМУЛЬСИОННЫМИ ВЗРЫВЧАТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

Полезная модель относится к взрывным работам в горной промышленности, а именно, к заряжанию восходящих скважин эмульсионными взрывчатыми веществами на подземных горных работах.
До настоящего времени на подземных рудниках стран СНГ для отбойки горной массы широко используются тротилосодержащие граммониты [Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. Ч.2 Взрывные работы в горном деле и промышленности. - М.: Изд-во «Горная книга», 2008. - 512 с.]
Учитывая токсичность и канцерогенное действие тротила, повышенную опасность его пневматического заряжания, возникла необходимость перехода на механизированное заряжание скважин в подземных условиях эмульсионными взрывчатыми веществами (ЭВВ). Опыт применения ЭВВ на открытых горных работах показал, что по работоспособности, уровню механизации эти взрывчатые вещества (ВВ) не уступают, а по безопасности, водоустойчивости и экологической чистоте - значительно превосходят тротилосодержащие материалы.
Основной проблемой, возникающей при заряжании ЭВВ в восходящие скважины, является удержание заряда, особенно в условиях высокой обводненности горного массива.
Известно устройство для заряжания восходящих скважин наливными взрывчатыми веществами, представляющее собой трубчатую загрузочную часть, плотно соединенную со скважиной и оборудованную надувным трубчатым воротником или сжимаемым материалом, предотвращающими обратное вытеснение наливных ВВ при заряжании скважин, и зажимным устройством, которым сплющивают трубчатую загрузочную часть по окончании заряжания скважин [патент США №4036100, МПК F42D 1/08, 1/10, опубл. 19.07.1977].
Существенным недостатком известного устройства является то, что в нем не предусмотрено удаление воздуха из плотно закупоренной скважины при закачке в нее наливных ВВ, что приводит к закупорке воздуха в пределах скважины, уменьшению массы заряда и снижению эффективности заряжания.
Известно устройство для заряжания текучих взрывчатых веществ в восходящие скважины, представляющее собой цилиндрический запорный элемент, вклиненный в устье скважины, имеющий продольные сквозные каналы для подачи взрывчатого вещества, отвода сжатого воздуха из заполняемой скважины и вывода линейных средств инициирования, описанное в патенте США №4829902 [МПК F42D 3/00, 1/10, опубл. 16.05.1989], являющееся наиболее близким из числа известных к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату.
Данное известное устройство позволяет не только заряжать восходящие скважины наливными взрывчатыми веществами и удерживать их в скважине после заряжания, но и, благодаря каналу отвода сжатого воздуха, обеспечивается необходимая длина и масса заряда.
Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения изоляции заряда от контакта с пластовой водой и агрессивными горными породами, содержащими сульфидные минералы (пирит, халькопирит и др.). Кроме того, наличие в цилиндрическом запорном элементе продольных сквозных каналов для пропускания шлангов подачи ВВ и отвода воздуха приводит к утечкам части заряда ЭВВ во времени, что снижает работоспособность заряда и эффективность ведения взрывных работ.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эффективности ведения взрывных работ за счет полного изолирования заряда ЭВВ от воздействия пластовых вод и агрессивных горных пород, а также предупреждения утечки ЭВВ через трещины в скважине и отверстия в запирающем скважину цилиндрическом запорном элементе.
Поставленная задача решается тем, что в заявляемом устройстве для заряжания восходящих скважин эмульсионными взрывчатыми веществами, представляющем собой цилиндрический запорный элемент, вклиненный в устье скважины, имеющий продольные сквозные каналы для подачи взрывчатого вещества, отвода сжатого воздуха из заполняемой скважины и вывода линейных средств инициирования, согласно полезной модели, запорный элемент дополнительно оснащен контейнером с размещенным в нем изолирующим полимерным рукавом в гофрированном состоянии и снабженным трубкой подачи сжатого воздуха для развертывания изолирующего полимерного рукава выворачиванием по длине скважины, и напорной камерой подачи эмульсионного взрывчатого вещества с шаровым клапаном и ответным узлом для быстросъемного соединения с зарядным шлангом подачи эмульсионного взрывчатого вещества. При этом диаметр контейнера с размещенным в нем изолирующим полимерным рукавом меньше диаметра скважины, а диаметр изолирующего полимерного рукава на 10-15% превышает диаметр скважины.
Кроме того, изолирующий полимерный рукав жестко связан с верхней частью контейнера, имеет длину, не превышающую длину заряда эмульсионного взрывчатого вещества, и его конец, обращенный к забою скважины, перфорирован на длину до 2 м для снижения избыточного давления воздуха в рукаве.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 схематически представлено заявляемое устройство для заряжания скважины; на фиг.2 - вид скважины, заряженной с помощью заявляемого устройства и подготовленной к взрыванию.
Заявляемое устройство для заряжания восходящих скважин эмульсионными взрывчатыми веществами представляет собой цилиндрический запорный элемент 1, запирающий скважину с помощью клиньев 2, с напорной камерой 3, в верхней части которой закреплен контейнер 4 с изолирующим полимерным рукавом 5 в гофрированном состоянии и снабженный трубкой 6 для подачи сжатого воздуха, обеспечивающего выворачивание рукава к забою скважины. Изолирующий полимерный рукав 5 жестко связан с верхней частью контейнера 4 и его конец, обращенный к забою скважины, перфорирован (на фиг. не показано) на длину до 2 м для снижения избыточного давления воздуха в рукаве. Нижняя часть напорной камеры 3 снабжена шаровым клапаном 7 с ограничителем хода 8 и ответным узлом 9 для быстросъемного подключения зарядного шланга 10 подачи ЭВВ. В запорном элементе 1 имеется сквозное отверстие для размещения жесткой трубки 11 малого диаметра, предназначенной для удаления из скважины 12 сжатого воздуха, размещения промежуточного детонатора 13 и средств инициирования 14.
Пример варианта использования заявляемого устройства (фиг.2).
На полигоне ЧАО «Промвзрыв» г.Запорожья были установлены модельные вертикальные скважины 12, представляющие собой жесткие пластиковые трубы, диаметром 100 мм, длиной 25 м, закрытые с верхнего торца. Через нижнее отверстие скважины 12 с помощью трубки 11 для отвода воздуха устанавливают промежуточный детонатор 13 - патрон аммонита №6ЖВ массой 200 г с электродетонатором и проводами 14. На расстоянии 5 м от устья скважины было установлено заявляемое устройство (фиг.1). С помощью сжатого воздуха, давлением 0,2-0,3 МПа, подаваемого по трубке 6, из контейнера 4 по всей длине скважины выворачиванием размещают изолирующий полимерный рукав 5, что исключает трение рукава о стенки скважины. Затем к напорной камере 3 через ответный узел 9 быстросъемного устройства подключают зарядный шланг 10 подачи ЭВВ. В качестве ЭВВ использовали эмульсионное взрывчатое вещество Украинит-ПП-2 (патент Украины №74500 С2), которое изготавливали и закачивали в скважину с помощью смесительно-зарядной машины Украинит-5 (ТУ У 29.5-23647075-009:2006).
После загрузки расчетного количества ЭВВ зарядный шланг 10 отсоединяли от устройства и сформированный в скважине заряд выдерживали 48 часов. Наблюдение показали, что заряд ЭВВ, сформированный с помощью предлагаемого устройства, не подвергался утечкам. В тоже время за 48 часов потеря массы и, соответственно, снижение работоспособности заряда, сформированного устройством-прототипом, составила от 7 до 11%. Заряженные скважины были взорваны. Во всех случаях детонация была полной, остатков труб и ВВ не наблюдалось.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает надежное и безопасное формирование заряда в восходящих скважинах, предупреждает утечки и выдавливание ЭВВ через запирающий скважину элемент, предотвращает контакт ЭВВ с агрессивными горными породами и пластовыми водами, что значительно повышает эффективность ведения взрывных работ.