СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ ГЛУБОКИХ СУХИХ СКВАЖИН ЭМУЛЬСИОННЫМ ВЗРЫВЧАТЫМ ВЕЩЕСТВОМ, СЕНСИБИЛИЗИРОВАННЫМ МЕТОДОМ ГАЗОГЕНЕРАЦИИ
METHOD TO CHARGE DEEP DRY WELLS WITH EMULSION EXPLOSIVE SUBSTANCE SENSIBILISED BY METHOD OF GAS GENERATION

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород с использованием эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ).
Известно, что содержанием и концентрацией раствора газогенерирующей добавки регулируется конечная плотность эмульсионного ВВ. Однако при заряжании глубоких (до 50 м) скважин эмульсионным ВВ, сенсибилизированным методом газогенерации, газовые пузырьки, распределенные в эмульсии и выполняющие функцию «горячих точек», сжимаются под действием гидростатического давления колонки заряда, что приводит к увеличению плотности заряда по мере роста глубины скважины. Установлено /1/, что при весьма незначительном превышении относительной плотности эмульсионного ВВ свыше 0,9 происходит резкое возрастание критического диаметра детонации с 20 мм приблизительно до 400 мм и, как следствие, затухание детонации в скважинах диаметром 250 мм. Поэтому основной задачей при заряжании глубоких скважин эмульсионными ВВ является обеспечение надежной детонации заряда ЭВВ в донной части, где наблюдается максимальное давление от вышележащего столба ВВ.
Наиболее близким по существу решаемой задачи является способ заряжания скважин эмульсионным ВВ, сенсибилизированным методом газогенерации, включающий приготовление эмульсионного ВВ в смесительно-зарядной машине, введение в эмульсионную матрицу газогенерирующей добавки, заряжание скважины эмульсионным ВВ, сенсибилизированным методом газогенерации, с применением водяной забойки, в котором предварительно задаются критическим диаметром детонации заряда, принимая его равным не менее 0,5 диаметра скважины, затем по эмпирической зависимости определяют относительную плотность заряда ВВ, соответствующую вышеуказанному критическому диаметру детонации заряда данного ВВ, и на основании полученных данных расчетным путем определяют изменение плотности ВВ по глубине скважины в зависимости от высоты столба водяной забойки и исходной плотности ВВ, а при зарядке скважины эмульсионное ВВ сенсибилизируют методом газогенерации до плотности, при которой в донной части заряжаемой скважины сохраняется плотность ВВ меньше, чем его критическая плотность для данного диаметра скважины /2/.
Недостатком этого способа, принятого за прототип заявляемого изобретения, является необходимость постоянного выполнения расчетов и сложность заряжания скважин эмульсионными ВВ с переменной плотностью по глубине скважины.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является облегчение формирования заряда эмульсионного ВВ повышенной длины применением обычных постоянных параметров эмульсии за счет разделения заряда эмульсионного ВВ на части по высоте.
Поставленная задача достигается тем, что в способе заряжания глубоких сухих скважин эмульсионным взрывчатым веществом, сенсибилизированным методом газогенерации, включающем приготовление эмульсионного ВВ в смесительно-зарядной машине, введение в эмульсионную матрицу газогенерирующей добавки и заряжание скважины эмульсионным ВВ, согласно изобретению заряжание скважины выполняют поэтапно: вначале формируют нижний заряд эмульсионного ВВ высотой, достаточной для обеспечения плотности заряда в донной части, соответствующей критическому диаметру детонации заряда эмульсионного ВВ для данного диаметра скважины с установкой в нем боевика, затем на нижний заряд эмульсионного ВВ размещают разделитель заряда, передающий давление массы размещаемой выше части заряда эмульсионного ВВ на стенки скважины, например, в виде столба пенополистирола высотой 4…6 диаметров скважины, и продолжают заряжание скважины, при необходимости повторяя процедуру разделения заряда на части и размещение в каждой части своего боевика.
Принципиальная схема способа заряжания глубоких сухих скважин эмульсионным взрывчатым веществом, сенсибилизированным методом газогенерации, приведена на чертежах.
На фиг.1 показано формирование нижней части заряда ЭВВ; на фиг.2 - размещение разделителя заряда из пенополистирола; на фиг.3 - заряд ЭВВ, разделенный на части.
При заряжании глубокой сухой скважины 7 в нее опускают боевик 2, закрепленный на проводнике инициирующего импульса 3, и формируют нижний заряд эмульсионного ВВ 4 до расчетной высоты, обеспечивающей плотность заряда в нижней его части, соответствующей критическому диаметру детонации заряда эмульсионного ВВ для данного диаметра скважины. После этого на нижний заряд 4 размещают разделитель заряда 5 в виде столба пенополистирола высотой 4...6 диаметров заряда, а на него - следующую часть заряда эмульсионного ВВ 6 с боевиком 7 на проводнике инициирующего импульса 8, и завершают формирование заряда размещением забойки 9. Операция по разделению заряда эмульсионного ВВ при необходимости повторяется несколько раз.
3
На разделитель заряда 5 в виде столба пенополистирола будет действовать нагрузка от вышележащего заряда ЭВВ, поэтому он просядет на некоторую величину, одновременно передавая нагрузку на стенки скважины. Нашими опытами на моделях скважины из асбоцементных труб установлено, что давление на нижний заряд от силы тяжести вышележащего заряда ЭВВ составляет 5% для столба пенополистирола в 4 диаметра, 3% для 5 диаметров и 1% - для 6 диаметров, что в абсолютных величинах составляет десятки кг и даже менее. Так, в работе /1/ указано, что при исходной плотности ЭВВ сибирит-1200 1,20 г/см и длине заряда в 18 м масса ЭВВ составит 500 кг. Передаваемое давление от такого заряда через разделитель из пенопласта в 4 диаметра составит около 25 кг, а при 6 диаметрах - всего лишь 5 кг.
Просадка пенополистирола составляет 5…7% от высоты его столба, поэтому пенополистирол наиболее приемлем в качестве разделителя заряда ввиду его высоких несущих свойств, доступности и дешевизны.
Таким образом, заявляемый способ заряжания глубоких сухих скважин эмульсионным взрывчатым веществом, сенсибилизированным методом газогенерации, обеспечивает надежную фиксацию отдельных частей заряда эмульсионного ВВ, исключающую передачу силы тяжести верхнего заряда на нижний, что упрощает процесс зарядки, поскольку отпадает необходимость изменения плотности ВВ по глубине скважины в зависимости от высоты столба заряда и исходной плотности ВВ, что позволяет решить поставленную техническую задачу.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки
1. Заряжание глубоких скважин эмульсионными ВВ «Сибиритами» на разрезах Кузбасса / Жученко Е.И., Иоффе В.Б., Кукиб Б.Н. и др. // Физические процессы разрушения горных пород: Сборник трудов Третьей международной научной конференции, 9-14 сент.2002 г., Абаза (Хакасия), - Новосибирск: Наука, 2003. - С.154-157.
7
2. Способ заряжания скважин: патент РФ №2232371, МКИ F42D 1/08, 2004 (прототип).