СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ НИСХОДЯЩИХ ОБВОДНЕННЫХ СКВАЖИН
METHOD TO CHARGE WATER DOWN-HOLES

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам пневматического заряжания нисходящих обводненных скважин взрывчатыми веществами (ВВ) и изготавливаемыми непосредственно на месте применения с использованием гидроизолирующих рукавов, и может быть применено при отбойке горных пород от массива в породах любой степени обводненности.
Известен способ заряжания нисходящих скважин водосодержащими ВВ, имеющими твердую и жидкую фазы, включающий опускание на забой скважины зарядного шланга, заполнение заряжаемой части скважины ВВ и подъем зарядного шланга по мере заполнения скважины ВВ, при этом в процессе заполнения скважины ВВ твердую и жидкую фазы ВВ подают в скважину раздельно, причем твердую фазу засыпают в пространство между стенками скважины и зарядным шлангом, а жидкую фазу подают через зарядный шланг (см. патент РФ №2146037, МКИ F42D 1/08, 2000 г.). В качестве твердой фазы в обводненную скважину засыпают тротил или дробленый бездымный порох, а на детонирующем шнуре опускают вручную промежуточный детонатор, а затем осуществляют подачу порции жидкой фазы, например, загущенного раствора окислителя. При этом в загущенный раствор окислителя дозируют раствор структурирующего агента, причем температура готового раствора не должна превышать 85°С. После подачи порции жидкой фазы ВВ, снова осуществляют подачу порции твердой фазы и повторяют операции по заряжанию скважины вплоть до формирования необходимой массы заряда ВВ в заряжаемой скважине. По мере заряжания скважины происходит вытеснение скважинной воды из межгранульного пространства твердой фазы, равномерное распределение твердой и жидкой фаз по всей длине заражаемой части скважины с получением ВВ заданного качества.
Основными недостатками известного способа являются, во-первых, сложность зарядки скважин малого диаметра (менее 0,2 м) и большой глубины (более 10 м), связанная с низкой производительностью, что практически исключает использование известного способа на больших скважинных массивах.
Во-вторых, с увеличением глубины зарядки скважины, процесс становится практически неконтролируемым, что может приводить к некачественной зарядке скважины или даже полному отказу при подрыве.
В-третьих, известный способ предусматривает использование дорогостоящих и небезопасных, особенно для открытого заряжания, компонентов ВВ, типа тротила.
Наиболее близким к заявляемому способу, выбранному в качестве прототипа, является способ заряжания скважин неводоустойчивыми ВВ (см. патент США №3696703, НКИ 86/20.15, 1972 г.), включающий опускание в скважину дозирующего устройства, состоящего из двух коаксиально установленных пластмассовых труб, между которыми расположен уложенный «гармошкой» гидроизолирующий рукав с закрытым нижним концом с донным детонатором, в которую через центральную трубу подают промышленное ВВ на базе нитрата аммония. Диаметр рукава чуть больше диаметра скважины, поэтому по мере заполнения рукава взрывчатым составом, происходит фиксация рукава в скважине и вытеснение из нее воды. Одновременно с заполнением рукава осуществляют подъем дозирующего устройства.
3
3
Основным недостатком известного способа является его низкая производительность при зарядке скважин малого диаметра и большой глубины. В основном это связано с низкой плотностью промышленных ВВ, представляющих смесь гранулированной аммиачной селитры и дизельного топлива (АС-ДТ) с плотностью 0,9-1,1 г/см. Указанная смесь близка к плотности воды, поэтому вытеснение ею воды может проходить достаточно долго, причем в том случае, если плотность ВВ все-таки превышает 1,0 г/см. При меньшей плотности заряд вообще не тонет в воде.
Кроме того, процесс заполнения скважины стекающим ВВ сильно зависит от диаметра центральной трубы. Указанный способ наиболее целесообразен в применении на неглубоких скважинах большого диаметра (более 250 мм). Для более тонких и глубоких скважин, установка в них дозирующего устройства с центральной трубой малого диаметра сильно снижает скорость заряжания.
Технической задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является разработка высокопроизводительного способа заряжания нисходящих обводненных скважин промышленным АС-ДС ВВ, приготавливаемым непосредственно на месте заряжания и способного быстро и качественно заряжать значительные скважинные массивы.
Указанная задача в способе заряжания нисходящих обводненных скважин, включающем опускание в скважину гидроизолирующего рукава для подачи ВВ с закрытым нижним концом и средствами взрывания в виде одного или нескольких детонаторов, после чего осуществляют заполнение гидроизолирующего рукава ВВ, решена тем, что для опускания рукава в скважину используют грузило, закрепленное на нижнем конце рукава, при этом в скважину дополнительно опускают несколько перфорированных технологических рукавов для подачи воздуха, через которые до начала подачи ВВ осуществляют предварительное барботирование скважины воздухом.
Благодаря наличию грузила и осуществлению предварительного барботирования скважины воздухом, появляется возможность заряжать скважины промышленным ВВ с плотностью ниже 1,0 кг/л, т.к. за счет барботирования, вода в скважине насыщается воздухом и ее плотность снижается.
Для расширения функциональных возможностей способа, путем разновысотной фиксации технологических рукавов, каждый технологический рукав закрепляют к своему грузилу.
Для упрощения заряжания скважины, все технологические рукава закрепляют к общему грузилу, например грузилу гидроизолирующего рукава.
При зарядке скважины жидким ВВ, заполнение гидроизолирующего рукава осуществляют через горловину, в которую сливают ВВ из зарядной машины, присоединенную к верхнему концу рукава.
Для удешевления зарядки скважины, в качестве технологического рукава используют перфорированный полиэтиленовый рукав, при этом диаметр перфорированных отверстий рукава определяется диаметром скважины, диаметром технологического рукава, количеством используемых технологических рукавов, плотностью заряжаемого ВВ и т.д.
Заявляемый способ позволяет с высокой производительностью заряжать обводненные скважины различными неводостойкими ВВ с плотностью даже ниже плотности воды без их предварительного осушения, что не имеет аналогов среди известных и применяемых в настоящее время способов, а значит, соответствует критерию «изобретательский уровень».
Суть заявляемого способ представлена на фиг.1 и 2, поясняющих зарядку обводненной скважины: на фиг.1 представлен рисунок обводненной скважины на начальной стадии ее заряжания; на фиг.2 представлен рисунок обводненной скважины в процессе заполнения гидроизолирующего рукава жидким ВВ.
На фиг.1 представлены: обводненная скважина 1, заполненная водой 2; гидроизолирующий рукав 3; технологические рукава 4; общее грузило 5.
На фиг.2 представлены: горловина 6 для подачи жидкого ВВ с закрепленным на ней гидроизолирующим рукавом 3; горловины 7 для подачи сжатого воздуха в технологические рукава 4; детонаторы 8; жидкое ВВ 9; пузырьки воздуха 10, барботирующие воду; водная забойка заряда 11.
Заявляемый способ рассмотрим на примере заряжания обводненной нисходящей скважины. Перед началом работы в обводненную скважину 1 опускают гидроизолирующий полиэтиленовый рукав 3 и технологические рукава 4, закрепленные на общем грузиле 5. Верхние концы рукавов 3 и 4 закрепляют на горловинах 6 и 7. В скважину 3 также опускают на кабелях детонаторы 8. После этого в горловины 7 начинают подавать сжатый воздух, за счет чего барботируется скважина, т.е. вода насыщается пузырьками воздуха, а ее плотность снижается. Благодаря этому подаваемое через горловину 6 жидкое ВВ из зарядочной машины (не показана) стекает по рукаву 3 и заполняет придонное пространство скважины 1, плотно прижимая к стенкам скважины технологические рукава 4. Воздух через зажатые участки технологических рукавов 4 прекращает идти, а вода 2 выдавливается наверх и начинает выполнять функцию забойки заряда. Столб воды 11 надежно герметизирует заряженную скважину.
После заполнения зарядом ВВ необходимой длины рукава 3, прекращают его подачу через горловину 6 и герметизируют верхний участок рукава, например, путем его скручивания с дополнительной фиксацией от самораскручивания.
Таким образом, заявляемый способ позволяет с высокой производительностью качественно заряжать любые нисходящие обводненные скважины, для забойки которых может быть использована вода, находящаяся в скважине.