ПАТРОН ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ОБВОДНЕННЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к производству патронов взрывчатых веществ для ведения взрывных работ в обводненных скважинах.
Стоимость ведения взрывных работ в обводненных скважинах может быть значительно снижена за счет применения дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ (ВВ). Однако, аммиачно-селитренные взрывчатые вещества не находят широкого применения для заряжания обводненных скважин из-за высокой растворимости аммиачной селитры в скважинной воде. Одним из путей решения проблемы заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми аммиачно-селитренными ВВ является их гидроизоляция путем использования патронов в оболочках из водонепроницаемых полимерных материалов (1-10).
Наиболее близким из известных технических решений к заявляемой полезной модели и принятый авторами в качестве прототипа является патрон взрывчатого вещества, включающий неводоустойчивое аммиачно-селитренное взрывчатое вещество, размещенное в двух полиамидных рукавах, вставленных друг в друга, нижние торцы каждого рукава собраны изнутри в «чуб» и заклипсованы, верхний торец внутреннего полиамидного рукава собран в «чуб» и заклипсован выше уровня размещения взрывчатого вещества, узел пережима заправлен под наружную полиамидную оболочку, верхний торец которой заклипсован выше уровня размещения внутренней полиамидной оболочки, вставленные затем в полиэтиленовый пакет или полиэтиленовый рукав с заваренным нижним торцом, длиной, равной высоте патрона (11).
Недостатком патрона-прототипа является низкая водоустойчивость патрона в местах закрепления «чуба» рукава металлической клипсой. Наружный полиэтиленовый пакет или рукав с заваренным нижним торцом, длиной, равной высоте патрона, с открытым верхним торцом не защищает взрывчатое вещество от скважинной воды, поступающей внутрь пакета в процессе погружения и нахождения патронов в обводненной скважине, он только предохраняет полиамидные оболочки от разрывов при соприкосновении патронов с неровными стенками скважины в процессе заряжания.
Патронированные заряды взрывчатых веществ в обводненных скважинах до момента их подрыва находятся определенное время под гидростатическим давлением. Заделка торца полимерного рукава, собранного в «чуб», металлической клипсой, не обеспечивает полной герметичности водонепроницаемых полимерных рукавов и защиты аммиачной селитры взрывчатого вещества, заключенной в объеме внутренней полимерной оболочки между заделываемыми торцами, от скважинной воды. В процессе пережима торца полимерного рукава, собранного в «чуб», всегда остаются зазоры между стенками собираемого в «чуб» торца рукава, по которым внутрь патрона проникает вода из скважины. Зазоры в заделываемом «чубе» уменьшаются в случае, если полимерный материал характеризуется высокой прочностью на разрыв, высоким относительным удлинением, эластичностью, низким трением. К таким полимерным материалам относится полиамидная пленка, недостатком которой является высокая температура ее плавления, что не позволяет безопасно и надежно сваривать ее торцы на местах ведения взрывных работ. Полную герметизацию взрывчатого вещества в полимерном рукаве можно обеспечить только при создании неразъемного соединения поверхностей торца рукава путем сварки (заваривания). Полиамидные и полипропиленовые рукава патронов, заполненные взрывчатым веществом, невозможно безопасно сваривать из-за высокой температуры плавления полимерного материала. Торцы полиэтиленового рукава можно безопасно герметизировать сваркой на местах изготовления патронов взрывчатых веществ из-за относительно низкой температуры плавления полиэтилена.
Технической задачей создания полезной модели является повышение эффективности ведения буровзрывных работ в обводненных скважинах за счет полной гидроизоляции аммиачно-селитренных ВВ в оболочке, сохранения постоянства компонентного состава ВВ по высоте колонки скважинного заряда, сформированного из патронов, надежности и полноты детонации патронов и заряда из них.
Техническая задача была решена разработкой патрона взрывчатого вещества для обводненных скважин, состоящего из неводоустойчивого аммиачно-селитренного ВВ, размещенного в двух полиамидных рукавах, вставленных друг в друга, который в качестве рукавов содержит два полиэтиленовых рукава, верхний торец внутреннего рукава и нижний торец наружного рукава заварены, нижний торец внутреннего рукава, направленный при заряжании в сторону дна обводненной скважины, собран в «чуб» и заклипсован, верхний торец наружного рукава собран в «чуб» и заклипсован или заварен.
Перед размещением внутреннего полиэтиленового рукава с ВВ в наружный полиэтиленовый рукав допускается перегиб «чуба» внутреннего рукава на 180°.
При изготовлении патронов с использованием двух полиэтиленовых рукавов только один торец внутреннего полиэтиленового рукава может быть безопасно заварен до начала его заполнения взрывчатым веществом, второй заделывается путем сбора рукава в «чуб» с последующим клипсованием металлической клипсой. Второй торец рукава, заполненного взрывчатым веществом, не подлежит сварке в связи с повышенной опасностью этой операции из-за непосредственного контакта сваривающего инструмента с взрывчатым веществом. Оба торца наружного рукава могут быть заделаны герметично путем заварки, т.к. при этом отсутствует контакт сваривающего инструмента с взрывчатым веществом. Предлагаемый патрон взрывчатого вещества, когда заклипсованные торцы внутреннего и наружного полиэтиленовых рукавов находятся на противоположных торцах патрона, обладает лучшей гидроизолирующей способностью и водонепроницаемостью «чуба» торца по сравнению с патроном-прототипом, в котором торцы внутреннего и наружного рукавов заклипсованы.
При нахождении патронов взрывчатого вещества в обводненной скважине по оставшимся зазорам при механической заделке «чуба» полимерного рукава происходит проникновение скважинной воды внутрь патрона, что ведет к намоканию слоев ВВ и растворению аммиачной селитры, прилегающих к месту пережима полимерной оболочки. Это вызывает изменение компонентного состава ВВ, и как следствие ведет к отказам при инициировании скважинных зарядов или неполной их детонации.
Между внутренней и наружной оболочками патрона взрывчатого вещества даже при примерно равных диаметрах полиэтиленовых рукавов образуется свободное пространство, заполненное воздухом, так называемый компенсационный объем. При нахождении патронов из аммиачно-селитренного ВВ в обводненной скважине вода через микрозазоры «чуба» верхнего торца наружного рукава, заделанного клипсованием, проникает внутрь свободного пространства между полиэтиленовыми рукавами. Вода, поступающая в межрукавный объем, может проникнуть во внутреннюю оболочку с аммиачно-селитренным ВВ только через противоположно расположенный заклипсованный «чуб» нижнего торца внутреннего рукава, для чего ей необходимо вытеснить воздух, заключенный в объеме, образованном полиэтиленовыми рукавами, т.е. преодолеть противодавление воздуха компенсационного пространства и вытеснить его. Патроны в скважине устанавливаются встык один на другой, формируя колонку заряда. Масса вышестоящего патрона создает дополнительное давление на нижележащий патрон, тем самым ухудшает условия выхода воздуха из межрукавного зазора. Предлагаемое расположение заклипсованных торцов внутреннего и наружного полиэтиленовых рукавов в противоположных торцах патрона обеспечивает надежную гидроизоляцию неводостойкой аммиачной селитры взрывчатого вещества.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой приведен вид патронов взрывчатого вещества:
а) вид патрона с заклипсованными противоположно расположенными торцами внутреннего и наружного полиэтиленовых рукавов;
б) вид патрона, торцы внутреннего полиэтиленового рукава которого заделаны разными способами, торцы наружного рукава герметизированы сваркой. Обозначения:
1 - неводоустойчивое ВВ;
2 - внутренний полиэтиленовый рукав;
3 - чуб внутреннего полиэтиленового рукава;
4 - наружный полиэтиленовый рукав;
5 - торец внутреннего полиэтиленового рукава, заделанного сваркой;
6 - нижний торец наружного полиэтиленового рукава, заделанного сваркой;
7 - чуб наружного полиэтиленового рукава, заделанного клипсованием;
8 - клипса;
9 - верхний торец наружного полиэтиленового рукава, заделанного сваркой;
↓ - стрелкой показано направление подачи патрона в обводненную скважину.
Патронированный заряд (фиг 1а) состоит из неводоустойчивого аммиачно-селитренного взрывчатого вещества 1, размещенного в двух полиэтиленовых рукавах 2, 4 примерно одинакового диаметра. Верхний торец 5 внутреннего рукава 2 загерметизирован сваркой, а нижний - собран в чуб 3 и заделан металлической клипсой 8. Внутренний полиэтиленовый рукав 2 с взрывчатым веществом 1 вставлен в наружный полиэтиленовый рукав 4 таким образом, что под чубом 3 внутреннего рукава 2, заделанного клипсованием, находится торец 6 наружного полиэтиленового рукава 4, герметично заделанного сваркой.
Патрон может иметь наружный полиэтиленовый рукав 4, в котором верхний 9 и нижний 6 торцы герметизируются путем заваривания (фиг.16). Перед размещением внутреннего рукава с взрывчатым веществом в наружный полиэтиленовый рукав «чуб» внутреннего рукава может быть перегнут на 180°.
Основные отличия предлагаемого патрона:
- патрон, содержащий два полиэтиленовых рукава, один или оба торца которых могут быть безопасно герметично соединены сваркой на местах изготовления патронов взрывчатых веществ;
- размещение заклипсованных торцов внутреннего и наружного полиэтиленовых рукавов в противоположных торцах патрона.
Технический результат может быть обеспечен только при сочетании всех отличительных признаков полезной модели.
Изготовление патронов осуществляется следующим образом. Полиэтиленовый рукав (внутренний рукав) 2, торец 5 которого предварительно герметично заварен, заполняется аммиачно-селитренным взрывчатым веществом 1 заданной массы, второй торец внутреннего полиэтиленового рукава собирается в «чуб» 3 и заделывается металлической клипсой 8. Внутренний рукав 2 с взрывчатым веществом 1 вставляется в наружный рукав 4 таким образом, что нижний торец 6 наружного рукава, предварительно герметизированный сваркой, контактирует с заклипсованным торцом 3 внутреннего рукава 2. Верхний торец наружного рукава 4, собранный в «чуб» 7 и заделанный клипсованием, контактирует с торцом 5 внутреннего рукава 2, герметизированного сваркой. Верхний 9 и нижний 6 торцы наружного рукава 4 могут быть герметизированы сваркой (фиг 1б), так как сваривающий инструмент не будет непосредственно контактировать с взрывчатым веществом 1, размещенным во внутреннем рукаве 2. Такой патрон обладает более высокими гидроизолирующими свойствами.
Процесс изготовления патронов взрывчатых веществ безопасен, т.к. отсутствует прямой контакт сваривающего инструмента с взрывчатым веществом.
Процесс заряжания скважин и формирование колонки скважинного заряда состоит в следующем: патроны с взрывчатым веществом последовательно опускают в скважину до формирования колонки скважинного заряда требуемой высоты. При этом патрон опускается в обводненную скважину таким образом, чтобы заклипсованный торец внутреннего полиэтиленового рукава был направлен в сторону дна заполненной водой скважины. Патроны с взрывчатым веществом перемещаются в скважине через столб воды под действием своей массы и массы вышележащих патронов. В процессе заряжания скважин в заданном месте скважинного заряда на стыке двух патронов устанавливается известным способом боевик, состоящий из промежуточного детонатора и средства инициирования. Производят забойку верхней незаряженной части скважины инертным материалом. Инициирование скважинного заряда производят общепринятым способом.
Основной технический результат полезной модели - повышение эффективности ведения взрывных работ - достигается за счет отличительных признаков конструкции заявляемого патрона взрывчатого вещества:
- сохранение постоянства компонентного состава ВВ за счет использования полиэтиленовых рукавов, торцы которых могут завариваться, предлагаемого расположения торцов внутреннего и наружного полиэтиленовых рукавов патрона, что обеспечивает герметичность и водонепроницаемость патрона, гидроизоляцию неводоустойчивого аммиачно-селитренного взрывчатого вещества;
- надежность и полнота детонации патрона и заряда из них за счет предлагаемого взаимного расположения верхних и нижних торцов внутреннего и наружного рукавов патрона, что обеспечивает гидроизоляцию неводоустойчивого аммиачно-селитренного взрывчатого вещества и постоянство компонентного состава ВВ.
Пример осуществления полезной модели.
Патрон диаметром 90 мм формируется их двух полиэтиленовых рукавов. Один торец внутреннего рукава герметично заделывается сваркой, заполняется неводоустойчивым ВВ - гранулитом РП на основе пористой гранулированной и измельченной аммиачной селитры. Второй торец внутреннего полиэтиленового рукава собирается в «чуб» и заделывается клипсованием. Внутренний рукав с гранулитом РП вставляется заклипсованным торцом в наружный полиэтиленовый рукав, торец которого предварительно заварен, т.е заклипсованный торец внутреннего полиэтиленового рукава находится в контакте с заваренным торцом наружного полиэтиленового рукава. Второй (верхний) торец наружного полиэтиленового рукава собирается в «чуб» и клипсуется или заваривается.
Предлагаемые патронированные заряды были проверены при отбойке горных пород различной степени обводненности в скважинах диаметром 120 мм. Дробление породы, проработка подошвы уступа, ширина развала горной породы - в пределах нормы. Отказов и неполной детонации зарядов не зафиксировано.
Источники информации
1 Полезная модель №56587
2 Патент РФ №2205168
3 Полезная модель №115062
4 Полезная модель №104967
5 Полезная модель №65206
6 Полезная модель №69631
7 Полезная модель №56587
8 Полезная модель №108129
9 Полезная модель №105989
10 Полезная модель №68119
11 Полезная модель №116696