СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ СКВАЖИНЫ И КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА

Изобретение относится к области горного дела, в частности к способам заряжания сухих и слабообводненных скважин и конструкции скважинного заряда, и может быть использовано на открытых горных работах при карьерной разработке месторождений полезных ископаемых.

Из литературы известен способ заряжания скважин комбинированными зарядами взрывчатых веществ (ВВ) из водоустойчивого и неводоустойчивого ВВ. При этом в обводненную скважину засыпается заряд водоустойчивого ВВ по высоте, равной высоте столба воды. После определенной выдержки времени, равной 12 - 24 ч, на водоустойчивое ВВ в верхнюю сухую часть скважины подают неводоустойчивое ВВ (см. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом, М.: Недра, 1983, с. 135).

Недостатком способа является большая длительность заряжания, а также использование водоустойчивых и неводоустойчивых типов ВВ, что повышает стоимость взрывных работ.

Известен способ заряжания скважин при карьерной разработке месторождений полезных ископаемых с применением комбинированных зарядов. При этом, как правило, в нижней части уступа, где имеет место максимальное сопротивление взрыву, размещают ВВ с высокой, а в верхней с меньшей удельной энергией взрыва.

Применение метода комбинированных зарядов ВВ с различными энергетическими характеристиками в одном скважинном заряде является эффективным, т.к. позволяет обеспечить рациональный расход различных по своим свойствам ВВ и оптимизировать затраты на взрывные работы (см. Ефремов Э.И. и др. Ресурсосберегающие технологии взрывного разрушения горных пород.- Киев: Техника, 1990, с.87-88).

Однако данный метод имеет те недостатки, что при механизированном заряжании скважин формирование комбинированного заряда по высоте уступа вызывает необходимость загрузки каждого типа ВВ в отдельные транспортно-зарядные машины и неоднократного наезда этих машин на одну и ту же скважину, что в итоге снижает интенсивность подготовки и проведения взрывных работ.

Известен способ заряжания и конструкция заряда, включающая комбинированный заряд из двух типов ВВ, которые располагаются в непосредственном контакте концентрично друг другу, причем центральная часть заряда представлена шашками баллистного ракетного топлива, а периферийная часть заряда из аммиачной селитры образует наружную оболочку в виде стакана (см. патент РФ 2060446 C1, кл. F 42 D 1/02, 1966).

Недостатком данного способа является низкая производительность заряжания скважин, сложное выполнение, поскольку центральная часть заряда выполняется посредством ручного заряжания.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ заряжания и конструкция скважинного заряда, согласно которому скважину заряжают комбинированным зарядом из двух типов ВВ без перемешивания с образованием скважинного заряда из гранулированного и эмульсионного ВВ, которые в скважине размещают концентрично с размещением эмульсионного ВВ в периферийной части скважины (см. патент РФ N 2026988, кл. E 21 C 37/00, 1995).

Недостатком данного способа является сложность выполнения операции заряжания, а также низкая эффективность взрыва скважинного заряда взрывчатого вещества простейшего состава.

Из технической литературы известно, что средством повышения эффективности взрыва скважинного заряда взрывчатого вещества простейшего состава является линейное (осевое) инициирование, реализуемое путем предварительного размещения по оси скважины линейного заряда из взрывчатого вещества, имеющего более высокую скорость детонации, например, из шашек ТНТ или шлангового заряда из патронов аммонита N 6, с последующим заполнением свободного объема скважины взрывчатым веществом простейшего состава типа АС-ДТ ( Тимошин В.И. Совершенствование взрывных работ на разрезах юга Кузбасса. Материалы международной конференции "Взрывное дело - 99", М., МГГУ, 1999, с. 251).

Задачей данного изобретения в отношении способа заряжания скважин является упрощение операции способа заряжания, возможность его осуществления при использовании механизированной зарядки скважин при создании концентричной конструкции скважинного заряда, позволяющей повысить эффективность взрыва.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе заряжания сухих и слабообводненных скважин, согласно которому в скважину раздельно без перемешивания подают составляющие комбинированного заряда, включающего эмульсионное и гранулированное взрывчатые вещества, указанные составляющие ВВ подают на устье скважины одновременно посредством зарядного шланга и лотка зарядных машин для образования в процессе заряжания скважинного заряда в виде наружного стакана из гранулированного ВВ и размещенного внутри указанного стакана эмульсионного ВВ.

Кроме того, поставленная задача решается за счет того, что в качестве гранулированного ВВ применяют смесь аммиачной селитры с дизельным топливом (игданит).

Предпочтительно, чтобы соблюдалось отношение внутреннего диаметра стакана гранулированного ВВ к его наружному диаметру в интервале 0,18 - 0,7.

Целесообразно соблюдать отношение плотности эмульсионного ВВ к плотности гранулированного ВВ в интервале от 0,8 до 1,35.

В отношении конструкции скважинного заряда задачей изобретения является создание такой конструкции заряда, которая бы позволяла повысить эффективность взрыва ВВ простейшего состава типа АС-ДТ за счет их осевого инициирования эмульсионным ВВ, а также увеличение полноты детонации АС-ДТ в сухих или частично обводненных скважинах.

Поставленная задача решается за счет выполнения конструкции скважинного заряда в виде концентрично размещенных в скважине гранулированного и эмульсионного взрывчатых веществ, причем оба ВВ размещены в скважине в непосредственном контакте и гранулированное ВВ образует наружную оболочку в виде стакана, внутри которого размещено эмульсионное ВВ.

Настоящий способ заряжания сухих или частично обводненных скважин основан на экспериментально обнаруженном эффекте распределения по скважине гранулированного и эмульсионного ВВ при их одновременной подаче на устье скважины посредством зарядных машин. Образующийся при таком заряжании скважины комбинированный заряд представляет собой стакан, образованный из гранулированного ВВ, например типа "игданит". Внутри этого стакана размещается эмульсионное ВВ.

Поскольку такой концентрично расположенный заряд удается получить без дополнительных затрат и даже проще, чем при перемешивании компонентов с целью получения однородной смеси, то настоящий способ заряжания позволяет удешевить процесс зарядки и взрывания скважин при ведении взрывных работ на карьерах.

Пример осуществления способа
Способ поясняется примером заряжания нисходящих скважин в условиях частично обводненных пород.

На стационарном пункте приготовления подготавливают раствор окислителя путем подачи в аппарат, снабженный мешалкой, воды и окислителя, в качестве которого используют, например, смесь аммиачной и натриевой селитры. В другом аппарате производят подготовку смеси жидкого горючего (например, дизельного топлива) и эмульгатора (например, эфира глицерина, эфира сорбита и жирных кислот).

Подготовленные смеси одновременно при температуре 70 - 80^o подают в смесительный модуль, в которым осуществляют приготовление эмульсии путем смешивания раствора окислителя со смесью жидкого горючего и эмульгатора, при этом готовую эмульсию сенсибилизируют микросферой или газифицируют. Сенсибилизацию эмульсии можно проверить как на стационарном пункте, так и в смесительно-зарядной машине (СЗМ) в процессе заряжания скважин.

Готовое эмульсионное ВВ подают при зарядке на устье скважины одновременно с гранулированным ВВ, в качестве которого может быть использован, например, игданит, при этом гранулированное ВВ подают на устье скважины непосредственно из лотка зарядной машины. В процессе заряжания скважины происходит естественное разделение эмульсионного и гранулированного ВВ таким образом, что гранулированное ВВ, смещаясь к стенкам скважины, образует естественный "стакан", внутри которого размещено эмульсионное ВВ.

Регулируя количественный состав подаваемых компонентов скважинного заряда, представляется возможным изменять его эффективность в зависимости от условий, в которых производятся работы.

Так, в зависимости от степени обводненности скважины целесообразно регулировать весовое соотношение гранулированного и эмульсионного ВВ, образующих скважинный заряд. Это весовое соотношение может изменяться как за счет изменения количества, например эмульсионного ВВ, так и за счет изменения его плотности, которую целесообразно изменять в процессе сенсибилизации эмульсии.

При этом отношение внутреннего диаметра стакана гранулированного ВВ к его наружному диаметру, который является также наружным диаметром для центрального "стержня", состоящего из эмульсионного ВВ, составляет 0,18 - 0,7. Эти соотношения получены экспериментальным путем и справедливы для диапазона скважин, применяемых при ведении буровзрывных работ на карьерах.

С учетом вышеуказанных соотношений диаметров концентрично расположенных компонентов заряда, а также учитывая оптимальные весовые отношения компонентов, определенные в процессе проведения взрывных работ по данной технологии, установлено, что оптимальными отношениями плотности эмульсионного ВВ к плотности гранулированного ВВ являются отношения в пределах от 0,8 до 1,35 при плотности гранулированного ВВ, равной 1 г/куб.см.