BR112019019738A2

BR112019019738A2 - método e sistema de explosão

Info

Publication number: BR112019019738A2
Application number: BR112019019738A
Authority: BR
Inventors: Park Allen
Original assignee: Pws Systems Pty Ltd
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2020-04-14
Also published as: AU2017100633A4; AU2017100633B4; PL3601942T3; US11060832B2; EP3601942B1; EP3601942A1; CA3057165C; US20200033107A1; EP3601942A4; ZA201906952B; AU2018238199B2; WO2018170556A1; AU2018238199A1; CL2019002691A1; ES2924358T3; CA3057165A1

Abstract

é descrito um dispositivo de tamponamento acima do solo que inclui um corpo configurado, em uso, para cobrir uma extremidade aberta de um orifício de explosão carregado com explosivos para a superfície ou dentro de 300 mm da superfície. o corpo possui um espaço contendo um tampão de gel de polímero superabsorvente e é posicionado em uso para permitir que o tampão de gel de polímero superabsorvente entre em contato com os explosivos no orifício de explosão. o corpo pode incluir uma base e uma porção superior que se estendem para cima a partir da base. o espaço pode se estender através do corpo até uma abertura na base. alternativamente, o espaço pode ser encerrado pelo corpo. o corpo pode ser fabricado a partir de um material rígido ou de um material flexível capaz de ser inflado com um fluido.

Description

MÉTODO E SISTEMA DE EXPLOSÃO

Campo Técnico [001] A presente divulgação refere-se a um método e sistema de explosão, em particular a um método para tamponamento acima do solo. A presente divulgação também se

refere a um método	de	tamponamento	e um arranjo	de
tamponamento acima do solo gerados durante um evento Antecedentes	para suprimir de explosão.	o ruido e a poeira
[002] A discussão	a	seguir dos	antecedentes	da

divulgação visa facilitar um entendimento da invenção. No entanto, deve-se considerar que a discussão não é um reconhecimento ou admissão de que qualquer material mencionado foi publicado, conhecido ou parte do conhecimento geral comum na data de prioridade do pedido.

[003] O uso controlado de explosivos para quebrar rochas para escavação é usado em muitas indústrias incluindo, mas não limitado a operações de perfuração e mineração, pedreiras e construção civil. Normalmente, vários orifícios são perfurados na rocha de acordo com um padrão de orificio de explosão previamente preparado, que é então preenchido com explosivos. Os explosivos são então detonados, causando a fratura e a ruptura da rocha.

[004] A energia de um explosivo é transmitida à rocha circundante em um processo de dois estágios. Uma onda de choque (ou onda de pressão) é liberada primeiro 3-5 ms após a detonação. A onda de choque viaja a ~ 5000 m/s e gera fraturas iniciais no solo ao redor do orificio de explosão. Cerca de 25 ms após a detonação, é gerada uma grande quantidade de gás em expansão. O gás em expansão viaja

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2/26 através das rachaduras geradas pela onda de pressão para desalojar ainda mais a rocha circundante.

[005] Dispositivos de tamponamento ou agregados dimensionados podem ser depositados no orifício da explosão acima da carga explosiva para conter a onda de pressão gerada após a detonação, direcionar a explosão e, por sua vez, suprimir ruídos e poeira. As profundidades de tamponamento são aproximadamente 20 vezes o diâmetro do orifício ou 300 mm abaixo do topo da rocha com sobrecarga, quando a profundidade da sobrecarga é aproximadamente 20 vezes o diâmetro do orifício.

[006] Embora as estimativas iniciais para a quantidade e a qualidade dos explosivos necessários sejam relativamente diretas, operadores devem calcular a altura do tampão agregado adequado para a quantidade e o tipo de explosivo no orifício para máxima contenção da energia explosiva. A quantidade e, portanto, a altura, do material de tampão agregado necessário para conter a energia explosiva é estritamente limitada pela profundidade do poço. É vantajoso ter a menor altura de tampão possível, já que essas zonas onde não existem explosivos são uma área que cria rochas de grandes dimensões. A rocha de grandes dimensões cria numerosos problemas de processamento a jusante.

[007] Idealmente, o tampão agregado conterá os gases gerados após a detonação. No entanto, a onda de pressão confere impulso aos agregados à medida que viaja através do material de tamponamento, desestabilizando-o e reduzindo bastante sua capacidade de conter os gases. Assim, a energia é perdida da explosão pelo caminho de menor

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3/26 resistência e não é aplicada ao solo circundante.

[008] Depositar agregado em vários orifícios de explosão é demorado e perigoso pois são necessários grandes volumes de agregado. Além disso, se o detonador não disparar, é gasto um periodo considerável na remoção do agregado para recuperar o detonador defeituoso ou os explosivos contaminados.

[009] Algumas das modalidades conforme divulgadas neste documento buscam abordar pelo menos alguns dos problemas aqui identificados.

Sumário [0010] O inventor descobriu que um dispositivo de tamponamento acima do solo conforme divulgado neste documento reflete uma onda de pressão gerada após a detonação de explosivos dentro do orificio de explosão, aumentando assim a eficiência do explosivo no orificio de explosão durante a detonação além de suprimir o ruido e a poeira gerados durante um evento explosivo. A incidência ou extensão de esfriamento também pode ser reduzida.

[0011] O dispositivo de tamponamento acima do solo compreende um corpo configurado, em uso, para cobrir uma extremidade aberta de um orificio de explosão carregado com explosivos na superfície ou dentro de 300 mm da superfície, o corpo tendo um espaço contendo um tampão de gel de polimero superabsorvente, em que o corpo é posicionado em uso para permitir que o tampão de gel de polimero superabsorvente entre em contato com os explosivos.

[0012] Várias modalidades da divulgação também fornecem um método de tamponamento acima do solo para suprimir ruidos e poeira gerados durante um evento de explosão. O

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4/26 referido método compreende a cobertura de uma extremidade aberta de um orificio de explosão carregado com explosivo para a superfície com o dispositivo de tamponamento acima do solo como divulgado aqui, e o posicionamento para permitir que o tampão de gel de polimero superabsorvente entre em contato com os explosivos.

[0013] A presente divulgação também fornece um método e sistema de explosão, em particular um método e sistema para conter um evento de explosão subsuperficial.

[0014] Em um aspecto da divulgação é fornecido um método de detonação que compreende:

carregar um orificio de explosão com explosivos na superfície ou dentro de 300 mm da superfície; cobrir uma extremidade aberta do orificio de explosão com um dispositivo de tamponamento acima do solo como divulgado aqui, o referido dispositivo sendo posicionado para permitir que o tampão de gel de polimero superabsorvente entre em contato com os explosivos; e, detonar os explosivos.

[0015] Outro aspecto da divulgação refere-se a um arranjo de orificio de explosão, o referido arranjo compreendendo um orificio de explosão carregado com explosivos para a superfície ou dentro de 300 mm da superfície, um dispositivo de tamponamento acima do solo, como divulgado aqui cobrindo uma extremidade aberta do referido orificio de explosão, o referido dispositivo sendo posicionado para permitir que o tampão de gel de polimero superabsorvente entre em contato com os explosivos.

[0016] Em uma modalidade do dispositivo de tamponamento acima do solo, o corpo compreende uma base e uma porção

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5/26 superior que se estende para cima a partir da base. Geralmente, a base define uma área de seção transversal maior do que uma área de seção transversal definida pela porção superior. Em uso, a base do corpo cobre a extremidade aberta do orifício de explosão.

[0017] Em algumas modalidades as respectivas áreas de seção transversal da base e da porção superior são

constantes ao	longo do	eixo geométrico	longitudinal	do
corpo. Em uma	modalidade	particular, a	base pode ser	um
cilindro e a	porção	superior pode	ser uma coluna

cilíndrica. Alternativamente, a base pode ser um poliedro e a porção superior pode ser uma coluna poliédrica.

[0018] Em outras modalidades, o corpo pode ser um poliedro como um cubo, prisma retangular, pirâmide quadrada, tetraedro, cone, cilindro, tampa esférica, hemisfério, cúpula, segmento esférico ou tronco cônico.

[0019] Em algumas dessas últimas modalidades, uma área de seção transversal definida pelo corpo pode diminuir a partir da base para a porção superior ao longo do eixo geométrico longitudinal dos corpos. Exemplos ilustrativos dessas modalidades particulares podem incluir, mas não estão limitados a pirâmides quadradas, tetraedros, cones, cúpulas e hemisférios.

[0020] Geralmente, o espaço pode estar substancialmente em conformidade com o(s) respectivo(s) contorno(s) da parte superior do corpo. Por exemplo, o espaço pode compreender um orifício cilíndrico que se estende através da porção superior e da base do corpo, em que a porção superior compreende uma coluna cilíndrica e a base compreende um cilindro. Alternativamente, o espaço pode compreender um

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6/26 orifício poliédrico que se estende através da porção superior e da base do corpo, em que a porção superior compreende uma coluna poliédrica e a base compreende um poliedro.

[0021] Em modalidades alternativas, o espaço pode estar substancialmente em conformidade com o(s) contorno(s) do corpo. Por exemplo, o espaço de um corpo em forma de pirâmide pode ser em forma de pirâmide. O espaço de um corpo em forma de cúpula pode ser em forma de cúpula.

[0022] O espaço pode se estender através do corpo até uma abertura na base. Alternativamente, o espaço pode ser encerrado pelo corpo.

[0023] Em algumas modalidades, o corpo pode ser fabricado a partir de um material rigido.

[0024] Em modalidades alternativas, o corpo pode ser fabricado a partir de um material flexivel capaz de ser inflado com um fluido, como um fluido aquoso ou o gel de polimero superabsorvente.

[0025] Em uso, o espaço é preenchido com o gel de polimero superabsorvente, formando assim o tampão de gel superabsorvente. Por conseguinte, uma forma e volume do espaço definem uma forma e volume do tampão de gel de polimero superabsorvente dentro do corpo.

[002 6] Em uma modalidade o gel de polimero superabsorvente pode compreender um fluido aquoso, um polimero superabsorvente e, opcionalmente, um agente de ponderação (weighting agent) .

[0027] O polimero superabsorvente pode ser um polimero hidrofilico reticulado selecionado a partir de um grupo que compreende derivados de ácido poliacrilico e ácido

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7/26 poliacrílico, e seus copolímeros, derivados de ácido polimetacrilico e ácido polimetacrilico e copolímeros, derivados de polietileno glicol e polietileno glicol e copolímeros, copolímeros e polímeros de poliacrilamida, álcool polivinílico, derivados de álcool polivinílico, e seus copolímeros, ou combinações dos mesmos. Alternativamente, o polímero superabsorvente pode ser polímeros naturais reticulados selecionados a partir de um grupo que compreende polissacarídeos, quitina, polipeptideo, alginato ou celulose. Exemplos de polímeros naturais reticulados incluem, mas não estão limitados a, goma xantana, goma guar reticulada, amidos reticulados, carboximetilcelulose.

[0028] Em uma modalidade particular, o fluido aquoso pode ser água salobra com um total de sólidos dissolvidos entre 100 e 5000 mg/L. Em outra modalidade particular, o fluido aquoso pode ser água salina com um total de sólidos dissolvidos maior que 5000 mg/L.

[0029] O gel de polímero superabsorvente pode ter uma gravidade específica > 1,0, em particular > 2,0. O gel de polímero superabsorvente pode compreender o agente de ponderação em uma quantidade suficiente para conferir ao gel de polímero superabsorvente uma gravidade específica desejada. O agente de ponderação pode ser um sal inorgânico solúvel em água tal como cloreto de sódio ou um material inorgânico insolúvel em água. Breve Descrição dos Desenhos [0030] Várias modalidades da divulgação serão descritas e ilustradas, apenas a título de exemplo, com referência às figuras anexas nas quais:

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As Figuras la-lf ilustram várias modalidades de um dispositivo de tamponamento acima do solo como descrito na divulgação;

As Figuras 2a-2d ilustram várias modalidades alternativas de um dispositivo de tamponamento acima do solo como descrito na divulgação;

A Figura 3 é uma vista em seção transversal de um arranjo de orificio de explosão convencional com um tampão agregado mostrado em comparação com um arranjo de orificio de explosão de acordo com uma modalidade descrita na divulgação;

A Figura 4 é uma vista em seção transversal de um arranjo de orificio de explosão que emprega o dispositivo de tamponamento acima do solo de acordo com várias modalidades descritas na divulgação e,

A Figura 5 é uma representação gráfica da relação entre a altura do tampão de gel de polimero superabsorvente em uma modalidade do dispositivo de tamponamento acima do solo divulgado aqui e o dano explosivo resultante.

Descrição de modalidades [0031] A presente divulgação refere-se a um dispositivo de tamponamento acima do solo e métodos de implantar o referido dispositivo para conter um evento de explosão na superfície.

TERMOS GERAIS [0032] Em todo o presente relatório descritivo, a menos que seja especificamente indicado de outra forma ou o contexto exija de outra forma, deve-se fazer referência a uma única etapa, composição da matéria, grupo de etapas ou grupo de composições da matéria para abranger uma e uma

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9/26 pluralidade (isto é, uma ou mais) daquelas etapas, composições da matéria, grupos de etapas ou grupos de composições da matéria. Assim, como aqui utilizado, as formas singulares um, uma e o incluem aspectos plurais a menos que o contexto indique claramente o contrário. Por exemplo, a referência a uma inclui um único e dois ou mais; a referência a um inclui um único e dois ou mais; referência ao o inclui um único e dois ou mais e assim por diante.

[0033] Cada exemplo da presente divulgação aqui descrita deve ser aplicado mutatis mutandis a todo e qualquer outro exemplo a menos que especificamente indicado de outra forma. A presente divulgação não deve ser limitada no escopo pelos exemplos específicos aqui descritos, os quais são destinados apenas para fins de exemplificação. Produtos funcionalmente equivalentes, composições e métodos equivalentes a funcionalidade estão claramente dentro do escopo da divulgação conforme descrito aqui.

[0034] O termo e/ou, por exemplo, X e/ou Y deve ser entendido como X e Y ou X ou Y e deve ser utilizado para fornecer suporte explícito a ambos os significados ou a qualquer significado.

[0035] Em toda este relatório descritivo a palavra compreender, ou variações como compreende ou compreendendo, serão entendidas como implicando a inclusão de um elemento declarado, número inteiro ou etapa, ou grupo de elementos, números inteiros ou etapas, mas não a exclusão de qualquer outro elemento, número inteiro ou etapa, ou grupo de elementos, números inteiros ou etapas.

[0036] A menos que definido de outra forma, todos os

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10/26 termos técnicos e científicos aqui utilizados têm o mesmo significado que é comumente entendido por um técnico no assunto ao qual esta invenção pertence. Embora métodos e materiais semelhantes ou equivalentes aos aqui descritos possam ser utilizados na prática ou no teste da presente invenção, métodos e materiais adequados são descritos abaixo. Em caso de conflito, o presente relatório descritivo, incluindo definições, prevalecerá. Além disso, os materiais, métodos, e exemplos são apenas ilustrativos e não pretendem limitar.

[0037] Deve-se notar que onde um intervalo de valores é aqui expresso, será claramente entendido que esse intervalo abrange os limites superior e inferior do intervalo, e todos os valores entre esses limites.

[0038] O termo 'cerca de' usado em todo o relatório descritivo significa aproximadamente ou quase e no contexto de um valor numérico ou intervalo aqui estabelecido, pretende abranger variações de ± 10% ou menos, ± 5% ou menos, ± 1% ou menos, ± ou 0,1% ou menos do valor ou intervalo numérico recitado ou reivindicado.

TERMOS ESPECÍFICOS [0039] O termo 'orificio de explosão', conforme aqui utilizado, refere-se a um orificio perfurado de profundidade e diâmetro pré-determinados contendo explosivos. Geralmente uma pluralidade de orifícios de explosão, como uma fileira ou uma matriz de orifícios de explosão, pode ser perfurada em uma operação de poço aberto ou subterrânea de acordo com um padrão de perfuração para um local de explosão com base em parâmetros como carga de rocha incluindo tipo e densidade de rochas, espaçamento

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11/26 entre orifícios, profundidade e diâmetro do orifício para um explosivo predeterminado, e quando necessário orientação e ângulos do orificio. 0 padrão de perfuração pode ser projetado por um engenheiro de perfuração e detonação de acordo com modelos e protocolos bem estabelecidos apropriados para a explosão de forma desejada.

[0040] O termo tampão refere-se a uma massa e volume pré-determinados de um material de tamponamento capaz de amortecer pelo menos parcialmente e/ou conter os gases e forças liberados pela detonação de explosivos em um orificio de explosão. A massa e o volume pré-determinados do material de tamponamento podem ser calculados por técnicas convencionais bem compreendidas pelos técnicos no assunto e dependem da profundidade e do diâmetro do orificio, da orientação do orificio e do ângulo de orientação da vertical, e da quantidade e natureza dos explosivos carregados no orificio de explosão.

[0041] O termo polimero superabsorvente refere-se a um material polimérico que é capaz de absorver pelo menos 25 vezes seu próprio peso em fluido aquoso e é capaz de reter o fluido aquoso absorvido sob pressão moderada. O fluido aquoso absorvido é levado para a estrutura molecular do polimero superabsorvente em vez de estar contido nos poros a partir dos quais o fluido pode ser eliminado por aperto. Alguns polímeros superabsorventes podem absorver até 1000 vezes o seu peso em fluido aquoso.

[0042] O termo 'gravidade especifica' como aqui utilizado com referência a uma substância sólida, é a razão entre o peso de um determinado volume de material e o peso de um volume igual de água (a 20°C) . O termo 'distribuição

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12/26 de gravidade específica' como usado aqui com referência a um material particulado, refere-se a uma lista de valores ou uma função matemática que define a quantidade relativa, tipicamente por massa, de partículas presentes de acordo com a gravidade específica.

DISPOSITIVO DE TAMPONAMENTO ACIMA DO SOLO [0043] Um aspecto da presente divulgação refere-se a um dispositivo de tamponamento acima do solo para conter um evento de explosão subterrânea.

[0044] Com referência às Figuras la-lf, são mostradas várias modalidades de um dispositivo de tamponamento acima do solo 10 para conter um evento de explosão subterrânea.

[0045] O dispositivo de tamponamento acima do solo 10 compreende um corpo 12. O corpo 12 inclui uma base 14 e uma porção superior 16 que se estende para cima a partir da base 14. Em uso, a base 14 do corpo 12 cobre uma extremidade aberta 102 de um orifício de explosão 104 carregado com explosivos 106 na superfície 108, como mostrado nas Figuras 3 e 4.

[0046] O corpo 12 também é fornecido com um espaço 18 contendo um tampão 20 de gel de polímero superabsorvente, em que o corpo 12 é posicionado em uso para permitir que o tampão 20 de gel de polímero superabsorvente entre em contato com os explosivos 10 6. Será reconhecido que nas modalidades em que uma porção superior dos explosivos 106 reside marginalmente abaixo da superfície 108, o tampão 20 de gel de polímero superabsorvente pode se estender para dentro do orifício de explosão 104 a uma profundidade suficiente para entrar em contato com os explosivos 106.

[0047] Será reconhecido que a base 14 terá um diâmetro

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13/26 maior que o diâmetro da extremidade aberta 102 do orificio de explosão 104 para garantir que a extremidade aberta 102 seja completamente coberta pela base 14 do corpo 12. Além disso, a área de seção transversal da base 14 é maior que uma área de seção transversal da porção superior 16 para garantir que o dispositivo 10 tenha um centro de gravidade mais baixo e assente de forma estável sobre a extremidade aberta 102 do orificio de explosão 104 na superfície 108.

[0048] O corpo 12 pode assumir qualquer forma adequada. Por exemplo, o corpo 12 pode ser um único poliedro como um cubo, prisma retangular, pirâmide quadrada como na Figura la, cone como na Figura lb, tetraedro como na Figura lc, cilindro, tampa esférica, hemisfério, como na Figura ld, segmento esférico ou tronco cônico.

[0049] Será reconhecido que, em algumas dessas modalidades, uma área de seção transversal definida pelo corpo 12 pode diminuir a partir da base 14 para a porção superior 16 ao longo de um eixo geométrico longitudinal 22 do corpo 12. Exemplos ilustrativos dessas modalidades particulares podem incluir, mas não estão limitados a pirâmides quadradas, tetraedros, cones, cúpulas e hemisférios. A seção transversal pode diminuir continuamente, como mostrado nas Figuras la-ld, ou passo a passo a partir da base 14 para a porção superior 16 ao longo do eixo geométrico longitudinal 22 do corpo 12.

[0050] Alternativamente, a base 14 pode compreender um primeiro poliedro e a porção superior 16 pode compreender um segundo poliedro, como mostrado nas Figuras le e lf. O primeiro e o segundo poliedros podem ser os mesmos mostrados na Figura lf ou diferentes, como mostrado na

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Figura le. Por exemplo, na Figura le, a base 14 é um prisma retangular e a porção superior 16 é uma coluna retangular. Na Figura If, a base 14 é um cilindro e a porção superior 16 é uma coluna cilíndrica. Nestas modalidades, as respectivas áreas de seção transversal da base 14 e da porção superior 16 são constantes ao longo do eixo geométrico longitudinal 22 do corpo.

[0051] O termo 'espaço' refere-se a um espaço interior definido no corpo 12. O espaço 18 pode se estender ao longo do eixo geométrico longitudinal 22 do corpo 12 até uma abertura 24 na base 14, permitindo assim que o tampão 20 de gel de polimero superabsorvente entre em contato com os explosivos 106 carregados no orificio de explosão 104.

[0052] Alternativamente, o espaço 18 pode ser encerrado pelo corpo 12. Nestas modalidades particulares, o corpo 12 pode funcionar como uma bainha 12' para o tampão 20 de gel de polimero superabsorvente.

[0053] O espaço 18 pode estar substancialmente em conformidade com um ou mais contornos do corpo 12 ou com um ou mais contornos da porção superior do corpo 12. Por conseguinte, na maioria das modalidades a forma e o tamanho do corpo 12 podem determinar a forma e o tamanho do espaço 18 no mesmo.

[0054] Por exemplo, como mostrado na Figura lf, o espaço 18 pode compreender um orificio cilíndrico que se estende ao longo do eixo geométrico longitudinal 22 da porção superior cilíndrica 16 e da base cilíndrica 14.

[0055] No entanto, será reconhecido que em algumas modalidades, o espaço 18 pode não estar em conformidade com a forma e o tamanho da porção superior 16 ou do corpo 12.

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Por exemplo, como mostrado na Figura le, o espaço 18 pode compreender um orifício cilíndrico que se estende ao longo do eixo geométrico longitudinal 22 da porção superior retangular 16 e da base prismática retangular 14.

[0056] Em outras modalidades, o corpo 12 pode ser um corpo em forma de tubo ou alojamento tubular oco, em que o espaço 18 é definido por um orifício do corpo em forma de tubo ou alojamento tubular oco.

[0057] O corpo 12 pode ser fabricado a partir de um material rígido. Exemplos adequados de materiais rígidos incluem, entre outros, materiais poliméricos (plásticos), em particular material polimérico de alta densidade, como polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno (PE), em particular polietileno de baixa densidade (LDPE), cloreto de polivinila (PVC), polipropileno (PP) e assim por diante.

[0058] Alternativamente, o corpo 12 pode ser fabricado a partir de um material flexível capaz de ser inflado com um fluido, tal como um fluido aquoso ou o gel de polímero superabsorvente. A fabricação do corpo 12 a partir de um material flexível é particularmente preferida para modalidades em que o espaço 18 é envolto pelo corpo 12, e o corpo 12 funciona como uma bainha 12' para o tampão 20 de gel de polímero superabsorvente.

[0059] Em uso, o espaço 18 é preenchido com o gel de polímero superabsorvente, formando assim o tampão 20 de gel superabsorvente. Por conseguinte, uma forma e volume do espaço 18 definem uma forma e volume do tampão 20 de gel de polímero superabsorvente dentro do corpo 12.

[0060] Várias modalidades alternativas do dispositivo de tamponamento acima do solo 10 são ilustradas nas Figuras

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2a-2d. Nestas modalidades particulares, o referido corpo 12 é fabricado a partir de uma membrana semipermeável flexível, em que o corpo 12 é configurado, em uso, para ser um tapete 30 quando o espaço 18 é preenchido com o tampão 20 de gel de polímero superabsorvente. O tapete 30 tem uma espessura (isto é, profundidade) inferior à sua largura lateral. O tapete 30 pode ter qualquer forma adequada. Por exemplo, o tapete 30 pode ser retangular, hexagonal, cilíndrico ou triangular, como representado nas Figuras 2a2d.

[0061] Em uso, o tapete 30 pode ser disposto para cobrir a extremidade aberta 102 do orifício de explosão 104 de modo a entrar em contato com o explosivo 10 6 carregado na superfície 108. Em algumas modalidades, em que o explosivo 106 é carregado dentro de 300 mm da superfície 108, o gel de polímero superabsorvente adicional pode ser colocado no fundo do poço em contato com o explosivo 106 de modo a unir o contato entre o explosivo 106 e o tapete 30.

[0062] Em outras modalidades, uma pluralidade de tapetes 30 pode ser empilhada e posicionada para cobrir a extremidade aberta 102 do orifício de explosão 104. A pluralidade de tapetes 30 fornece um tampão cumulativo 20' de gel de polímero superabsorvente tendo uma altura efetiva compreendendo as profundidades combinadas dos tapetes empilhados 30.

[0063] O inventor prevê que essas modalidades particulares do dispositivo de tamponamento acima do solo 10 possam ser particularmente eficazes na mitigação da detonação explosiva de minas terrestres. Neste pedido específico, o tapete 30 pode ser colocado no topo da mina

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17/26 terrestre, antes da detonação, para conter a explosão.

[0064] O gel de polímero superabsorvente usado no referido dispositivo 10 pode compreender um polímero superabsorvente, um fluido aquoso e, opcionalmente, um agente de ponderação.

[0065] O polímero superabsorvente pode ser um polímero hidrofílico reticulado selecionado a partir de um grupo que compreende derivados de ácido poliacrílico e ácido poliacrílico e seus copolímeros, derivados de ácido polimetacrílico e ácido polimetacrílico e copolímeros do mesmo, derivados de polietileno glicol e polietileno glicol e copolímeros do mesmo, copolímeros e polímeros de poliacrilamida, álcool polivinílico, derivados de álcool polivinílico e seus copolímeros, ou combinações dos mesmos. Alternativamente, o polímero superabsorvente pode ser polímeros naturais reticulados selecionados a partir de um grupo que compreende polissacarídeos, quitina, polipeptideo, alginato ou celulose. Exemplos de polímeros naturais reticulados incluem, mas não estão limitados a, goma xantana, goma guar reticulada, amidos reticulados, carboximetilcelulose.

[0066] O fluido aquoso pode ser água, água desionizada, ultrapura, água, água destilada, água municipal, água subterrânea, água produzida ou água de processo, água residual, água salobra ou água salina.

[0067] Em uma modalidade particular, o fluido aquoso pode ser água salobra com um total de sólidos dissolvidos entre 100 e 5000 mg/L. Em outra modalidade particular, o fluido aquoso pode ser água salina com um total de sólidos dissolvidos maior que 5000 mg/L.

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18/26 [0068] O gel de polimero superabsorvente pode ter uma gravidade específica > 1,0, em particular > 2,0. O gel de polímero superabsorvente pode compreender o agente de ponderação em uma quantidade suficiente para conferir ao gel de polímero superabsorvente uma gravidade específica desejada.

[0069] O agente de ponderação pode ser um sal inorgânico solúvel em água, tal como cloreto de sódio ou um material inorgânico insolúvel em água.

[0070] O material inorgânico insolúvel em água pode ser um material contendo Al e/ou Si, incluindo, entre outros, argila, materiais semelhantes a argila, silica, silicatos, alumina, aluminatos, aluminossilicatos, areia, solo, perfurações, terra de diatomáceas, zeólitos, bentonita, caulino, hidrotalcita ou combinações dos mesmos, e assim por diante, um material refratário incluindo, sem limitação, óxidos de ferro, óxidos de alumínio, óxido de magnésio, óxido de zinco, óxidos de cério, óxidos de titânio, óxidos de zircônio, e assim por diante, sais inorgânicos insolúveis, como sulfato de bário, carbonato de cálcio (por exemplo, na forma de dolerita) ou combinações dos mesmos.

[0071] O gel de polímero superabsorvente pode ser preparado combinando o polímero superabsorvente, o fluido aquoso e, opcionalmente, o agente de ponderação por qualquer misturador adequado.

[0072] O agente de ponderação, em particular o material inorgânico insolúvel em água, pode alternativamente ser incorporado no gel de polímero superabsorvente dispersando o agente de ponderação no gel de polímero superabsorvente.

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19/26 material inorgânico insolúvel em água pode ter um diâmetro médio de partícula igual ou superior a 1 micron. 0 material inorgânico solúvel em água é incorporado na estrutura de gel de polimero superabsorvente.

[0073] Será reconhecido que o volume, a massa, a densidade especifica, e outras qualidades de gel de polimero superabsorvente serão selecionados e corresponderão aos necessários para tampar o orificio de explosão 104 e dependerão da profundidade e diâmetro do orificio de explosão, orientação de orificio de explosão e ângulo de orientação a partir da vertical, e a quantidade e natureza dos explosivos carregados no orificio de explosão.

PREPARAÇÃO DO DISPOSITIVO DE TAMPONAMENTO ACIMA DO SOLO [0074] O dispositivo de tamponamento acima do solo 10 pode ser preparado preenchendo o espaço 18 definido pelo corpo 12 com gel de polimero superabsorvente, o gel de polimero superabsorvente já tendo sido preparado como descrito acima, para produzir o tampão 20.

[0075] Nas modalidades em que o corpo 12 compreende um

corpo rigido 12,	o corpo 12	funciona	como	um	molde ou
alojamento para	o tampão	2 0 de	gel	de	polimero
superabsorvente.
[0076] Alternativamente, o	corpo 12	pode	ser	fabricado

a partir de um material flexivel capaz de ser inflado com um fluido, tal como um fluido aquoso ou o gel de polimero superabsorvente. A fabricação do corpo 12 a partir de um material flexivel é particularmente preferida para modalidades em que o espaço 18 é envolto pelo corpo 12, e o corpo 12 funciona como uma bainha para o tampão 20 de gel de polimero superabsorvente.

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20/26 [0077] Nestas modalidades particulares, o dispositivo de tamponamento acima do solo 10 pode ser preparado preenchendo o espaço 18 do corpo flexivel 12 com gel de polimero superabsorvente em uma quantidade suficiente para inflar o corpo flexivel 12 para sua forma e tamanho predeterminados.

[0078] Alternativamente, o corpo flexivel 12 pode ser pré-carregado com uma quantidade predeterminada de precursor de gel de polimero superabsorvente, em que o referido precursor é um particulado, sólido ou liquido. O espaço 18 pode então ser preenchido com um liquido aquoso que reaja com o referido precursor para produzir o gel de polimero superabsorvente. O volume de liquido aquoso usado pode ser menor que o volume do espaço 18, uma vez que é previsto que o referido precursor se expanda à medida que absorve o liquido aquoso para produzir o gel de polimero superabsorvente e ocupe um volume maior no corpo 12 que o volume de liquido aquoso. Geralmente, o precursor de gel de polimero superabsorvente compreende um gel de polimero superabsorvente e, opcionalmente, um agente de ponderação.

[0079] Será reconhecido que o espaço 18 do corpo 12 pode ser preenchido com o gel de polimero superabsorvente ou o liquido aquoso por qualquer técnica convencional adequada, incluindo, mas não se limitando a, colocação, vazamento, bombeamento ou injeção.

[0080] O espaço 18 do corpo 12 pode ser preenchido com o gel de polimero superabsorvente ou o liquido aquoso como descrito acima com o dispositivo de tamponamento 10 acima do solo 10 in situ, em outras palavras, depois de posicionar a base 14 do corpo 12 sobre a extremidade aberta

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102 do orifício de explosão 104.

[0081] Alternativamente, o espaço 18 do corpo 12 pode ser preenchido com o gel de polimero superabsorvente ou o liquido aquoso (para preparar o gel de polimero superabsorvente como descrito acima), antes de posicionar a base 14 do corpo 12 sobre a extremidade aberta 102 do orificio de explosão 104.

MÉTODO DE TAMPONAMENTO ACIMA DO SOLO [0082] A divulgação também se refere a um método de tamponamento acima do solo que fornece várias vantagens incluindo, mas não se limitando a, supressão de ruido e poeira gerados durante um evento de explosão, um tampão altamente estável que não pode se tornar um projétil mortal, sem necessidade de periodos preparação ou instalação demorados - o tampão, conforme divulgado neste documento, pode ser implantado muito rapidamente sem atrasar a detonação, a capacidade de recuperar explosivos ou detonadores defeituosos, e a necessidade de perfurar menos orifícios de detonação.

[0083] Várias modalidades dos métodos de tamponamento e explosão acima do solo serão agora descritas com referência às Figuras 2 e 3, nas quais o arranjo de orifícios de explosão conforme descrito aqui será comparado com um arranjo de orifícios de explosão convencional com materiais de orifícios agregados convencionais localizados no fundo do poço.

[0084] Na Figura 3 é mostrado um arranjo de orificio de explosão convencional 200 com materiais de tamponamento convencionais localizados no fundo do poço. O arranjo de orificio de explosão 200 inclui um orificio de explosão 202

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22/26 de uma profundidade total Hi e diâmetro Di. 0 orificio de explosão 202 é carregado com uma quantidade predeterminada de explosivos 10 6 até uma profundidade H_ex seguida por um tampão agregado convencional 204, como cascalho dimensionado, carregado na superfície 108 tendo uma profundidade de tampão HAgg. Tipicamente, na profundidade de tampão HAgg do orificio de explosão carregado convencionalmente 202, há uma propensão para a produção de rochas de grandes dimensões. Rochas de grandes dimensões requerem processamento e risco adicionais para triturar a rocha em tamanho gerenciável para arraste e transporte e resultam em maior mão-de-obra, tempo de processamento e consumo de energia.

[0085] Na Figura 3, também é mostrada um arranjo de orificio 100, de acordo com a presente divulgação. O arranjo de orificio de explosão 100 inclui um orificio de explosão 102 de uma profundidade total Hia e uma extremidade aberta 104 com um diâmetro Di correspondente ao diâmetro Di do orificio de explosão 102. O orificio de explosão 102 é carregado para a superfície 108 com explosivos 10 6 (ou seja, uma profundidade de Hexi = Hia = Hex) · [0086] Nesta modalidade particular, o dispositivo de tamponamento acima do solo 10 compreende um corpo tubular 12 que tem um diâmetro > Di e altura Hags preenchido com um tampão 20 de gel polimero superabsorvente também de altura Hags. O corpo tubular 12 pode ser posicionado para cobrir a extremidade aberta 104 do orificio de explosão 102, de modo que a base 14 do corpo tubular 12 fique na superfície 108 em alinhamento longitudinal com uma borda do orificio de

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23/26 explosão 102.

[0087] O corpo tubular 12 pode ser pré-preenchido com um tampão 20 de gel de polímero superabsorvente ou o corpo tubular 12 pode ser preenchido com gel de polímero superabsorvente após o posicionamento do corpo tubular 12 sobre a extremidade aberta 104 do orifício de explosão 102 para produzir o tampão 20. Em qualquer uma das modalidades, o tampão 20 de gel de polímero superabsorvente, sob gravidade, pode residir acima e em contato com o explosivo 108 .

[0088] Com referência à Figura 4, é mostrada uma modalidade alternativa de uma disposição de orifício de explosão 100 e um dispositivo de tamponamento acima do solo 10. O referido arranjo de orifício de explosão 100 inclui um orifício de explosão 102 de profundidade total Hia e uma extremidade aberta 104 com um diâmetro Di correspondente ao diâmetro Di do orifício de explosão 102. O orifício de explosão 102 é carregado com explosivos 106 para a superfície 108 ou não mais do que 300 mm a partir da superfície 108 (ou seja, uma profundidade de Hexi = Hia = Hex) · [0089] O dispositivo de tamponamento acima do solo 10 nesta modalidade inclui um corpo 12 com uma base cilíndrica 14 e uma porção superior colunar cilíndrica 16 que se estende para cima a partir da base cilíndrica 14. O corpo 12 tem um espaço cilíndrico 18 que se estende ao longo do eixo geométrico longitudinal 22 do corpo, de modo que o corpo 12 tenha aberturas respectivas 24 nas extremidades opostas 26 do mesmo. A espaço cilíndrico 18 pode estar em conformidade com um contorno do corpo 12, de modo que o

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24/26 diâmetro Di do espaço cilindrico 18 na porção superior cilindrica colunar 16 é menor do que o diâmetro D₂ do espaço cilindrico 18 na base cilindrica 14.

[0090] A base cilindrica 14 pode ser posicionada para cobrir a extremidade aberta 104 do orificio de explosão 102 de modo que a base cilindrica 14 do corpo tubular 12 assente sobre a superfície 106, por meio do qual o espaço cilindrico 18 da porção superior colunar cilindrica 16 está em alinhamento longitudinal com o orificio de explosão 102.

[0091] O corpo 12 pode ser preenchido através de sua abertura superior 24 com gel de polimero superabsorvente após o posicionamento da base cilindrica sobre a extremidade aberta 104 do orificio de explosão 102. Nesta modalidade particular, um excesso de gel de polimero superabsorvente pode ser fornecido de modo que uma porção de gel de polimero superabsorvente seja introduzida no

orificio de	explosão 104	e entre	em contato com	o explosivo
108. Exemplo [0092] A	invenção é	ainda	ilustrada pelo	exemplo a
seguir. 0	exemplo é	fornecido apenas	para fins

ilustrativos. Não deve ser interpretado como limitando o escopo ou o conteúdo da invenção de forma alguma.

[0093] Três colunas de concreto de 100 MPa medindo 315 mm de altura e 140 mm de diâmetro foram usadas para simular as condições do solo de uma explosão de rocha dura. No centro de cada coluna, um orificio de 8 mm foi perfurado para acomodar a carga explosiva. As tampas do detonador n° 8 foram usadas para fornecer energia explosiva. Um tampão de gel de polimero superabsorvente de 2,0 SG foi aplicado

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25/26 acima dos orifícios de explosão. 0 tampão estava contido dentro de um comprimento de tubo de PVC padrão de 2 0 mm. Uma quantidade menor de tempão de gel PWS foi colocada em torno da base das colunas de tampão acima do solo para mantê-las na vertical.

[0094] Os blocos foram configurados da seguinte maneira:

1. Profundidade 67 mm, 1 x detonador n° 8 (67 mm), 120 mm de tampão de gel PWS 2,0 SG (12,6 cm³, 25,2 g) acima do solo

2. Profundidade 67mm, 1 x detonador # 8 (67mm), 80mm de tampão de gel PWS 2.0 SG (25.1 cm³, 50.3g) acima do solo

3. Profundidade 67mm, 1 x detonador # 8 (67mm), 40mm de tampão de gel PWS 2.0 SG (37.7 cm³, 75.4g) acima do solo [0095] Os blocos foram detonados simultaneamente e os resultados gravados em uma câmera de alta velocidade, configurada para 720p e 120 quadros por segundo.

[0096] Para fornecer um ponto de equilíbrio da linha de base, outro bloco de concreto idêntico foi perfurado até 170 mm, carregado com um detonador n° 8 e permitido disparar sem tampão.

[0097] A extensão da destruição do bloco de concreto (medida pela mudança na altura do bloco de concreto após a detonação) correlacionada com a altura e a razão do tampão é mostrada na Tabela.

Razão de tampão	Altura de Tampão Acima do Solo, mm	Altura Final de Bloco, mm	O. 0 Mudança
5 :1	40	252	20
10 :1	80	236	25
15 :1	120	227	27

Tabela

Resultados e Discussão

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26/26 [0098] O bloco de linha de base não sofreu nenhum dano aparente e disparou no ar. Cada um dos três blocos que usavam o tampão de gel PWS sofreu danos consideráveis em correlação direta com a altura do tampão aplicado.

[0099] Será reconhecido por técnicos no assunto que inúmeras variações e/ou modificações podem ser feitas nas modalidades descritas acima, sem se afastar do amplo escopo geral da presente divulgação. As presentes modalidades são, portanto, consideradas em todos os aspectos como ilustrativas e não restritivas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de tamponamento acima do solo, caracterizado pelo fato de que compreende um corpo configurado, em uso, para cobrir uma extremidade aberta de

um orifício de explosão carregado com explosivos para a superfície ou dentro de 300 mm a partir da superfície, o corpo tendo um espaço contendo um tampão de gel de polimero superabsorvente, em que o corpo é posicionado em uso para permitir que o tampão de gel de polimero superabsorvente entre em contato com os explosivos.

2/6 pirâmide quadrada, tetraedro, cone, cilindro, tampa esférica, hemisfério, cúpula, tronco cônico ou segmento esférico.

7. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a área da seção transversal definida pelo corpo diminui a partir da base para a porção superior ao longo de um eixo geométrico longitudinal do corpo.

8 . Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que o espaço está em conformidade com o(s) respectivo(s) contorno(s) da porção superior do corpo.

9. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o espaço está em conformidade com o(s) respectivo(s) contorno(s) do corpo.

10. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o espaço se estende através do corpo até uma abertura na base.

11. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o espaço é encerrado pelo corpo.

12. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o corpo é fabricado a partir de um material rigido.

13. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11,

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2 . Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo compreende uma base e uma porção superior que se estende para cima a partir da base.

3/6 caracterizado pelo fato de que o corpo é fabricado a partir de um material flexivel capaz de ser inflado com um fluido.

14. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o corpo é um tapete.

15. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que uma forma e tamanho do espaço define uma forma e tamanho do tampão de gel de polimero superabsorvente dentro do corpo.

16. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o gel de polimero superabsorvente compreende um fluido aquoso, um polimero

superabsorvente e, opcionalmente, um agente de ponderação.

17. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o polimero superabsorvente compreende um polimero hidrofilico reticulado selecionado a partir de um grupo que compreende derivados de ácido poliacrilico e ácido poliacrilico e seus copolimeros, derivados de ácido polimetacrilico e ácido polimetacrilico, e copolimeros destes, polietileno glicol e derivados de polietileno glicol e seus copolimeros, polímeros e copolimeros de poliacrilamida, álcool polivinilico, derivados de álcool polivinilico e seus copolimeros, ou combinações dos mesmos, ou um polimero natural reticulado selecionado a partir de um grupo que compreende polissacarideos, quitina, polipeptideo, alginato ou celulose.

18. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de

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3. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a base define uma área de seção transversal maior do que uma área de seção transversal definida pela porção superior.

4/6 acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que o fluido aquoso compreende água salobra com um total de sólidos dissolvidos entre 100 a 5.000 mg/L ou água salina com um total de sólidos dissolvidos maior que 5.000 mg/L.

19. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que o gel de polimero superabsorvente tem uma gravidade especifica > 1,0, em particular > 2,0.

20. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o gel de polimero superabsorvente compreende o agente de ponderação em uma quantidade suficiente para conferir ao gel de polimero superabsorvente uma gravidade especifica > 1,0.

21. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o agente de ponderação compreende um sal inorgânico solúvel em água ou um material inorgânico insolúvel em água.

22. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o material inorgânico insolúvel em água é selecionado a partir de um grupo que compreende um material contendo Al e/ou Si incluindo, mas não limitado a, argila, materiais semelhantes a argila, silica, silicatos, alumina, aluminatos, aluminossilicatos, areia, solo, perfurações, terra de diatomáceas, zeólitos, bentonita, caulino, hidrotalcita ou combinações dos mesmos, e assim por diante, um material refratário incluindo mas não limitado a óxidos de ferro, óxidos de aluminio, óxido de magnésio, óxido de zinco, óxidos de cério, óxidos de titânio, óxidos de zircônio

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4 . Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as respectivas áreas de seção transversal da base e da porção superior são constantes ao longo de um eixo geométrico longitudinal do corpo.

5/6 e assim por diante, sais inorgânicos insolúveis em água, como sulfato de bário, carbonato de cálcio (por exemplo na forma de dolerita), ou combinações dos mesmos.

23. Método de tamponamento acima do solo para suprimir ruídos, poeira e/ou rocha voadora geradas durante um evento de explosão, o referido método caracterizado pelo fato de que compreende cobrir uma extremidade aberta de um orifício de explosão carregado com explosivo para a superfície com um dispositivo de tamponamento acima do solo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 22, e posicionando o referido dispositivo para permitir que o tampão de gel de polímero superabsorvente entre em contato com os explosivos.

24. Método de explosão, caracterizado pelo fato de que compreende:

carregar um orifício de explosão com explosivos para a superfície;

cobrir uma extremidade aberta do orifício de explosão com um dispositivo de tamponamento acima do solo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 22, estando o referido dispositivo posicionado para permitir que o tampão de gel de polímero superabsorvente entre em contato com os explosivos; e, detonar os explosivos.

25. Arranjo de orifício de explosão, o referido arranjo caracterizado pelo fato de que compreende um orifício de explosão carregado com explosivos para a superfície, e um dispositivo de tamponamento acima do solo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 22, em que o referido dispositivo é posicionado para cobrir uma extremidade aberta do orifício de explosão e permitir ao tampão de gel polimérico superabsorvente para entrar em contato com os

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5. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a base é um cilindro e a porção superior é uma coluna cilíndrica.

6. Dispositivo de tamponamento acima do solo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o corpo é um poliedro regular selecionado de um grupo que compreende um cubo, prisma retangular,

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6/6 explosivos .