EA022450B1 - Усовершенствования, связанные с цементирующими композициями - Google Patents

Усовершенствования, связанные с цементирующими композициями Download PDF

Info

Publication number
EA022450B1
EA022450B1 EA201201460A EA201201460A EA022450B1 EA 022450 B1 EA022450 B1 EA 022450B1 EA 201201460 A EA201201460 A EA 201201460A EA 201201460 A EA201201460 A EA 201201460A EA 022450 B1 EA022450 B1 EA 022450B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
blast hole
water
cement composition
cement
blast
Prior art date
Application number
EA201201460A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201201460A1 (ru
Inventor
Питер Шелли Миллз
Роури Джон Майкл Харрис
Original Assignee
Майнова Интернэшнл Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=42931305&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EA022450(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from US12/766,028 external-priority patent/US8413584B2/en
Application filed by Майнова Интернэшнл Лимитед filed Critical Майнова Интернэшнл Лимитед
Publication of EA201201460A1 publication Critical patent/EA201201460A1/ru
Publication of EA022450B1 publication Critical patent/EA022450B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/08—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor
    • F42D1/24—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor characterised by the tamping material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • C04B28/065—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00974—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for pyrotechnic applications, e.g. blasting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу получения взрывной скважины (20), включающему следующие этапы: бурение взрывной скважины (20); размещение взрывчатых веществ (40) во взрывной скважине; заполнение взрывной скважины (20) забоечным материалом (50), содержащим цементную композицию и воду, в котором весовое соотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере 1:1.

Description

Настоящее изобретение относится к способу забойки взрывной скважины и забитой взрывной скважине.
При проведении сейсморазведки сейсмические волны генерируются взрывчатыми веществами, помещёнными в ствол скважины. Такой наполненный взрывчатыми веществами ствол скважины обычно называют взрывной (сейсмической) скважиной. Взрывная скважина, как правило, имеет глубину 16-100 футов (5-30 м) и содержит от 2 до 20 1Ьз (от 0,9 до 9 кг) взрывчатого вещества. Когда сейсмические волны проходят сквозь грунт и взаимодействуют с различными материалами, часть их энергии отражается от границы между различными слоями, в то время как другие волны проходят дальше. Отраженная энергия возвращается к поверхности, где её скорость и сила измеряются с помощью специальных детекторов, известных как геофоны. Геофоны преобразуют движение грунта в электрические сигналы, которые затем оцифровываются с помощью сейсмометров. Эти оцифрованные данные затем подвергаются компьютерному анализу для создания трехмерного изображения грунта.
Когда взрывчатое вещество помещают в ствол скважины с получением взрывной скважины для использования в сейсморазведке, обычной практикой является размещение между взрывчатым веществом и поверхностью скальной породы или почвы забоечного материала. Аналогичным образом, когда взрывчатое вещество помещают в ствол скважины с образованием взрывной скважины для разрушения грунта, между взрывчатым веществом и поверхностью скальной породы или почвы помещают забоечный материал. Традиционные забоечные материалы включают в себя бентонитовый гель, буровой шлам скважины, гравий, песок и т.д. Назначение забоечного материала заключается в предотвращении рассеивания энергии от взрыва вверх по скважине, что приведёт к уменьшению силы возникающих сейсмических волн или уменьшит разрушающий эффект взрывчатых веществ. Эти традиционные методы не являются удовлетворительными, поскольку в значительном количестве случаев взрыв приводит к выбросу забоечного материала из скважины. Это вызывает множество проблем: на поверхности может образоваться кратер, удаление которого обычно сопровождается значительными затратами; забоечный материал может разбрасываться по большой площади, нанося вред окружающей местности; животные или люди в непосредственной близости от отверстия могут быть убиты или ранены; а взрыв теряет значительную долю своей энергии, которая может быть использована для сейсмического картирования или для разрушения грунта.
Очень прочный забоечный материал, такой как бетон, является непригодньм, поскольку в том случае, если он будет выброшен из скважины, он, скорее всего, будет относительно неповрежденным и станет снарядом, способным нанести серьезные повреждения. Кроме того, очень прочный забоечный материал с большей вероятностью будет приводить к повреждению сельскохозяйственных орудий, таких как плуг. Очень непрочный забоечный материал также непригоден, поскольку он будет недостаточно прочным, чтобы противостоять силе взрыва.
Был найден способ преодоления данных проблем.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ подготовки взрывных скважин, включающий следующие этапы:
бурение взрывной скважины;
размещение взрывчатых веществ во взрывной скважине;
заполнение взрывной скважины забоечным материалом, содержащим цементную композицию и воду, где весовое сооотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере 1:1.
Согласно настоящему изобретению также предложен способ забойки взрывной скважины, который содержит этап заполнения взрывной скважины забоечным материалом, содержащим цементную композицию и воду, в котором весовое соотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере 1:1.
Было установлено, что забоечный материал, содержащий смесь цементной композиции со сравнительно высокой долей воды, позволяет достигать очень низкого уровня выбросов из взрывных скважин. Такой забоечный материал имеет то дополнительное преимущество, что в том маловероятном случае, если выброс все же произойдет, он достаточно непрочен, чтобы не образовывать крупные снаряды, а разбиваться на более мелкие и менее опасные части. Высокая доля воды в забоечном материале также сводит к минимуму количество доставляемой в труднодоступные места цементной композиции. Это связано с тем, что большая часть забоечного материала представляет собой воду, которая является менее плотной, чем цементная композиция, а кроме того, с тем, что вода может добавляться непосредственно на месте использования.
В некоторых вариантах осуществления забоечный материал, используемый в настоящем изобретении, может быть перекачиваемым насосом, так что он может быть изготовлен в каком-то основном местоположении, а затем доставлен к месту каждой взрывной скважины путем перекачивания по трубе.
Термин взрывная скважина относится к стволу скважины, содержащему взрывчатые вещества, и включает в себя сейсмическую скважину для использования в сейсмической разведке. Взрывная скважина может быть использована для разрушения грунта в шахте, карьере, тоннеле, в строительстве или в любой другой ситуации, где используют взрывчатые вещества, чтобы разрушить грунт и/или скальные
- 1 022450 образования. Взрывная скважина может иметь глубину от примерно 2 футов (0,6 м) до примерно 500 футов (150 м).
В некоторых вариантах осуществления этапы способа по настоящему изобретению могут быть осуществлены последовательно. Способ по изобретению может включать в себя последовательные этапы:
(a) бурения взрывной скважины;
(b) размещения взрывчатых веществ во взрывной скважине и (c) заполнения взрывной скважины забоечным материалом, содержащим цементную композицию и воду, где весовое соотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере 1:1.
В некоторых вариантах осуществления этапы способа по изобретению могут быть осуществлены в другом порядке. Способ по изобретению может включать в себя последовательные этапы:
(ί) бурения взрывной скважины;
(ίί) заполнения взрывной скважины забоечным материалом, содержащим цементную композицию и воду, где весовое соотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере 1:1, (ίίί) размещения взрывчатых веществ во взрывной скважине, содержащей забоечный материал.
Было обнаружено, что если осуществление этапа (ίίί) проводят сразу же после выполнения этапа (и), взрывчатое вещество можно пролить или протолкнуть через забоечный материал.
В некоторых вариантах осуществления этап бурения (ί) выполняют с помощью полой бурильной колонны (например, полой металлической бурильной колонны). В некоторых вариантах после этапа бурения (ί) и перед этапом заполнения (ίί) идет этап (1)(а), включающий в себя промывку полой бурильной колонны водой, например, чтобы избавиться от бурового шлама из бурильной колонны.
Термин заполнение, используемый в настоящей заявке, означает размещение забоечного материала во взрывной скважине. Взрывная скважина, подготавливаемая в соответствии с настоящим изобретением, является взрывной скважиной, которая, по меньшей мере частично, заполнена забоечным материалом. В некоторых вариантах осуществления этап заполнения по настоящему изобретению включает размещение достаточного количества забоечного материала, чтобы предотвратить рассеивание энергии взрывчатых веществ при их детонации. Специалист в данной области техники легко сможет определить достаточное количество забоечного материала на основе таких факторов, как свойства и количество взрывчатых веществ, свойства забоечного материала, весовое содержание воды и твердых веществ забоечного материала и свойств местности, где пробурена взрывная скважина. В некоторых вариантах осуществления степень наполнения взрывной скважины забоечным материалом может быть от половины до полного заполнения, например около двух третей или полностью заполненная забоечным материалом скважина.
В некоторых вариантах осуществления взрывная скважина может быть одной из множества взрывных скважин, особенно если взрывные скважины предназначены для использования в сейсмической разведке. Если настоящее изобретение используют для множества взрывных скважин, каждая из взрывных скважин может быть подготовлена путем последовательного поэтапного осуществления стадий в соответствии с настоящим изобретением на каждой из взрывных скважин. Таким образом, сначала может быть подготовлена с помощью этапов бурения, размещения и заполнения (или с помощью этапов бурения, заполнения и размещения) первая взрывная скважина, затем вторая, затем третья и так далее. В качестве альтернативы, когда настоящее изобретение используют для множества взрывных скважин, каждый этап способа по изобретению может сначала быть осуществлен на каждой из взрывных скважин. Таким образом, каждую взрывную скважину сначала бурят, затем на каждой из взрывных скважин осуществляют этап размещения и, в заключение, каждую взрывную скважину заполняют. В последнем случае применения способа по настоящему изобретению для множества взрывных скважин между этапами размещения и заполнения может пройти некоторое время. В подобных обстоятельствах, когда имеется высокий уровень грунтовых вод или когда вода используется в этапе бурения (например, чтобы вымыть буровой шлам), взрывная скважина после этапа бурения или после этапа размещения может содержать воду.
В некоторых вариантах осуществления, где взрывная скважина содержит воду, вода во взрывной скважине может быть, по меньшей мере частично, использована как источник воды, необходимой для получения забоечного материала. В подобных обстоятельствах способ заполнения может включать процесс закачки цементной композиции с пониженным содержанием воды (например, цементной композиции, где весовое соотношение воды и твердых веществ составляет менее 1:1; например сухая цементная композиция) во взрывную скважину, содержащую воду.
В некоторых вариантах осуществления, где взрывные скважины содержат воду, этап заполнения выполняют с помощью подводного бетонирования методом вертикально перемещаемой трубы. Термин подводное бетонирование методом вертикально перемещаемой трубы относится к способу, в котором цементную композицию закачивают во взрывную скважину, содержащую воду таким образом, чтобы разбавление цементной композиции водой было сведено к минимуму. Один из способов выполнения
- 2 022450 подводного бетонирования методом вертикально перемещаемой трубы заключается в использовании трубы или полой бурильной колонны, имеющих выходное отверстие на дистальном конце, для закачки цементной композиции во взрывную скважину и поддержании выходного отверстия из трубы или полой бурильной колонны ниже уровня забоечного материала во взрывной скважине.
В некоторых вариантах осуществления цементная композиция является цементирующей композицией с большим выходом. Термин цементная композиция с большим выходом относится к цементу, который способен давать высокопрочный цемент даже в условиях высокого количественного содержания воды. Специалист в данной области техники сможет определить подходящие компоненты для цементирующей композиции с большим выходом в зависимости от типа взрывных скважин, в которых будут использовать данную композицию, условий окружающей среды, где расположена взрывная скважина, типа или размера взрывчатых веществ и т.д.
В некоторых вариантах осуществления цементная композиция может содержать цемент, содержащий оксид кальция, гидроксид кальция, портландцемент и/или высокоглинозёмистый цемент, и, необязательно, один или большее число из следующих компонентов:
(a) источник сульфата кальция;
(b) источник химически активного кремнезёма;
(c) суспендирующий агент;
(б) замедлитель схватывания и/или (е) добавки.
Термин портландцемент относится к цементу, который содержит трехкальциевый силикат (С33 в обозначениях цемента или (СаО)3-3Ю2 в обычных обозначениях) и дикальцийсиликат (С23 в обозначениях цемента или (СаО)2-3Ю2 в обычных обозначениях) в общем количестве не менее 50% от веса цемента. Специалист в данной области сможет определить подходящий портландцемент в зависимости от других компонентов цементного состава. В некоторых вариантах осуществления портландцемент может присутствовать в количестве от 8 вес.%, предпочтительно от 10 вес.%, более предпочтительно от 12 вес.%.
Термин весовой % для ингредиентов цементной композиции относится к весовому проценту от общего содержания твердых веществ в цементной композиции.
Термин высокоглинозёмистый цемент относится к цементу, который также известен как кальцийглинозёмистый цемент, и может быть цементом, который по сравнению с портландцементом имеет относительно высокое содержание оксида алюминия, в котором оксид алюминия присутствует в виде химически активного алюмината кальция и/или в виде химически активного сульфоалюмината кальция и/или в виде аморфной стеклообразной формы. Специалист в данной области техники сможет определить подходящий высокоглиноземистый цемент в зависимости от других компонентов цементного состава. Высокоглинозёмистый цемент может быть представлен высокоглинозёмистым цементом, который иногда называют С1шеи1 Роиби (глинозёмистый цемент), который обычно содержит от 40 до 80 вес.% фаз алюмината кальция (или от 40 до 50% алюмината кальция (СА)). В некоторых вариантах осуществления высокоглинозёмистый цемент может присутствовать в количестве от 4 вес.%, предпочтительно от 6 вес.%, более предпочтительно от 8 вес.%.
Термин алюминат кальция относится к любому цементу, содержащему алюминат, такому как СА, СА2, С3А, С12А7, С4АР и С11А7, СаР2, сульфоалюминат кальция и ферроалюминат кальция и их аналоги; где С означает СаО и А означает А12О3.
Специалист в данной области техники сможет определить подходящий алюминат кальция в зависимости от других компонентов цементной композиции.
Термин сульфоалюминат кальция относится к чистому сульфоалюминату кальция, который имеет формулу С4А33*, где С и А определены выше и 3* представляет 3О3. Это соединение иногда называют соединением Клейна, оно также может быть записано в виде формулы 3СаО-3А12О3-Са3О4.
Термин источник сульфата кальция означает любой источник сульфата кальция, который подходит для получения цементирующей композиции. Специалист в данной области техники сможет определить подходящий источник сульфата кальция. Например, подходящие источники сульфата кальция включают β-ангидрит, гипс или полугидрат; обычно β-ангидрит необязательно используется в сочетании с гипсом и/или полугидратом. В некоторых вариантах осуществления источник сульфата кальция может присутствовать в количестве от 1 вес.%, предпочтительно от 2 до 15 вес.%, более предпочтительно до 10 вес.% и более предпочтительно до 6 вес.%.
Термин источник химически активного кремнезёма относится к любому источнику химически активного кремнезёма, который подходит для получения цементирующей композиции. Специалист в данной области техники сможет определить подходящий источник химически активного кремнезёма. Например, подходящие источники химически активного кремнезёма включают гранулированный доменный шлак (ООВР3), пуццолан, измельченный зольный остаток после высокотемпературного сгорания, кремнезёмистую пыль или другие стеклообразные смеси извести и кремнезёма; обычно ООВР3 необязательно используется в сочетании с пуццоланом, измельченным зольным остатком, кремнеземистой пылью или другими стеклообразными смесями извести и кремнезёма. В некоторых вариантах осуществле- 3 022450 ния химически активный источник кремнезёма может присутствовать в количестве от 1 вес.%, предпочтительно от 5 вес.%, более предпочтительно от 10 вес.%, предпочтительно до 70 вес.%, предпочтительно до 60 вес.%, более предпочтительно до 50 вес.%.
Термин пуццолан относится к силикатной золе, которая может быть неглиноземистым цементом. Специалист в данной области техники сможет определить подходящий пуццолан в зависимости от других компонентов цементирующей композиции. Например, пуццоланом может быть доменный шлак, зольный остаток (например, класса С или класса Р золы), реактивная глина (например, метакаолин) и/или кремнезёмистая пыль.
Термин суспендирующий агент относится к любому агенту, который способен суспендировать порошкообразный нерастворимый ингредиент цементного компонента в воде, иными словами, суспендирующий агент снижает осаждение порошкообразного нерастворимого ингредиента цементного компонента при добавлении в воду. Специалист в данной области техники сможет определить подходящий суспендирующий агент в зависимости от других компонентов цементирующей композиции. Например, суспендирующим агентом может быть простой эфир целлюлозы; полимер, такой как полиакриламид, полиэтиленоксид и/или полиакрилат; камедь, такая как велановая камедь, гуаровая камедь, ксантановая камедь и/или аравийская камедь, крахмал, гекторит, бентонит, тонкоизмельченный аморфный диоксид кремния и/или аттапульгит. В некоторых вариантах осуществления суспендирующий агент может присутствовать в количестве от 0,1 вес.%, предпочтительно от 0,2 вес.%, предпочтительно до 25 вес.%, более предпочтительно до 15 вес.%, более предпочтительно до 10 вес.%.
Термин замедлитель схватывания относится к любому агенту, который способен снизить скорость отверждения компонента цемента. Специалист в данной области сможет определить подходящий замедлитель схватывания в зависимости от других компонентов цементирующей композиции. Например, замедлитель схватывания может представлять собой полисахарид, карбоновую кислоту, гидроксикарбоновую кислоту (например, лимонную кислоту), соль карбоновой кислоты (например, глюконат натрия), глюкозу, фруктозу, лактозу и/или сахарозу. В некоторых вариантах осуществления замедлитель схватывания может присутствовать в количестве от 0,1 вес.%, предпочтительно от 0,2 вес.%, предпочтительно до 10 вес.%, более предпочтительно до 5 вес.%.
Термин добавка относится к любой упоминаемой в дальнейшем добавке, необходимой для правильного функционирования цементной композиции. Специалист в данной области техники сможет определить подходящую добавку в зависимости от других компонентов цементной композиции. Например, данная добавка может быть замедлителем вымывания (например, природным или синтетическим полимером) для инкапсуляции частиц цементного компонента, ускорителем или регулятор схватывания (например, карбонат щелочных металлов, таких как литий или натрий), желирующий агент и/или антипенообразователь. В некоторых вариантах осуществления добавки могут присутствовать в количестве от 0,02 вес.%, предпочтительно от 0,2 вес.%, предпочтительно до 10 вес.%, более предпочтительно до 5 вес.%.
В некоторых вариантах осуществления цементирующая композиция может содержать источник химически активного кремнезёма (например, пуццолан, в частности доменный шлак и/или химически активная глина, такая как метакаолин) и активатор.
Термин активатор относится к соединению, которое способно взаимодействовать с химически активным источником кремнезёма для производства цементных композиций с высоким выходом. Специалист в данной области сможет определить подходящий активатор в зависимости от других компонентов цементирующей композиции. Например, активатор может быть щелочным, таким как известь (СаО или Са (ОН)2), силикат натрия, портландцемент или каустическая сода (ΝαΟΗ).
В некоторых вариантах осуществления способы по настоящему изобретению включают стадию подготовки забоечного материала путём смешивания цементирующей композиции с водой. В некоторых вариантах осуществления способы по изобретению включают стадию подготовки забоечного материала путем смешивания первого компонента со вторым компонентом, где первый и/или второй компоненты композиции содержат воду. В некоторых вариантах осуществления этап подготовки забоечного материала может быть осуществлён во взрывной скважине или в смесителе, размещенном около взрывной скважины или над ней.
Термин первый компонент относится к первой части цементирующей композиции. В некоторых вариантах осуществления первый компонент может содержать цемент, воду, необязательно, источник химически активного кремнезёма, необязательно, замедлитель схватывания и, необязательно, суспендирующий агент.
Термин второй компонент относится ко второй части цементирующей композиции. В некоторых вариантах осуществления второй компонент может содержать источник химически активного кремнезёма, источник сульфата кальция, воду и/или цемент.
В некоторых вариантах осуществления цементная композиция может состоять из одной части, например, которая может образовывать эттрингит. Такая эттрингит-образующая цементная композиция может содержать высокоглинозёмистый цемент, источник сульфата кальция (желательно β-ангидрит) и, необязательно, оксид кальция и/или гидроксид кальция. В частности, эттрингит-образующей цементной
- 4 022450 композицией может быть цементная композиция, описанная в патенте США 4481037 (особенно, цементная композиция, описанная со строки 55 колонки 1 до строки 64 колонки 5 патента США 4481037). Содержание патента США 4481037 включено в данное описание в полном объёме посредством ссылки.
В некоторых вариантах эттрингит-образующая цементная композиция содержит высокоглинозёмистый цемент и источник сульфата кальция в весовом соотношении от 3:7 до 4:1.
В некоторых вариантах осуществления оксид кальция, и/или гидроксид кальция, и/или портландцемент (как источник СаО или Са(ОН)2) включены в эттрингит-образующую цементную композицию для улучшения образования эттрингита во время гидратации цементной композиции за счет увеличения количества присутствующего 3СаО-А12О3.
Термин эттрингит относится к трисульфоалюминату кальция, имеющему 32 молекулы кристаллизационной воды, который имеет формулу 3СаО-А12О3-3Са8О4-32Н2О. Эттрингит получается посредством гидратации цементирующих композиций, содержащих алюминат кальция и сульфат кальция. Патент Великобритании № 1506417 описывает также использование композиции, содержащей портландцемент, глинозёмистый цемент и сульфат кальция. Содержание СВ 1506417 включено в данное описание в полном объёме посредством ссылки. В композиции по патенту Великобритании № 1506417 глинозёмистый цемент состоит в основном из СаО-А12О3 и СаО-2А12О3, совместно по меньшей мере с 15 вес.% 12СаО-7А12О3, а сульфат кальция может находиться в любой из доступных форм сульфата кальция, таких как дигидрат, полугидрат или безводная форма.
В некоторых вариантах осуществления цементная композиция может состоять из эттрингитобразующей композиции, состоящей из двух частей. Первая часть состоящей из двух частей эттрингитобразующей цементной композиции может содержать воду, источник химически активного кремнезёма и высокоглинозёмистый цемент. Вторая часть состоящей из двух частей эттрингит-образующей цементной композиции может содержать воду, источник сульфата кальция и оксид и/или гидроксид кальция. В частности, состоящие из двух частей эттрингит-образующие цементные композиции могут быть такими, как описано в патенте США № 5096497 (особенно как композиции, описанные со строки 13 в колонке 1 до строки 63 в колонке 3 патента США 5096497). Содержание патента США 5096497 включено в данное описание в полном объёме посредством ссылки.
В некоторых вариантах осуществления высокоглинозёмистый цемент, используемый в первой из двух частей эттрингит-образующей цементной композиции, имеет молярное соотношение С:А (оксида кальция (СаО) к алюминату (А12О3)) больше 1:1. Например, высокоглинозёмистый цемент включает С4АР (тетракальцийалюмоферрит ((СаО)4-А12О3-Ре2О3) и С12А7((СаО)12-(А12О3)7).
В некоторых вариантах осуществления цементная композиция может состоять из двух частей, где первая часть состоящей из двух частей цементной композиции содержит портландцемент, воду, необязательно, замедлитель схватывания и, необязательно, суспендирующий агент, а вторая часть состоящей из двух частей цементной композиции содержит водный раствор источника химически активного кремнезёма. В частности, состоящая из двух частей цементная композиция может представлять собой композицию, описанную в патентной публикации США 2004/0050300 (особенно композицию, описанную с параграфа 10 на стр. 1 до параграфа 100 на стр. 5 патентной публикации США 2004/0050300). Содержание патентной публикации США 2004/0050300 включено в данное описание в полном объёме посредством ссылки.
Специалисты в данной области техники понимают, что прочность цементной композиции, используемой в настоящем изобретении, можно регулировать, изменяя соотношение воды и порошка или воды и твердых веществ. Тем не менее, в любом случае соотношение воды и порошка или воды и твердых веществ будет по меньшей мере около 1:1 и предпочтительно по меньшей мере примерно 1,5:1, более предпочтительно по меньшей мере примерно 2:1 и более предпочтительно не более примерно 5:1. Это очень высокое соотношение воды и твердых веществ, если проводить сравнение с обычными цементирующими растворами или бетонами.
Использование двухкомпонентной цементной композиции, хотя и увеличивает механическую сложность, в значительной степени снижает возможность забивания шлангов подачи композиции в скважины, так как каждый компонент характеризуется длительным временем схватывания до того, как он будет смешан с другими компонентами. В качестве альтернативы может быть использована однокомпонентная цементирующая композиция.
В некоторых вариантах осуществления цементная композиция характеризуется по меньшей мере 20 мин рабочего времени при температуре 100°Р (38°С), что необходимо при использовании способа по настоящему изобретению в летнее время года.
Когда цементная композиция содержит один компонент, он может быть смешан с водой непрерывно или партиями, а затем может или закачиваться посредством шланга во взрывную скважину, или просто заливаться туда.
Когда цементная композиция содержит два компонента, каждый компонент смешивают и закачивают по отдельности. Эти два компонента могут объединяться для смешивания в удобном месте, которое может находиться либо во взрывной скважине, либо за ее пределами.
- 5 022450
Как только нужное количество цементной композиции будет закачано или залито в скважину, её оставляют для отверждения. Некоторые цементные композиции могут уже через несколько минут быть достаточно твердыми, чтобы можно было детонировать взрывчатые вещества. Однако в более типичном случае цементную композицию оставляют на срок не менее 7 дней, так как часто нет срочной необходимости быстро взрывать взрывные скважины. Описанные здесь цементные композиции могут быть пригодными для использования как через несколько минут, так и через несколько недель или месяцев.
Цементные композиции в патентах США 4481037, 5096497 и патентной публикации США 2004/0050300 продаются Мшоуа 1ШегпаОопа1 ЫтНеб под торговыми наименованиями Текрак® и Текрак Р®. Эти цементные композиции используются в производстве поддерживающих материалов для использования в крепежных мешках для контроля кровли выработки в районе горных работ, где такие композиции должны быть способны выдерживать постоянное давление до 1000 р4 (69 бар) без деформации. В патенте США 4481037, патенте США 5096497 и патентной публикации США 2004/0050300 нет никаких указаний на то, что раскрытые композиции способны выдерживать действие неожиданно высоких сдавливающих сил. При детонации таких сейсмических взрывчатых веществ, как желатиновый динамитный продукт Опса Оеоде1™, начальное взрывное давление составляет 157 кбар.
Взрывное давление от взрывчатых веществ прикладывается к гораздо меньшей площади цементной композиции, так как взрывная скважина имеет гораздо меньшую площадь поперечного сечения, чем крепёжный мешок. Взрывная скважина обычно имеет радиус от около 2 до около 5 дюймов (5-13 см) и площадь поперечного сечения около 0,2 кв.футов (0,02 м2). В отличие от этого, крепёжный мешок имеет длину около 8 футов (2,4 м) и ширину около 4 футов (1,2 м) и площадь сечения около 32 кв.футов (2,9 м2). Вследствие этого, в настоящем изобретении площадь рабочей области забоечного материала, выдерживающего действие сил, составляет примерно 0,6% от площади рабочей области цементной композиции при ее использовании для контроля кровли выработки. Таким образом, оказалось совершенно неожиданным то, что цементные композиции из патентов США 4481037, 5096497 и патентной публикации США 2004/0050300 оказались полезны для способа по настоящему изобретению ввиду их способности выдерживать скачкообразные давления, которые приблизительно в 2300 раз больше, чем те, которые характерны для применения в области контроля кровли выработки, при гораздо меньшей площади рабочей области.
Согласно настоящему изобретению также описывается забитая взрывная скважина, имеющая проксимальный конец на уровне земли и дистальный конец, в котором взрывная скважина содержит взрывчатое вещество и забоечный материал, содержащий цементную композицию и воду, где весовое соотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере 1:1.
В некоторых вариантах осуществления забитая взрывная скважина содержит достаточное количество забоечного материала, чтобы предотвратить рассеивание энергии взрывчатых веществ при детонации. В некоторых вариантах осуществления забитая взрывная скважина может быть заполнена забоечным материалом.
Согласно настоящему изобретению дополнительно описывается способ придания стойкости к взрыву в каком-либо месте, содержащий этап получения на месте забоечного материала, содержащего цементную композицию и воду, где массовое соотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере примерно 1:1.
Термин место означает любое место, в котором может быть использовано взрывчатое вещество, такое как шахта, карьер, земляные работы, взрывной полигон, военное расположение, место строительства, места для контроля лавин и т.д.
Настоящее изобретение далее будет проиллюстрировано со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые не должны трактоваться как ограничение объема заявленного изобретения.
На фиг. 1 схематически изображен вид в разрезе взрывной скважины, заполненной взрывчатыми веществами и цементной композицией.
На фиг. 2 схематически изображен вид в разрезе пробуренной взрывной скважины, содержащей взрывчатые вещества и воду, готовую к использованию в соответствии со способом по настоящему изобретению.
На фиг. 3 схематически изображен вид в разрезе взрывной скважины после того, как она была пробурена, но до заполнения забоечным материалом.
На фиг. 4 схематически изображен вид в разрезе взрывной скважины с фиг. 3 после заполнения забоечным материалом, но до размещения взрывчатого вещества.
На фиг. 1 целиком показана забитая взрывная скважина 10. Она состоит из самой взрывной скважины 20, которая имеет проксимальный конец 24 на уровне земли 30 и дистальный конец 26. Расстояние между проксимальным концом 24 взрывной скважины 20 и дистальным концом 26 составляет глубину взрывной скважины 20. Взрывчатое вещество 40 размещено на дистальном конце 26 взрывной скважины 20.
Взрывная скважина 20, содержащая взрывчатое вещество 40, заполнена забоечным материалом 50, полученным из двухкомпонентной цементирующей композиции. Одна часть цементирующей компози- 6 022450 ции подается по трубе 60, а другая часть цементирующей композиции подается по трубе 70. Две части цементирующей композиции смешиваются в смесителе 80, а затем подаются во взрывную скважину 20 посредством коллектора 90.
В некоторых вариантах осуществления можно обойтись без смесителя 80 и коллектора 90 путем смешивания двух частей цементирующей композиции непосредственно во взрывной скважине 20. В некоторых вариантах осуществления коллектор 90 может быть заменен подводящей трубой, которую вставляют во взрывную скважину. В некоторых вариантах осуществления смеситель 80 и коллектор 90 могут представлять собой Υ-образный разъем, который соединяет подводящие трубы 60, 70 с питающей трубой, которую вставляют во взрывную скважину. В некоторых вариантах осуществления, где цементирующая композиция состоит из одной части (например, композиция из примера 4), она подается одной трубой 60 или 70, которая вставляется непосредственно во взрывную скважину 20.
На фиг. 2 показана пробуренная взрывная скважина, которая содержит агрегат, подходящий для наполнения взрывной скважины, в целом обозначенной позицией 110. Она состоит из самой взрывной скважины 120, которая имеет проксимальный конец 124 на уровне земли 130 и дистальный конец 126. Расстояние между проксимальным концом 124 взрывной скважины 120 и дистальным концом 126 составляет глубину взрывной скважины 120. Взрывчатое вещество 140 размещают в дистальном конце 126 взрывной скважины 120.
Взрывная скважина 120, содержащая взрывчатые вещества 140, также содержит и воду 155 из-за того, что вода используется при бурении взрывной скважины 120 или из-за высокого уровня грунтовых вод. Питающая труба 160 первоначально расположена во взрывной скважине 120 близко к дистальному концу 126. Питающую трубу 160 используют для подачи забоечного материала (не показан). Забоечный материал подают в виде однокомпонентной композиции, как описано в примере 4. Взрывная скважина 120 заполняется забоечным материалом с использованием способа подводного бетонирования с помощью вертикально перемещаемой трубы так, что дистальный конец питающей трубы 160 остаётся погруженным в забоечный материал. Это делают для того, чтобы поднимающийся забоечный материал вытеснял воду из дистального конца 126 взрывной скважины 120 без вымывания цементного содержимого забоечного материала.
По мере того как высота забоечного материала во взрывной скважине 120 растёт, питающую трубу 160 вытягивают из взрывной скважины 120. В некоторых вариантах осуществления на дистальном конце питающей трубы 160 для минимизации разбавления цементной композиции и для содействия перемешиванию цементной композиции и воды может быть установлена распылительная или коническая головка (не показана).
В некоторых вариантах осуществления, в которых используется двухкомпонентная цементная композиция, эти два компонента могут подаваться по двум трубам подачи, соединенных Υ-образным разъемом с питающей трубой, вставленной во взрывную скважину.
На фиг. 3 показана пробуренная взрывная скважина, содержащая агрегат полой металлической бурильной колонны, пригодный для бурения и заполнения взрывной скважины, которая в целом обозначена позицией 210. Она состоит из самой взрывной скважины 220, которая имеет проксимальный конец 224 на уровне земли 230 и дистальный конец 226. Расстояние между проксимальным концом 224 взрывной скважины 220 и дистальным концом 226 составляет глубину взрывной скважины 220.
Взрывная скважина 220 содержит воду 255 из-за того, что вода используется при бурении взрывной скважины 220 или из-за высокого уровня грунтовых вод. Бурильную колонну 222, которая использовалась для бурения взрывной скважины 220, оставляют во взрывной скважине 220 около дистального конца 226. Бурильной колонной 222 управляет бурильное оборудование 223. Так как бурильная колонна 222 является полой, она может использоваться и для подачи забоечного материала (не показан). Забоечный материал образуется путем смешивания первого компонента, подаваемого трубой 260, и второго компонента, подаваемого трубой 270, в смесителе 280. Забоечный материал из смесителя 280 закачивают в 223 бурильное оборудование через питающую трубу 282. Взрывная скважина 220 заполняется забоечным материалом с использованием способа подводного бетонирования с помощью вертикально перемещаемой трубы так, что дистальный конец бурильной колонны 222 остаётся погруженным в забоечный материал. Это делается для того, чтобы поднимающийся забоечный материал вытеснял воду из дистального конца 226 взрывной скважины 220 без вымывания цементного содержимого забоечного материала.
По мере того как высота забоечного материала во взрывной скважине 220 растёт, бурильную колонну 222 поднимают из взрывной скважины 220. По завершении способа заполнения получают заполненную взрывную скважину, обозначенную в целом на фиг. 4 позицией 211. Схожие признаки на фиг. 3 и 4 обозначены одинаково. Таким образом, взрывная скважина 220 была заполнена забоечным материалом 250. На следующем этапе взрывчатые вещества 240 помещались в дистальный конец 226 взрывной скважины 220 для получения забитой взрывной скважины по настоящему изобретению.
В некоторых вариантах осуществления смеситель 280 может представлять собой Υ-образный разъем, который соединяет подающие трубы 260, 270 с питающей трубой 282. В некоторых вариантах осуществления, где цементирующая композиция состоит из одной части (например, композиция из примера 4), её подают по одной трубе 260 или 270, подключённой непосредственно к бурильному оборудованию
- 7 022450
223 без смесителя 280.
Настоящее изобретение будет проиллюстрировано следующими примерами, которые не ограничивают объёма заявленного изобретения.
Пример 1.
Цементная композиция может быть приготовлена в соответствии с примером II патента США 4481037, а именно путем приготовления первой части композиции, содержащей высокоглиноземистый цемент ЬАРАКСЕ ΡΘΝΏυ, имеющий площадь поверхности 298 м2/кг, и второй части, содержащей 72,0 вес.% второй части β-ангидрита, 5,0 вес.% второй части Са8О4-2Н2О, 5,0 вес.% второй части оксида кальция, 17,6 вес.% второй части глины и 0,4 вес.% второй части Ы2СО3.
Композиция содержит 182 кг высокоглиноземистого цемента, 182 кг других твердых веществ и 910 кг воды (91 об.% и 72 вес.%).
β-ангидрит представляет собой тонкоизмельченное вещество, а бентонит является природной глиной на основе монтмориллонита кальция, которая была активирована добавлением 3% карбоната натрия. рН первой части перед использованием регулируют так, чтобы он был равен 7,0. Через 7 дней отверждённая композиция имеет прочность 5-10-2 МНм.
Взрывную скважину бурят на глубину 100 футов (30 м), а затем во взрывную скважину помещают заряд взрывчатого вещества, такого как сейсмический желатиновый динамит Опеа Оеоде1™. Затем во взрывную скважину заливают две части композиции, полученные, как описано выше. По истечении 7 дней заряд взрывали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Затем бурили еще одну взрывную скважину глубиной 100 футов (30 м) и помещали в нее заряд взрывчатого вещества, такого как сейсмический желатиновый динамит Опеа Оеоде1™. По истечении 3 дней взрывную скважину заполняли водой, а затем во взрывную скважину с помощью способа подводного бетонирования с вертикально перемещаемой трубой закачивали две части композиции, приготовленные, как описано выше. Две части композиции использовались в равных объемах, а весовое соотношение между водой и твердыми веществами было равно 2,38:1. По истечении 7 дней заряд взрывали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Следующую взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м) с помощью полой металлической бурильной колонны. Затем полую бурильную колонна промывали водой. Затем во взрывную скважину с помощью подводного бетонирования с вертикально перемещаемой трубой помещали две части композиции, полученные, как описано выше, получая забоечный материал. Эти две части композиции использовались в равных объемах, а весовое соотношение воды и твердых веществ было равно 2,38:1. В конце через забоечный материал на дистальном конце взрывной скважины проталкивали заряд взрывчатого вещества, такой как сейсмический желатиновый динамит Опеа Оеоде1™. По истечении 7 дней заряд взрывали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Пример 2.
Цементная композиция может быть получена в соответствии с примером, изложенным на строках 5-62 в колонке 3 патента США 5096497, а именно путем приготовления первой части композиции смешиванием 80,00 вес.ч. высокоглинозёмистого цемента (содержащего 54 вес.% феррита, 23 вес.% СА, 14 вес.% С12А7 и 9 вес.% С2А8*), 20,00 вес.ч. гранулированного доменного шлака и 2,75 вес.ч. замедляющей/суспендирующей системы. Вторую часть композиции готовят смешиванием 74,75 вес.ч. βангидрита, 10,00 вес.ч. натриевого бентонита, 6,0 вес.ч. оксида кальция, 5,0 вес.ч. измельчённой зольной пыли, 3,0 вес.ч. обезвоженного сульфата кальция, 1,0 вес.ч. карбоната натрия и 0,25 вес.ч. карбоната лития.
Каждая часть тщательно смешивается с водой при 20°С в соотношении вода:твердые вещества 2,5:1 для получения жидкого цементного раствора.
Взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м), а затем во взрывную скважину помещали заряд взрывчатого вещества, такого как сейсмический желатиновый динамит Опеа Оеоде1™. Затем во взрывную скважину заливали две части композиции, полученные, как описано выше. По истечении 7 дней заряд взрывали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Следующую взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м) и во взрывную скважину помещали заряд взрывчатого вещества, такого как сейсмический желатиновый динамит Опеа Оеоде1™. По истечении 3 дней взрывная скважина заполнялась водой, а затем во взрывную скважину с помощью способа подводного бетонирования с вертикально перемещаемой трубой закачивали две части композиции, полученные, как описано выше. Эти две части композиции использовались в равных объемах, а весовое соотношение воды и твердых веществ было равно 2,38:1. По истечении 7 дней заряд детонировали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
- 8 022450
Следующую взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м) с помощью полой металлической бурильной колонны. Затем полую бурильную колонну промывали водой. Затем во взрывную скважину с помощью способа подводного бетонирования с вертикально перемещаемой трубой помещали две части композиции, полученные, как описано выше, получая забоечный материал. Эти две части композиции использовались в равных объемах, а весовое соотношение воды и твердых веществ было равно 2,38:1. В конце через забоечный материал на дистальном конце взрывной скважины проталкивали заряд взрывчатого вещества, такой как сейсмический желатиновый динамит Опса Сеоде1™. По истечении 7 дней взрывной заряд детонировали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Пример 3.
Цементная композиция может быть получена в соответствии с примером 1 патентной публикации США 2004/0050300 (абзацы 45-62 на стр. 3) путем приготовления первой части, содержащей 30,89 вес.% первой части портландцемента 1 типа, 12,61 вес.% первой части гранулированного доменного шлака (ΟΟΒΡδ), 0,10 вес.% первой части велановой камеди, 0,50 вес.% первой части глюконата натрия и 55,61 вес.% первой части воды. Вторую часть готовили, смешивая 30,88 вес.% второй части силиката натрия (молярное отношение кремнезёма к оксиду натрия 3,3:1) и 69,11 вес.% второй части воды.
Велановая камедь представляет собой суспендирующий агент, предотвращающий оседание из цемента твердых частиц и тем самым улучшающий его прокачиваемость после хранения в статических условиях. Глюконат натрия является замедлителем для реакции гидратации портландцемента. Тип 1 является обозначением портландцемента и используется в США в соответствии с ΑδΤΜ С150-00. Количество ΟΟΒΡδ в расчете на общий вес двух частей композиции составляет 6%. Первая часть находится в виде суспензии, а вторая часть находится в виде раствора.
Первую часть готовили путем смешивания портландцемента, велановой камеди, ΟΟΒΡδ и глюконата с последующим добавлением образованной таким образом смеси (которая находилась в виде порошка) в воду.
Вторая часть имеет неограниченный срок прокачиваемости, а первая часть имеет срок прокачиваемости несколько недель при хранении при температуре 15°С в статических условиях, то есть без перемешивания.
Взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м), а затем во взрывную скважину помещали заряд взрывчатого вещества, такого как сейсмический желатиновый динамит Опса Оеоде1™. Затем две части композиции, полученные, как описано выше, заливали во взрывную скважину, используя равные объемы частей композиции и весовое соотношение воды и твердых веществ 2,38:1. По истечении 7 дней заряд детонировали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Следующую взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м), а затем во взрывную скважину помещали заряд взрывчатого вещества, такого как сейсмический желатиновый динамит Опса Оеоде1™. По истечении 3 дней взрывная скважина заполнялась водой, а затем в нее с помощью способа подводного бетонирования с вертикально перемещаемой трубой закачивали две части композиции, полученные, как описано выше, с получением забоечного материала. Две части композиции использовали в равных объемах, а весовое соотношение воды и твердых веществ было равным 2,38:1. По истечении 7 дней заряд детонировали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Следующую взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м) с помощью полой металлической бурильной колонны. Затем полую бурильную колонну промывали водой. Затем во взрывную скважину с помощью способа подводного бетонирования с вертикально перемещаемой трубой помещали две части композиции, полученные, как описано выше, получая забоечный материал. Эти две части композиции использовались в равных объемах, а весовое соотношение воды и твердых веществ было равно 2,38:1. В конце через забоечный материал на дистальном конце взрывной скважины проталкивали заряд взрывчатого вещества, такой как сейсмический желатиновый динамит Опса Оеоде1™. По истечении 7 дней заряд детонировали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Пример 4.
Композицию забоечного материала получали смешиванием 14,29 мас.% высокоглинозёмистого цемента ΕΑΡΑΚΟΕ РОКЭи. имеющего площадь поверхности 298 м2/кг, с 11,29 мас.% β-ангидрита, 0,71 мас.% оксида кальция, 2,29 мас.% природной глины на основе монтмориллонита кальция, которую активировали добавлением 3 вес.% глины карбоната натрия, 71,32 вес.% воды (весовое соотношение воды и твердых веществ 2,57:1) и достаточного количества лимонной кислоты, чтобы забоечный материал имел 20 мин рабочего времени (т.е. от примерно 0,1 до примерно 0,5 вес.%).
В качестве β-ангидрита использовался материал, измельченный до состояния, когда 98 вес.% проходит через сито 100 меш Βδδ (Технические условия по стандарту).
Взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м), а затем во взрывную скважину помещали
- 9 022450 заряд взрывчатого вещества, такого как сейсмический желатиновый динамит Опса Оеоде1™. Затем во взрывную скважину заливали две части композиции, полученные, как описано выше. По истечении 7 дней заряд детонировали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Следующую взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м), а затем во взрывную скважину помещали заряд взрывчатого вещества, такого как сейсмический желатиновый динамит Опса Сео§е1™. По истечении 3 дней взрывная скважина заполнялась водой, и затем во взрывную скважину с помощью способа подводного бетонирования с вертикально перемещаемой трубой закачивали две части композиции, полученные, как описано выше, получая забоечный материал. По истечении 7 дней заряд детонировали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.
Следующую взрывную скважину бурили на глубину 100 футов (30 м) с помощью полой металлической бурильной колонны. Затем полую бурильную колонну промывали водой. Затем во взрывную скважину с помощью способа подводного бетонирования с вертикально перемещаемой трубой помещали композицию, приготовленную, как описано выше, получая забоечный материал. В конце через забоечный материал на дистальном конце взрывной скважины проталкивали заряд взрывчатого вещества, такой как сейсмический желатиновый динамит Опса Сеоде1™. По истечении 7 дней заряд детонировали, но на уровне земли или вблизи взрывной скважины после взрыва не было обнаружено никаких повреждений взрывной скважины.

Claims (20)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ подготовки взрывной скважины, включающий следующие этапы: бурят взрывную скважину;
    во взрывной скважине размещают взрывчатые вещества и затем взрывную скважину заполняют забоечным материалом, содержащим цементную композицию и воду, где массовое соотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере 1:1 и где цементная композиция является эттрингит-образующей.
  2. 2. Способ по п.1, в котором забоечный материал является материалом, поддающимся перекачиванию насосом.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, в котором цементная композиция содержит один или большее число следующих компонентов:
    (a) источник сульфата кальция;
    (b) источник химически активного кремнезёма;
    (c) суспендирующий агент;
    (й) замедлитель схватывания и/или (е) добавки.
  4. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором цементная композиция содержит источник химически активного кремнезёма и активатор.
  5. 5. Способ по п.4, в котором источником химически активного кремнезёма является пуццолан.
  6. 6. Способ по п.4 или 5, в котором активатором является щелочь.
  7. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором после этапа размещения способ включает этап подготовки забоечного материала путем смешивания цементной композиции с водой.
  8. 8. Способ по п.7, в котором этап подготовки забоечного материала осуществляют во взрывной скважине или в смесителе, размещенном около взрывной скважины или над ней.
  9. 9. Способ по любому из пп.1-8, в котором цементная композиция состоит из одной части.
  10. 10. Способ, по п.9, в котором эттрингит-образующая цементная композиция содержит высокоглинозёмистый цемент, источник сульфата кальция и, необязательно, оксид и/или гидроксид кальция.
  11. 11. Способ по п.10, в котором эттрингит-образующая цементная композиция содержит высокоглинозёмистый цемент и источник сульфата кальция в весовом соотношении от 3:7 до 4:1.
  12. 12. Способ по любому из пп.1-8, в котором цементная композиция состоит из двух частей.
  13. 13. Способ по п.12, в котором цементная композиция содержит первый компонент и второй компонент, а этап подготовки включает смешивание первого компонента со вторым компонентом, где первый и/или второй цементные компоненты содержат воду.
  14. 14. Способ по п.12 или 13, в котором первая часть состоящей из двух частей цементной композиции содержит воду, источник химически активного кремнезёма и высокоглинозёмистый цемент и в котором вторая часть состоящей из двух частей цементной композиции содержит воду, источник сульфата кальция и оксид и/или гидроксид кальция.
  15. 15. Способ по п.14, в котором высокоглинозёмистый цемент имеет молярное соотношение СаО:А12О3 большее чем 1:1.
  16. 16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором весовое соотношение воды и твердых веществ равно по меньшей мере 1,5:1.
    - 10 022450
  17. 17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором взрывная скважина содержит воду, и этап заполнения включает использование способа подводного бетонирования с вертикально перемещаемой трубой.
  18. 18. Способ забойки взрывной скважины, включающий этап заполнения взрывной скважины забоечным материалом, включающим цементную композицию и воду, где весовое соотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере 1:1 и где цементная композиция является эттрингит-образующей.
  19. 19. Способ по п.18, в котором взрывная скважина содержит воду, а этап заполнения включает использование способа подводного бетонирования с помощью вертикально перемещаемой трубы.
  20. 20. Взрывная скважина, имеющая проксимальный конец на уровне земли и дистальный конец, содержащая взрывчатое вещество в дистальном конце, где взрывная скважина заполнена забоечным материалом, содержащим цементную композицию и воду, в котором весовое соотношение воды и твердых веществ забоечного материала составляет по меньшей мере примерно 1:1, причем указанная цементная композиция является эттрингит-образующей.
EA201201460A 2010-04-23 2011-04-21 Усовершенствования, связанные с цементирующими композициями EA022450B1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/766,028 US8413584B2 (en) 2010-04-23 2010-04-23 Cementitious compositions
US12/843,260 US8627769B2 (en) 2010-04-23 2010-07-26 Cementitious compositions
GB201013264A GB201013264D0 (en) 2010-04-23 2010-08-06 Improvements in or relating to cementitious compositions
PCT/GB2011/050808 WO2011131998A1 (en) 2010-04-23 2011-04-21 Improvements in or relating to cementitious compositions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201201460A1 EA201201460A1 (ru) 2013-03-29
EA022450B1 true EA022450B1 (ru) 2016-01-29

Family

ID=42931305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201201460A EA022450B1 (ru) 2010-04-23 2011-04-21 Усовершенствования, связанные с цементирующими композициями

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8627769B2 (ru)
EP (1) EP2561310B8 (ru)
AU (1) AU2011244766B2 (ru)
CA (1) CA2796813C (ru)
CL (1) CL2012002967A1 (ru)
CO (1) CO6620048A2 (ru)
DK (1) DK2561310T3 (ru)
EA (1) EA022450B1 (ru)
GB (1) GB201013264D0 (ru)
MX (1) MX2012012344A (ru)
PE (1) PE20131331A1 (ru)
WO (1) WO2011131998A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9890082B2 (en) 2012-04-27 2018-02-13 United States Gypsum Company Dimensionally stable geopolymer composition and method
US9321681B2 (en) 2012-04-27 2016-04-26 United States Gypsum Company Dimensionally stable geopolymer compositions and method
CA2915516C (en) * 2013-06-17 2021-02-16 Allen Park Blasting systems & methods
CN103322414B (zh) * 2013-06-29 2016-01-13 中国人民解放军后勤工程学院 一种快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法
CA3000895C (en) * 2015-10-20 2023-09-19 Hilti Aktiengesellschaft Use of a calcium sulfate comprising 2-k mortar system based on aluminous cement in anchoring applications to increase load values and reduce shrinkage
KR102662504B1 (ko) 2015-10-20 2024-04-30 힐티 악티엔게젤샤프트 알루미나 시멘트를 기초로 하는 2-성분 모르타르 시스템 및 이의 용도
US9624131B1 (en) 2015-10-22 2017-04-18 United States Gypsum Company Freeze-thaw durable geopolymer compositions and methods for making same
WO2018184973A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Hilti Aktiengesellschaft Use of amorphous calcium carbonate in a fire-resistant inorganic mortar system based on aluminous cement to increase load values at elevated temperatures
FR3069631B1 (fr) * 2017-07-27 2019-09-06 David Eberard Procede de fabrication d'un corps d'obturation d'un logement, corps d'obturation et utilisation d'une composition en tant que materiau d'obturation
CN109384435A (zh) * 2017-08-04 2019-02-26 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 炮孔填塞材料、制备方法及炮孔填塞方法
RU2714402C2 (ru) * 2018-08-10 2020-02-14 Виктор Сергеевич Федотенко Способ пылеподавления при взрывных работах
CN114956759B (zh) * 2022-05-30 2023-02-21 湖北工业大学 利用磷石膏协同固碳预处理工艺制备再生胶凝材料的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3541797A (en) * 1967-08-29 1970-11-24 African Explosives & Chem Apparatus for loading boreholes
US4481037A (en) * 1982-06-24 1984-11-06 Fosroc International Limited Cement compositions
US5096497A (en) * 1988-09-20 1992-03-17 Fosroc International Limited Cement composition
DE4227724A1 (de) * 1992-08-21 1994-02-24 Preussag Anlagenbau Verfahren zum Teufen und Abdichten einer Sprengbohrung
US20040050300A1 (en) * 2000-11-28 2004-03-18 Mills Peter S. Cement-containing compositions and method of use

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2031840A5 (ru) 1969-02-10 1970-11-20 Asahi Chemical Ind
FR2289460A1 (fr) 1974-10-31 1976-05-28 Lafarge Sa Ciment prompt d'ettringite a prise reglable et ses applications
US4513665A (en) * 1983-06-06 1985-04-30 Occidental Oil Shale, Inc. Method for loading explosive charges into blastholes formed in a subterranean formation
US5071496A (en) * 1990-05-16 1991-12-10 Eti Explosive Technologies International (Canada) Low level blasting composition
WO2002084207A1 (en) 2001-04-11 2002-10-24 Rocktek Limited Method of breaking or fracturing concrete

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3541797A (en) * 1967-08-29 1970-11-24 African Explosives & Chem Apparatus for loading boreholes
US4481037A (en) * 1982-06-24 1984-11-06 Fosroc International Limited Cement compositions
US5096497A (en) * 1988-09-20 1992-03-17 Fosroc International Limited Cement composition
DE4227724A1 (de) * 1992-08-21 1994-02-24 Preussag Anlagenbau Verfahren zum Teufen und Abdichten einer Sprengbohrung
US20040050300A1 (en) * 2000-11-28 2004-03-18 Mills Peter S. Cement-containing compositions and method of use

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011131998A1 (en) 2011-10-27
CO6620048A2 (es) 2013-02-15
EP2561310A1 (en) 2013-02-27
US20110259228A1 (en) 2011-10-27
CA2796813C (en) 2017-12-19
CL2012002967A1 (es) 2013-06-21
GB201013264D0 (en) 2010-09-22
DK2561310T3 (en) 2017-07-03
AU2011244766A1 (en) 2012-11-15
US8627769B2 (en) 2014-01-14
MX2012012344A (es) 2013-03-21
AU2011244766B2 (en) 2015-08-20
PE20131331A1 (es) 2013-11-29
EA201201460A1 (ru) 2013-03-29
EP2561310B8 (en) 2017-08-09
CA2796813A1 (en) 2011-10-27
EP2561310B1 (en) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA022450B1 (ru) Усовершенствования, связанные с цементирующими композициями
US8413584B2 (en) Cementitious compositions
EP0081385B1 (en) Reactivatable set-inhibited cementitious compositions
US7478675B2 (en) Extended settable compositions comprising cement kiln dust and associated methods
US7654326B1 (en) Sorel cements and methods of making and using same
US7431086B2 (en) Methods of servicing a wellbore with compositions comprising quaternary material and sorel cements
CN103626435B (zh) 一种煤岩体用无机充填密闭材料
JPS601904B2 (ja) 脆性物体の破壊剤
AU2015401506B2 (en) Controlled activation of extended-life cement compositions
WO2015130271A1 (en) High-alumina refractory aluminosilicate pozzolan in well cementing
US20180171204A1 (en) Extended-life calcium aluminophosphate cement compositions
KR101636280B1 (ko) 팽창성 그라우트 조성물
JPH0216347B2 (ru)
GB2164328A (en) Foamed cement compositions for stowing cavities
US2795508A (en) Sulfoalkyl cellulose ethers and their salts as hydraulic natural cement set retarders
CA2545810C (en) Cementitious composition for use in elevated to fully saturated salt environments
JPS637588B2 (ru)
KR101636279B1 (ko) 경소백운석을 활용한 팽창성 그라우트 조성물
PL182728B1 (pl) Środek iniekcyjny i zawiesina iniekcyjna
SU1608354A1 (ru) Способ возведени временной гидроизол ционной перемычки
RU85946U1 (ru) Устройство для невзрывного разрушения твердых пород
JPH02128092A (ja) 脆性物体の破砕材
Robertson Jr et al. The manufacture, chemistry and classification of oilwell cements and additives
NO345819B1 (en) Method for stabilizing grounds
RU2504569C2 (ru) Тампонажный материал и способ получения тампонажного раствора на его основе

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ RU