MXPA98010492A - Sistema para el suministro neumatico de explosivos en emulsion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema para la inyección neumática de un explosivo en emulsión hacia un barreno consiste en:(a) un recipiente para emulsión para contener un explosivo en emulsión a presión y con una salida a través de la cual el explosivo en emulsión puede ser descargado neumáticamente, (b) un inyector de agua conectado con la salida para formar una corriente anular de agua presurizada alrededor del explosivo en emulsión, (c) una fuente de agua a presión para proporcionar agua presurizada hacia el inyector de agua a una presión cuando menos 10 psi mayor que la presión del explosivo en emulsión, y (d) una manguera de suministro que se extienda desde el inyector de agua para suministrar el explosivo en emulsión desde el recipiente de la emulsión hacia el barreno, con lo cual la corriente anular presurizada lubrica el flujo del explosivo en emulsión a través de la manguera de suministro.

Description

SISTEMA PARA EL SUMINISTRO NEUM TICO DE EXPLOSIVOS EN - - EMULSIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema y método para el suministro de explosivos en emulsión desde un recipiente presupzado hacia un barreno. Más específicamente, el sistema y método consiste en excluir por medio neumático un explosivo en emulsión desde un recipiente a presión, a través _de una manguera de suministro y hacia un barreno. El flujo del explosivo en emulsión _ a través de la manguera de suministro se lubrica por la inyección de_ una corriente anular de agua presurizada _ entre la superficie externa de ^ la emulsión y la superficie interna de la manguera de suministro. La combinación de extrusión neumática y de lubricación por inyección de agua -.permite un sistema seguro y sencillo para el ^suministro _de explosivos en emulsión hacia los barrenos. -- - ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN „ --. -. c Los explosivos en emulsión de la presente invención consisten en emulsiones agua en aceite que son bien conocidas en la técnica. Véase, por ejemplo la Patente Estadounidense No. 4,931,110. Estos explosivos contienen una fase continua de combustible liquido orgánico a través de la cual se dispersan, gotas de una fase acuosa o iscible en ^. agua de solución salina oxidante inorgánica. El término r- "agua en aceite" significa cualquier liquido o fundido hidrofilico altamente polar como puede ser el "agua" o , ' -- ~ _, equivalente y líquidos hidrofóbicos, no polares son ^ -- - considerados los "^aceites". Un emulsificador generalmente se - utiliza para formar la emulsión. Los*explosivos en emulsión normalmente son fluidos aún después del almacenamiento a temperaturas ambiente y de esta manera pueden ser bombeados desde un recipiente hacia los envases o barrenos. Un problema con el bombeo o rebombeo de Los explosivos en emulsión, no obstante, es el elevado nivel de presión de bombeo necesaria debido a la viscosidad relativamente alta del explosivo en emulsión. Sin embargo, 5 un explosivo en emulsión viscoso es deseable para resistir el corrimiento hacia las fisuras y fracturas en los barrenos, los efectos de la erosión del flujo de agua "dinámico y gravitacional cuando se carga en barrenos que se extienden hacia arriba. En el pasado los esfuerzos en el 0 bombeo de explosivos en emulsión relativamente viscosos han requerido bombas de trabajo pesado, costosas capaces de producir cargas hidrostáticas elevadas. Estas bombas y las presiones resultantes o las presiones potenciales crean aspectos de seguridad en operaciones de minería y también 5 pueden ejercer fuerzas destructivas en la estabilidad de la emulsión o sus ingredientes. Dado que el bombeo de los explosivos en emulsión incluye la entrada de energia dinámica o cinética hacia el explosivo, se debe atender a los aspectos de seguridad. Además de la presión operante potencialmente elevada que se requiere para la bomba, un funcionamiento de la bomba sin carga puede adicionar considerable energía al medio que se bombea, es decir, el explosivo en emulsión, y podria dar como resultado una "detonación no deseada. Además, si la bomba funciona en "seco" de manera que ningún explosivo en emulsión sea bombeado, cualquier producto residual también puede experimentar entrada de energía considerable hasta el grado que este puede sobre calentarse y auto detonar. De esta manera, sistemas sofisticados de monitoreo de bomba y apagado han sido diseñados e implementados en diferentes de bombeo de explosivos en emulsión. Estos sistemas de detección, no obstante, son costosos de instalar y difíciles de mantener en un modo operativo. Así, existe una necesidad para un ^sistema de suministro de explosivos en emulsión hacia los barrenos que no incluya el uso de bombas i-de alta presión, costosas. La presente invención proporciona un "'sistema y método mediante el cual los explosivos en emulsión pueden ser extruidos de manera neumática a una presión relativamente baja a partir de un recipiente a presión a través de una salida y manguera de suministro. La adición de un sistema de inyección de agua proporciona una corriente anular desagua alrededor del explosivo en emulsión extruido para lubricar su paso a través de la manguera de suministro. Las ventajas de este sistema y método incluyen: 1. El costo del sistema es una fracción del costo de un sistema de bomba de cavidad progresiva. 2. La operación del sistema es más sencilla y el- 'mantenimiento es menor que el de un sistema de bombeo. El sistema presente no requiere partes hidráulicas, corriente eléctrica o dinámicas o en movimiento . 3. El sistema es inherentemente _más seguro que un - sistema de bomba- dado que se evitan presiones y temperaturas potencialmente altas . 4. El sistema es considerablemente menos ruidoso para funcionar que un _s?stema de bomba, lo cual es deseable .particularmente en aplicaciones subterráneas. El uso del sistema de inyección de agua en el suministro de un explosivo en emulsión a través de una manguera de suministro es conocido en la técnica. Véase, por ejemplo las " Patentes ^ Estadounidenses Nos. 4,273,147 y 4,615,752. Esto ayuda a reducir los requisitos de presión de bombeo de un sistema de bomba, dado que se mantiene el anillo de agua. El uso de este sistema con un explosivo en emulsión neumáticamente suministrado, sin embargo, no es conocido en la técnica. La combinación de un recipiente a presión operado neumáticamente para extruir el explosivo en emulsión y un sistema de inyección de agua para lubricar el flujo del explosivo en emulsión a través de una manguera de suministro proporcionan las ventajas sinérgicas de la presente invención. No solo se eliminan los riesgos dinámicos de la operación de un" sistema de bombeo costoso, sino la lubricación por inyección de agua permite que el explosivo en emulsión sea suministrado a una presión de extrusión relativamente aja, y generalmente a una presión que está fácilmente' a la disposición en la mayor' parte de las operaciones en la industria minera.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Lá presente invención proporciona un sistema para la extrusión neumática de un explosivo en emulsión hacia un barreno. Este sistema consiste en un recipiente a presión para mantener el explosivo en emulsión* bajo presión, una fuente de agua presurizada (de preferencia un recipiente para mantener el agua a presión) , una salida* desde el recipiente de la emulsión, un inyector de agua que se -conecta a la salida de una manguera de suministro y un ducto (como puede ser una manguera hidráulica) para proporcionar el agua presurizada para el inyector de agua. Como se utiliza en la presente, el término "explosivo en emulsión" también "debe incluir la fase en emulsión no sensibilizada o activada._ Conforme la emulsión se extruye a través de la salida y hacia el inyector de agua, el agua presurizada se inyecta como una corriente anular alrededor del explosivo en emulsión para lubricar su flujo a través de la manguera de suministro. El método de la presente invención consiste en extruir de manera neumática el explosivo en emulsión desde un recipiente presurizado a través de una salida que se extiende desde el recipiente, proporciona agua presurizada como una corriente anular alrededor del explosivo en emulsión conforme "este es extruido desde la salida y hacia un 'inyector de agua, y el suministro del explosivo en emulsión hacia el -barreno a través de una manguera de suministro que se conecta al inyector de agua, con lo cual la corriente anular de agua lubrica el flujo del explosivo en emulsión a través de la manguera de suministro. De esta manera, el sistema y método de la presente invención proporcionan una forma relativamente no costosa, segura y sencilla de suministro de un explosivo en emulsión hacia un barreno, y el sistema y método son particularmente adaptables para la carga de barrenos subterráneos de diámetro pequeño.

BREVE DESCRIPCION " 7 " La figura 1 es una vista esquemática simplificada del sistema.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN ~ ?l sistema incluye una fuente ce agua a presión, que de preferencia es un recipiente a presión 1, aunque el agua presurizada puede ser" suministrada desde un tanque no presurizado y una bomba. El sistema ademas incluye un recipiente a presión para la emulsión 2. Una fuente de aire a presión o comprimido 3 (no se muestra) es abastecido al recipiente de agua" 1 y el recipiente de la emulsión 2 a través de reguladores de- presión 4. De preferencia se J ' proporcionan válvulas de seguridad o descarga de presión (no se muestra.- para el tanque 1 y el recipiente 2. El 'recipiente para emulsión 2 contiene un explosivo en emulsión que se va a extruir desde el recipiente y hacia un barreno.

El explosivo en emulsión se extruye neumáticamente desde el recipiente para la emulsión por medio de presión de aire o -4 gas. Si no se tiene a la disposición aire presurizado en el sitio de la mina entonces podría utilizarse, por ejemplo, un recipiente de aire o nitrógeno comprimido. Cuando se abre una válvula de esfera 11, la emulsión fluye a través de la salida 10, el transductor 19 y hacia el inyector de agua 14. La presión de la emulsión' se monitorea por el manómetro de presión,.12. El inyector de agua 14 se adapta para formar una manga anular delgada del agua presurizada alrededor de la varilla de la emulsión que esta siendo extruida a través de l,a salida 10. Este anillo delgado de agua alrededor del explosivo en emulsión extruido lubrica su flujo a través de la primera porción de la manguera 17, un acoplador 15 y una manguera^ de suministro 16. El agua es abastecida hacia el inyector de agua 14 neumáticamente desde el recipiente de agua 1 a través del ducto 9. El agua de preferencia pasa a través de un filtro de agua 5, del transductor 18, una válvula esférica abierta 7 y un medidor de flujo 8. La presión del agua suministrada hacia el inyector de .agua 14 es igual o superior a la presión de la emulsión. De - preferencia, la presión de agua se mantiene a un nivel de cuando menos 10 psi mayor que la presión de la emulsión.

Este requisito de presión se ha encontrado necesario para mantener la integridad del anillo lubricante de agua. El diferencial de presión entre las presiones de la emulsión y del agua pueden variar dependiendo de la reologia de la emulsión. La. inyección de agua es Tin aspecto esencial de la invención, dado que esta lubrica el flujo de la emulsión a través de la manguera de suministro y mantiene el requisito de presión de extrusión en un nivel aceptablemente bajo. La inyección de_ agua deberá ocurrir cerca de la salida del recipiente _de la emulsión para mantener la presión de extrusión tan baja como sea posible. Otra manera de mantener una presión de extrusión baja es mantener el diámetro interno de la salida 10, y el inyector de agua 14 "y la primera porción de manguera 17, tan largos como .sea posible, particularmente si la manguera de suministro 16 debe tener un diámetro reducido para que pueda ser insertable en barrenos de diámetro más pequeño. Además, la longitud* de la manguera de suministro de diámetro reducido 16 debe ser reducida al mínimo hasta la longitud mínima necesaria para cargar los barrenos de profundidad determinada. El acoplador 15 es un accesorio de transmisión de preferencia diseñado para reducir gradualmente el diámetro de la varilla de emulsión extruida y la capa anular de agua desde el diámetro interno de la primera porción de la manguera 17 y el extremo macho se conecta con la manguera de suministro 16 de diámetro^ más pequeño para mantener las superficies internas y las transiciones de tamaño tan pequeño como sea posible de manera que se conserve la integridad del anillo de agua. Todas estas diversas configuraciones se proponen para reducir la resistencia de rozamiento en la emulsión extruida y para mantener la integridad del anillo de agua para que se mantenga la presión de extrusión a un nivel aceptablemente bajo. La selección de los componentes particulares del sistema es también dentro de las capacidades del experto en la técnica. El recipiente de agua 1 y el recipiente para la emulsión 2 deben ser capaces de ser presurizados y de preferencia se fabrican de acero inoxidable. Por ejemplo, una aplicación subterránea de diámetro pequeño podria incluir un tanque de agua con una capacidad de 10 galones y un recipiente para emulsión que tenga capacidad de 1600 l?bras_. De preferencia, el agua se inyecta en una cantidad de aproximadamente 5% o menos en peso de la emulsión que va a ser extruida, y de mayor preferencia aproximadamente 3% o menos. El agua puede ser sustituida con una solución salina oxidante u otra solución acuosa como es bien sabido en la técnica. Ppr ejemplo, un agente tensoactivo en la solución acuosa _ puede adicionar lubricidad al anillo y ayudar a mantener"^ el anillo durante periodos de interrupción o apag&do. Como se utiliza en la presente, el termino "agua" debe incluir soluciones acuosas. Las diferentes válvulas, ductos, mangueras, medidores de flujo^ y reguladores de presión pueden ser dispositivos electromecánicos montados. El inyector de agua puede ser de un diseño comúnmente utilizado en la técnica. La superficies internas del acoplador 15 y la manguera de suministro 16 deben ser lisas para mantener la integridad de la corriente anular de agua. La^manguera de suministro 16, aunque flexible, debe tener un grado de t rigidez suficiente para ser ansertable en los barrenos . Si la mina tiene un recurso de presión de aire de aproximadamente 80 psi o más, entonces esta fuente puede utilizarse fácilmente para presurizar el recipiente de agua y ei recipiente de la emulsión. De otra manera, debe proporcionarse una fuente de aire comprimido. Con una emulsión que tenga una viscosidad normal de aproximadamente 14,000 centipoise, y una manguera de suministro que tenga un diámetro interno de aproximadamente 0.75 pulgadas, la presión del recipiente para la emulsión necesitaría ser de aproximadamente 80 _psi o más, y en correspondencia, la presión de agua 'de preferencia sería de aproximadamente 90 psi o más. Estos parámetros producirán velocidades de flujo -s de aproximadamente 85 lbs de emulsión por minuto y aproximadamente 2.5 lbs de agua por minuto. Por supuesto, estos parámetros y tamaño de equipos pueden ajustarse singularmente _o en diversas combinaciones para producir un rango de velocidades de flujo deseadas. La temperatura del agua y la emulsión pueden ser ambiente.

Ejemplo 1 Se realizó una prueba en donde el sistema tenía un recipiente para emulsión presurizado a 80 psi y un recipiente de agua presurizado a 90 psi._ El sistema fue utilizado para cargar un túnel completo redondo de 55 agujeros, 12 pies de largo y 1.75_ pulgadas de diámetro, con un ej?plosivo en _ emulsión que tenía una viscosidad de aproximadamente 14,• 000 centipoise. La salida del recipiente de la emulsión, el inyector de agua y la primera porción de la manguera todos tenían un diámetro interno de una pulgada. La primera porción de manguera fue caucho flexible con una longitud de 25 pies. La manguera' de suministro fue caucno flexible, tenía un diámetro interno de 0.75 pulgadas y una longitud de 15 pies. Se requirió de aproximadamente 5 a 7 segundos para cargar cada agujero, una velocidad que es comparable con la que se obtiene con un sistema de bombeo de cavidad progresiva. Después que la carga estuvo completa, el producto remanente en la manguera fue expulsado por agua a presión. La operación de carga fue sencilla, directa y silenciosa en comparación con un sistema de bombeo.

Ejemplo 2 Se realizó una prueba en donde el sistema tenía un recipiente para emulsión presurizado a 35 psi, y un recipiente de agua presurizado a 55 psi. El explosivo en emulsión tenía una viscosidad de aproximadamente 14,000 centipoise. La salida del recipiente de la emulsión, el inyector de agua y la primera porción de manguera todos tuvieron un diámetro interno de una pulgada. La primera porción de manguera fue caucho flexible con una longitud de* 30 pies. La manguera de suministro fue caucho flexible, tuvo un diámetro interno de 0.75 pulgadas y una longitud de 17 pies. La velocidad de suministro de la emulsión fue de 110 libras/min, que es comparable con la que se obtiene con un 4 sistema de "bombeo de cavidad progresiva. Durante el procedimiento de carga, interrupciones o tiempos de paro de 15-20 minutos ocurrieron periódicamente sin disrupción del anillo de agua, el cual continuó para proporcionar lubricación al reanudar el proceso de extrusión. Como ya se indicó, el término "explosivo en emulsión" también debe incluir la fase en emulsión no sensibilizada que puede ser sensibilizada después de la extrusión del recipiente de la emulsión por la adición de ingredientes gasificadores químicos o el control de la densidad del sólido, como es sabido en la técnica. Aunque "" la presente invención se ha descrito con referencia a ciertos ejemplos ilustrativos y modalidades preferidas, diversas modificaciones serán evidentes para los expertos en la técnica, y cualquiera de estas modificaciones se proponen para estar incluidas dentro del alcance de la invención como se establece en las reivindicaciones anexas .

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un sistema para la inyección neumática de un explosivo en emulsión hacia un barreno consiste en: (a) un recipiente para emulsión presupzado para contener un explosivo en emulsión a presión y con una salida a través de la cual el explosivo en emulsión puede ser descargado neumáticamente, (b) un inyector de agua conectado con la salida para formar una corriente anular de agua presupzada alrededor de? explosivo en emulsión, (c) uná~ fuente de agua a presión para proporcionar agua presupzada hacia el inyector de agua a una presión cuando menos 10 psi mayor que la presión del explosivo en emulsión, y (d) una manguera de suministro que se extienda desde el Inyector de agua para suministrar el explosivo en emulsión desde el recipiente de la ^emulsión hacia ei barreno, con lo cual la corriente anular de agua presupzada lubrica el flujo del explosivo en emulsión a través de la manguera de suministro. El sistema, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la fuente de agua presupzada consiste en un recipiente de agua presupzable y un conducto que va desde el recipiente de agua hacia el inyector de agua. El sistema, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el diámetro interno de la manguera de suministro es menor que los diámetros internos de la salida y el inyector de agua, y la manguera de suministro se conecta con el inyector de agua mediante un acoplador que no rompe la corriente anular de agua alrededor del explosivo en emulsión. El sistema, de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la primera porción de la manguera se interpone entre el inyector de agua y el acoplador. Un método para el suministro de un explosivo en emulsión hacia un barreno, que consiste en: (a) extruir neumáticamente el explosivo en emulsión desde un recipiente presurizado a través de una salida que se extiende desde el recipiente, (b) proporcionar agua presurizada a una presión cuando menos 10 psi mayor que la presión del explosivo en emulsión y como una corriente anular alrededor del explosivo en emulsión conforme este se extruye desde la salida, y (c) suministrar el explosivo en emulsión desde la salida y hacia un barreno a través de una manguera de suministro, con lo cual la corriente anular de agua lubrica el flujo 1 del- explosivo en emulsión a través de la manguera de suministro . El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el diámetro de la manguera de suministro es menor que el diámetro de la salida.