RU108129U1

RU108129U1 - EXPLOSIVE CHARGE FOR WATERFILLED WELLS

Info

Publication number: RU108129U1
Application number: RU2011121466/03U
Authority: RU
Inventors: Вениамин Хаимович Кантор; Анатолий Георгиевич Потапов; Римма Алексеевна Текунова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-техническая фирма "Взрывтехнология"
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-09-10

Abstract

Заряд взрывчатого вещества для обводненных скважин, включающий патроны взрывчатого вещества, средство инициирования и забойку из инертного материала, отличающийся тем, что заряд выполнен в водонепроницаемом полимерном рукаве с герметично заделанным нижним торцом, размещенным в предварительно осушенной скважине, диаметр которой больше диаметра водонепроницаемого полимерного рукава, из патронов аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в водонепроницаемой полимерной оболочке, диаметром меньше диаметра водонепроницаемого полимерного рукава. An explosive charge for flooded wells, including explosive cartridges, an initiation tool and jamming of inert material, characterized in that the charge is made in a waterproof polymer sleeve with a hermetically sealed lower end placed in a previously drained well, the diameter of which is larger than the diameter of the waterproof polymer sleeve, from cartridges of ammonium nitrate explosive in a waterproof polymer shell, with a diameter less than the diameter of a waterproof polymer th sleeves.

Description

Полезная модель относится к конструкциям скважинного заряда для взрывных работ в обводненных скважинах и может быть использована для заряжания неводоустойчивыми взрывчатыми веществами скважин в горных массивах после их предварительного осушения.The utility model relates to designs of a borehole charge for blasting in waterlogged wells and can be used to load wells with non-waterproof explosives in mountain ranges after their preliminary drainage.

Эффективность взрывных работ особенно при отбойке обводненных массивов горных пород определяется в первую очередь стоимостью взрывчатых веществ. В настоящее время широкое распространение получили различные типы дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, изготовляемые непосредственно на местах ведения взрывных работ, основным недостатком которых является отсутствие водоустойчивости аммиачной селитры из-за ее растворения при заряжании обводненных скважин. Одним из основных направлений в области взрывного разрушения обводненных горных пород является разработка таких конструкций скважинных зарядов, которые бы могли обеспечить постоянство компонентного состава взрывчатого вещества при его нахождении в водной среде скважины. Одним из путей решения проблемы заряжания обводненных скважин неводоустойчивыми аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами является их гидроизоляция различными водонепроницаемыми материалами при полном или частичном осушении скважин (1-8). Известны скважинные заряды из неводостойких взрывчатых веществ с плотностью более 1000 кг/м³ в двухслойной полимерной оболочке, состоящей из внутренней оболочки из водонепроницаемого материала диаметром больше диаметра скважины и наружной оболочки из водопроницаемого материала диаметром, равным 0,7-0,8 диаметра скважины (9-13). Основным недостатком этих зарядов является сложность и высокая трудоемкость формирования колонки заряда взрывчатого вещества из-за использования дорогостоящих взрывчатых компонентов, в частности гранулированного или чешуированного тротила. Известно использование патронов аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в двух, -трехслойной оболочке для формирования скважинных зарядов в обводненных скважинах (14), принятое авторами в качестве прототипа. Недостатком скважинного заряда из таких патронов является сложность передачи детонации между патронами по всей длине колонки заряда взрывчатого вещества.The effectiveness of blasting, especially when breaking waterlogged rock masses, is determined primarily by the cost of explosives. Currently, various types of low-cost ammonium nitrate explosives are widely used, manufactured directly at blasting sites, the main disadvantage of which is the lack of water resistance of ammonium nitrate due to its dissolution when charging waterlogged wells. One of the main directions in the field of explosive destruction of flooded rocks is the development of such designs of borehole charges that could ensure the constant composition of the explosive when it is in the water environment of the well. One way to solve the problem of loading flooded wells with non-waterproof ammonium nitrate explosives is to waterproof them with various waterproof materials while draining the wells completely or partially (1-8). Well-known charges of non-water-resistant explosives with a density of more than 1000 kg / m ³ in a two-layer polymer shell consisting of an inner shell of a waterproof material with a diameter greater than the diameter of the well and an outer shell of a permeable material with a diameter equal to 0.7-0.8 diameter of the well ( 9-13). The main disadvantage of these charges is the complexity and high complexity of the formation of an explosive charge column due to the use of expensive explosive components, in particular granular or flaky TNT. It is known to use cartridges of ammonium nitrate explosives in a two-three-layer shell to form well charges in flooded wells (14), adopted by the authors as a prototype. The disadvantage of the downhole charge of such cartridges is the complexity of the transmission of detonation between the cartridges along the entire length of the explosive charge column.

Технической задачей полезной модели является повышение технико-экономической эффективности ведения взрывных работ за счет повышения взрывного воздействия на обводненную разрушаемую горную породу, упрощения и снижения стоимости формирования колонки заряда из патронированных взрывчатых веществ в предварительно осушенных скважинах.The technical task of the utility model is to increase the technical and economic efficiency of blasting by increasing the explosive impact on the flooded destructible rock, simplifying and reducing the cost of forming a charge column from cartridge explosives in previously drained wells.

Техническая задача была решена разработкой заряда взрывчатого вещества, включающего патроны взрывчатого вещества, средство инициирования и забойку из инертного материала, который выполнен в водонепроницаемом полимерном рукаве с герметично заделанным нижним торцом, размещенным в скважине после ее предварительного осушения, диаметр которой больше диаметра полимерного рукава, из патронов аммиачно-селитренного взрывчатого вещества в водонепроницаемой полимерной оболочке диаметром меньше диаметра полимерного рукава.The technical problem was solved by the development of an explosive charge, including explosive cartridges, an initiation tool and jamming of an inert material, which is made in a waterproof polymer sleeve with a hermetically sealed lower end placed in the well after its preliminary drainage, the diameter of which is larger than the diameter of the polymer sleeve, from cartridges of ammonium nitrate explosive in a waterproof polymer shell with a diameter less than the diameter of the polymer sleeve.

Отличительной особенностью заявляемого заряда является:A distinctive feature of the claimed charge is:

- соотношение диаметров патронов с взрывчатым веществом, водонепроницаемого полимерного рукава и скважины, что обеспечивает возможность заряжания предварительно осушенных обводненных скважин с восстанавливаемым уровнем внутрискважинных вод;- the ratio of the diameters of the cartridges with the explosive, the waterproof polymer sleeve and the well, which makes it possible to charge pre-drained flooded wells with a restored level of downhole water;

- наличие кольцевого зазора между водонепроницаемым полимерным рукавом и стенками скважины, что обеспечивает вытеснение воды из донной части скважины в процессе подачи патронов в скважину;- the presence of an annular gap between the waterproof polymer sleeve and the walls of the well, which ensures the displacement of water from the bottom of the well during the supply of cartridges into the well;

- наличие кольцевого воздушного зазора между патронами взрывчатого вещества и стенками водонепроницаемого полимерного рукава, что обеспечивает возможность свободного перемещения патронов от устья скважины к забою и плотную стыковку патронов без зазоров друг на друга по высоте скважины. При этом водонепроницаемый полимерный рукав защищает оболочку патронов от разрывов о неровности стенок скважины.- the presence of an annular air gap between the cartridges of the explosive and the walls of the waterproof polymer sleeve, which provides the possibility of free movement of cartridges from the wellhead to the bottom and tight docking of the cartridges without gaps on each other along the height of the well. At the same time, a waterproof polymer sleeve protects the shell of the cartridges from ruptures about the unevenness of the walls of the well.

Технический результат может быть достигнут только в сочетании всех отличительных признаков полезной модели.The technical result can be achieved only in a combination of all the distinguishing features of a utility model.

Меньший диаметр патрона по сравнению с диаметром водонепроницаемого полимерного рукава обеспечивает свободное перемещение патрона по глубине скважины и формирование сплошной колонки заряда взрывчатого вещества. Плотный контакт патронов в водонепроницаемой полимерной оболочке из аммиачно-селитренного взрывчатого вещества, размещенных в водонепроницаемом полимерном рукаве, обеспечивает передачу и полноту детонации скважинного заряда взрывчатого вещества.The smaller diameter of the cartridge compared to the diameter of the waterproof polymer sleeve provides free movement of the cartridge along the depth of the well and the formation of a continuous column of explosive charge. The tight contact of the cartridges in a waterproof polymer shell of ammonium nitrate explosive placed in a waterproof polymer sleeve ensures the transmission and completeness of detonation of the borehole explosive charge.

Проточные и напорные воды горного массива способны заполнить нижнюю часть скважины, восстанавливая в течение определенного времени их первоначальный уровень даже после предварительного осушения обводненных скважин. Кольцевой зазор между колонкой заряда взрывчатого вещества, размещенного в водонепроницаемом полимерном рукаве, и стенками скважины, создаваемый за счет меньшего диаметра водонепроницаемого полимерного рукава по сравнению с диаметром скважины способствует вытеснению воды из донной части скважины при поочередной подаче патронов в процессе формирования сплошной колонки скважинного заряда. Оболочкой взрывчатого вещества скважинного заряда являются два водонепроницаемых полимерных рукава и жидкостной зазор между водонепроницаемым полимерным рукавом и стенками скважины, что дополнительно снижает критический диаметр детонации взрывчатого вещества и повышает его работоспособность. Водяные пары, образующиеся при взрыве заряда, нейтрализуют ядовитые газы взрыва, снижают температуру и давление продуктов взрыва. Наличие воды позволяет использовать эффект взаимодействия волн напряжений, возникающих при взрыве заряда, что приводит к повышению энерговыделения. Продукты взрыва вызывают распространение навстречу друг другу радиальных ударных волн по длине заряда. При их столкновении образуются отраженные детонационные волны, движущиеся в обратных направлениях. При столкновении ударных и детонационных отраженных волн скачкообразно повышается напряжение в окружающем заряд массиве горных пород, что приводит к повышению интенсивности их дробления. Одновременно за счет встречно-направленных движений ударных волн происходит мгновенное сжатие воды с повышением ее плотности и температуры, вода переходит в парообразное состояние. Парогаз за счет высокого парциального давления, эффекта расклинивания проникает в трещины породного массива и тем самым достигается более интенсивное дробление горной породы. Водонепроницаемые полимерные оболочки препятствуют взаимодействию аммиачной селитры с внутрискважинными водами горного массива в процессе заряжания скважин, что обеспечивает сохранение компонентного состава, энергетических и детонационных характеристик взрывчатого вещества.The flowing and pressure waters of the massif are able to fill the lower part of the well, restoring their initial level for a certain time even after the preliminary drainage of watered wells. The annular gap between the explosive charge column located in the waterproof polymer sleeve and the borehole walls, which is created due to the smaller diameter of the waterproof polymer sleeve compared to the diameter of the borehole, helps to displace water from the bottom of the borehole during alternate feeding of cartridges during the formation of a continuous borehole charge column. The shell of the explosive substance of the borehole charge is two waterproof polymer sleeves and a liquid gap between the waterproof polymer sleeve and the walls of the well, which further reduces the critical diameter of the detonation of the explosive and increases its performance. Water vapor generated by the explosion of a charge neutralizes the toxic gases of the explosion, reduces the temperature and pressure of the products of the explosion. The presence of water makes it possible to use the effect of the interaction of stress waves arising from the explosion of a charge, which leads to an increase in energy release. Explosion products cause radial shock waves to propagate towards each other along the length of the charge. When they collide, reflected detonation waves are formed, moving in the opposite directions. In the collision of shock and detonation reflected waves, the voltage in the rock mass surrounding the charge jumps, which leads to an increase in the intensity of their crushing. At the same time, due to the counter-directed movements of the shock waves, the water instantly compresses with an increase in its density and temperature, the water passes into a vaporous state. Combined gas due to the high partial pressure, the effect of wedging penetrates into the cracks of the rock mass and thereby more intensive crushing of the rock is achieved. Waterproof polymer shells prevent the interaction of ammonium nitrate with the downhole waters of the rock mass during the loading of wells, which ensures the preservation of the component composition, energy and detonation characteristics of the explosive.

Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой приведен вид предлагаемого заряда взрывчатого вещества для обводненных скважин.The essence of the utility model is illustrated in figure 1, which shows a view of the proposed explosive charge for waterlogged wells.

Обозначения:Designations:

1 - патроны взрывчатого вещества в полимерной оболочке;1 - cartridges of explosives in a polymer shell;

2 - водонепроницаемый полимерный рукав;2 - waterproof polymer sleeve;

3 - забойка из инертного материала;3 - stemming from inert material;

4 - средство инициирования;4 - means of initiation;

5 - водный кольцевой зазор;5 - water annular gap;

6 - нижний герметично заделанный торец водонепроницаемого полимерного рукава;6 - lower hermetically sealed end face of a waterproof polymer sleeve;

7 - стенки скважины, пробуренной в водной породе;7 - walls of a well drilled in water rock;

8 - воздушный кольцевой зазор;8 - air annular gap;

9 - уровень грунтовых вод, установившийся в скважине после заряжания в нее патронов с взрывчатым веществом;9 - groundwater level established in the well after loading cartridges with explosive into it;

D_C - диаметр скважины, м;D _C - well diameter, m;

D_P - диаметр водонепроницаемого полимерного рукава, м;D _P - diameter of the waterproof polymer sleeve, m;

d - диаметр патрона с взрывчатым веществом, м.d is the diameter of the cartridge with an explosive, m

Предлагаемый заряд взрывчатого вещества представляет собой сплошную колонку взрывчатого вещества, состоящую из патронов 1 в полимерной водонепроницаемой оболочке, установленных друг на друга внутри водонепроницаемого полимерного рукава 2 с герметично заделанным любым способом нижним торцом 6. Средства инициирования 4 (патроны-боевики и/или детонирующий шнур) устанавливаются в соответствии с проектом взрывных работ, принятым для данного карьера.The proposed explosive charge is a solid column of explosive consisting of cartridges 1 in a polymer waterproof shell mounted on top of each other inside a waterproof polymer sleeve 2 with a bottom end 6 sealed in any way. Initiation means 4 (action cartridges and / or detonating cord ) are established in accordance with the blasting project adopted for this quarry.

Процесс формирования колонки скважинного заряда состоит в следующем. Предварительно производится осушение обводненной скважины 7, например, погружным центробежным насосом. В зависимости от габаритно-массовых характеристик патронов и высоты колонки скважинного заряда рассчитывается оптимальное количество патронов, необходимое для заряжания скважины. Водонепроницаемый полимерный рукав с герметично заделанным нижним торцом, имеющий меньший диаметр по сравнению с диаметром скважины, с помещенным в нем патроном взрывчатого вещества опускают на забой скважины. Затем по высоте скважины формируют колонку заряда в водонепроницаемом полимерном рукаве путем поочередного опускания в него патронов 1 в полимерной оболочке, заполненной аммиачно-селитренным взрывчатым веществом. По кольцевому зазору 8 поступающая из горного массива в скважину вода вытесняется патронами 1 до своего первоначального уровня 9, а патроны 1, имеющие меньший диаметр, чем водонепроницаемый полимерный рукав, поочередно опускаемые в скважину, формируют колонку заряда требуемой длины. Средства взрывания 4 (патроны - соответствии с проектом взрыва. За счет плотного соприкосновения торцов патронов между собой обеспечивается надежная передача и полнота детонации колонки заряда из патронированного взрывчатого вещества. За счет водонепроницаемости материала оболочки патрона и полимерного рукава аммиачная селитра взрывчатого вещества не контактирует со скважинной водой в процессе заряжания скважин и нахождения зарядов взрывчатого вещества до их подрыва, тем самым сохраняется постоянство компонентного состава, энергетических и детонационных характеристик взрывчатого вещества.The process of forming a column of borehole charge is as follows. Pre-made drainage of the watered well 7, for example, by a submersible centrifugal pump. Depending on the overall mass characteristics of the cartridges and the height of the column of the borehole charge, the optimal number of cartridges necessary for loading the well is calculated. A waterproof polymer sleeve with a hermetically sealed lower end, having a smaller diameter compared to the diameter of the well, with the explosive cartridge placed in it, is lowered to the bottom of the well. Then, a charge column is formed along the height of the well in a waterproof polymer sleeve by alternately lowering cartridges 1 in it in a polymer shell filled with ammonium nitrate explosive. Along the annular gap 8, the water coming from the rock mass into the well is displaced by cartridges 1 to its initial level 9, and cartridges 1 having a smaller diameter than a waterproof polymer sleeve, which are alternately lowered into the well, form a charge column of the required length. Explosive means 4 (cartridges - in accordance with the design of the explosion. Due to the tight contact of the ends of the cartridges with each other, reliable transfer and completeness of detonation of the charge column from the cartridge explosive are ensured. Due to the water resistance of the material of the shell of the cartridge and the polymer sleeve, the ammonium nitrate of the explosive does not come into contact with well water in the process of loading wells and finding explosive charges before undermining, thereby maintaining the constancy of the component composition, energy physical and detonation characteristics of explosives.

Пример осуществления полезной модели.An example implementation of a utility model.

Глубина скважины - 12 м, диаметр скважины - D_C=0,25 м, высота патрона - 0,6 м, диаметр патрона - d=0,21 м, длина колонки патронированного заряда - 7 м, высота забойки - 5 м, диаметр водонепроницаемого полимерного рукава - D_P=0,225-0,23 м; постоянный уровень воды в скважине - 4 м, остаточный уровень воды в скважине после осушения - 0,5 м. Материал полимерной оболочки патрона - полиамид толщиной 50 мкм, водонепроницаемого полимерного рукава - полиэтилен толщиной 200 мкм.The well depth is 12 m, the diameter of the well is D _C = 0.25 m, the height of the cartridge is 0.6 m, the diameter of the cartridge is d = 0.21 m, the length of the cartridge column is 7 m, the stem height is 5 m, and the diameter waterproof polymer sleeve - D _P = 0.225-0.23 m; constant water level in the well - 4 m, residual water level in the well after drainage - 0.5 m. The material of the polymeric shell of the cartridge is polyamide 50 microns thick, the waterproof polymer sleeve is polyethylene 200 microns thick.

Заявленный технический результат - повышение технико-экономической эффективности ведения взрывных работ - обеспечивается конструкцией заряда:The claimed technical result - improving the technical and economic efficiency of blasting - is ensured by the design of the charge:

- кольцевой зазор между колонкой заряда взрывчатого вещества и стенками скважины за счет разности их диаметров повышает эффективность взрывного воздействия на разрушаемую горную породу;- the annular gap between the explosive charge column and the borehole walls due to the difference in their diameters increases the efficiency of the explosive effect on the rock being destroyed;

- плотное соприкосновение патронов между собой обеспечивает надежную передачу детонационного импульса между патронами и полноту детонации взрывчатого вещества скважинного заряда;- close contact of the cartridges with each other ensures reliable transmission of the detonation pulse between the cartridges and the completeness of detonation of the explosive of the borehole charge;

- герметичная водонепроницаемая оболочка патрона и полимерного рукава обеспечивает постоянство компонентного состава взрывчатого вещества, его высокую работоспособность, возможность использования неводоустойчивых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ для заряжания предварительно осушенных скважин с любым последующим водопритоком;- sealed waterproof shell of the cartridge and the polymer sleeve ensures the constancy of the component composition of the explosive, its high performance, the ability to use non-water-resistant ammonium nitrate explosives to charge pre-drained wells with any subsequent water inflow;

- использование дешевых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, изготовляемых на местах ведения взрывных работ, снижает стоимость ведения взрывных работ.- the use of cheap ammonium nitrate explosives manufactured at blasting sites reduces the cost of blasting.

Выполненная в производственных условиях проверка заявляемого заряда взрывчатого вещества показала его безотказную и надежную работу при дроблении горных пород в предварительно осушенных скважинах диаметром от 0,16 до 0,25 м и глубиной до 18 м при первоначальном уровне воды в скважинах до 12 м.A production test of the claimed explosive charge showed its trouble-free and reliable operation when crushing rocks in previously drained wells with diameters from 0.16 to 0.25 m and a depth of 18 m with an initial water level in the wells of up to 12 m.

Источники информации:Information sources:

1 Патент РФ на полезную модель №21934.1 RF patent for utility model No. 21934.

2 Патент РФ на полезную модель №10779.2 RF patent for utility model No. 10779.

3 АС СССР №1630440.3 USSR AS No. 1630440.

4 Патент РФ №2084817.4 RF Patent No. 2084817.

5 Патент РФ №2117912.5 RF Patent No. 21117912.

6 Патент РФ №2133942.6 RF Patent No. 2133942.

7 Патент РФ №2224975.7 RF Patent No. 2224975.

8 Патент РФ №2201575.8 RF Patent No. 2201575.

9 Патент РФ №2205186.9 RF Patent No. 2205186.

10 Патент РФ №2308667.10 RF Patent No. 2308667.

11 Патент РФ на полезную модель №80549.11 RF patent for utility model No. 80549.

12 Патент РФ №2152586.12 RF Patent No. 2152586.

13 Патент РФ №2280236.13 RF Patent No. 2280236.

14 Патент РФ на полезную модель №65206.14 RF patent for utility model No. 65206.

Claims

An explosive charge for flooded wells, including explosive cartridges, an initiation tool and jamming of inert material, characterized in that the charge is made in a waterproof polymer sleeve with a hermetically sealed lower end placed in a previously drained well, the diameter of which is larger than the diameter of the waterproof polymer sleeve, from cartridges of ammonium nitrate explosive in a waterproof polymer shell, with a diameter less than the diameter of a waterproof polymer th sleeves.