RU80549U1

RU80549U1 - Заряд взрывчатого вещества для заряжания обводненных скважин

Info

Publication number: RU80549U1
Application number: RU2008138250/22U
Authority: RU
Inventors: Вениамин Хаимович Кантор; Анатолий Георгиевич Потапов; Римма Алексеевна Текунова; Владимир Николаевич Лапшин; Александр Георгиевич Смирнов; Василий Васильевич Фалько
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-техническая фирма "Взрывтехнология"
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2009-02-10

Abstract

Полезная модель относится к конструкции заряда взрывчатого вещества для заряжания обводненных скважин.

Сущность полезной модели: заряд взрывчатого вещества для заряжания обводненных скважин выполнен из длинномерных патронов, состоящих из 1-3 промежуточных детонаторов из сыпучего порошкообразного взрывчатого вещества и 1-2 основных зарядов, высота слоя ВВ каждого основного заряда не превышает 20 диаметров заряда с длиной участка разгона детонации более трех диаметров заряда, подрыв каждого длинномерного патрона осуществляется самостоятельно по индивидуальной внутрискважинной взрывной линии; при этом скважинный заряд из длинномерных патронов, средняя плотность взрывчатых веществ которых меньше 1000 кг/м³, формируется с использованием высокоплотного балласта, закрепляемого на одном из торцов каждого длинномерного патрона.

11 з.п. ф-лы, 7 фиг.

Description

Полезная модель относится к производству взрывных работ на земной поверхности, в частности к конструкции скважинных зарядов для заряжания обводненных скважин на карьерах.

В настоящее время все большее значение приобретают взрывные работы с использованием зарядов взрывчатых веществ (ВВ) на основе аммиачной селитры в герметичной полимерной оболочке для заряжания обводненных скважин. При этом наибольшее распространение имеют патронированные заряды различных типов аммиачно-селитренных ВВ, водоустойчивость которых обеспечивается водонепроницаемостью полимерных оболочек и способом их герметизации.

Известен заряд взрывчатого вещества, включающий средство инициирования и блоки в виде патрона, состоящего из полимерной оболочки и взрывчатых веществ с разными плотностямй и скоростями детонации, способных передавать детонацию друг другу, взрывчатые вещества в блоке размещены в виде одного или нескольких элементов одинакового диаметра в чередующемся порядке, диаметр комбинированного заряда превышает критический диаметр детонации взрывчатых веществ, формирующих блок (1, 2). Недостатком заряда является сложность подбора ВВ с плотностью более 1000 кг/м³, обладающих способностью передачи взрывного импульса на контакте двух ВВ или стыке двух блоков.

Известен патронированный комбинированный заряд, включающий два сыпучих аммиачно-селитренных взрывчатых вещества, расположенных в полимерном рукаве послойно, в качестве промежуточного детонатора используется слой высотой не менее одного диаметра заряда из взрывчатого вещества, чувствительного к импульсу первичного средства инициирования и способного возбудить детонацию слоя второго взрывчатого вещества, при этом диаметры слоев взрывчатых веществ равны, диаметр заряда больше критического диаметра детонации взрывчатых веществ, (2), принятый авторами в качестве прототипа. Недостатком заряда-прототипа является возможность прерывания процесса распространения детонации по коленке заряда в обводненных скважинах на стыке между патронами, что приводит к необходимости ликвидации последствий отказов зарядов и разработки дополнительных способов повышения безопасности ведения взрывных работ.

Технической задачей создания полезной модели являлось повышение эффективности ведения взрывных работ за счет оптимизации геометрических параметров и способа инициирования скважинного заряда.

Техническая задача была решена разработкой скважинного заряда взрывчатого вещества, включающего первичного средства инициирования, патронированные заряды в полимерной оболочке, состоящие из основного заряда и промежуточного детонатора, ВВ которого чувствительно к импульсу первичного средства инициирования и способно возбудить детонацию ВВ основного заряда, расположенных в патроне послойно и имеющих равные диаметры слоев взрывчатых веществ, в котором заряд выполнен из длинномерных патронов, состоящих из 1-3 промежуточных детонаторов из сыпучего взрывчатого вещества и 1-2 основных зарядов, высота слоя ВВ каждого из которых не превышает 20 диаметров заряда с длиной участка разгона детонации равной 2-3 диаметрам заряда, подрыв каждого длинномерного патрона осуществляется самостоятельно по индивидуальной внутрискважинной взрывной линии; при этом скважинный заряд из длинномерных патронов, средняя плотность взрывчатых веществ которых меньше 1000 кг/м³, формируется с использованием высокоплотного балласта, закрепляемого на одном из торцов каждого длинномерного патрона.

В качестве ВВ основного заряда длинномерного патрона используются гранулированные, эмульсионные, водосодержащие ВВ с разными плотностями и скоростями детонации, детонирующие от импульса ВВ промежуточного детонатора.

Промежуточный детонатор выполняется из сыпучего порошкообразного ВВ, например на основе измельченной пористой аммиачной селитры, содержащего в качестве компонентов жидкие и твердые порошкообразные горючие, порошкообразные ВВ.

В качестве первичных средств инициирования используется детонирующий шнур или неэлектрические детонаторы мгновенного или замедленного действия с ударно-волновой трубкой. При этом длина внутрискважинной взрывной линии, формируемой с использованием ударно-волновой трубки, для всех длинномерных патронов скважинного заряда принимается одинаковой для обеспечения одновременной подачи инициирующего импульса в каждый патрон скважинного заряда.

В качестве материала полимерной оболочки используется полиамидная одно- или многослойная пленка. Для обеспечения герметичности заделки торцов патронов, повышения прочности и эластичности полиамидные рукава

предварительно выдерживаются в воде полностью или только та часть рукава, которая подвергается клипсованию. Оболочка патронов может выполняться из двух полиамидных рукавов, вставленных друг в друга.

Известно, что устойчивая (стационарная) скорость детонации ВВ в зависимости от диаметра заряда при ее нормальном инициировании обычно устанавливается в основном заряде ВВ на расстоянии от промежуточного детонатора, называемого участком разгона, равного двум-трем диаметрам заряда.

Взрывчатое вещество промежуточного детонатора должно безотказно детонировать от импульса первичных средств инициирования, возбуждать детонацию взрывчатого вещества в основном заряде и поддерживать ее вплоть до выделения взрывчатым веществом основного заряда энергии, обеспечивающей самостоятельное протекание реакции взрывчатого разложения. Характер перехода инициирующей ударной волны промежуточного детонатора в детонационную волну и глубина ее возникновения зависят от типа ВВ, размеров промежуточного детонатора, прежде всего площадей соприкосновения промежуточного детонатора и основного заряда, и геометрических размеров промежуточного детонатора и основного заряда. Экспериментально установлено, что взрывчатые вещества типа аммиачная селитра - жидкое горючее имеют сравнительно большую длину участка разгона скорости детонации, на протяжении которой она неустойчива и при недостаточном инициирующем импульсе может затухнуть при больших тепловых потерях из-за разброса частиц ВВ. За счет применения промежуточного детонатора и основного заряда одинаковых диаметров длину участка разгона детонации до установления ее стационарного значения в основном заряде можно сократить, но обеспечить устойчивость детонации по всей длине колонки скважинного заряда особенно малого диаметра не всегда удается. Обычно затухание скорости детонации или ее прекращение для ВВ с низкой ударно-волновой чувствительностью наблюдается при длине заряда более 20-ти его диаметров. Скорость детонации при увеличении высоты основного заряда можно считать стационарной, если высота превосходит длину участка разгона детонации не менее, чем в три раза. Патроны с такими геометрическими размерами считаются длинномерными. Взрывчатое вещество промежуточного детонатора изготавливается на основе измельченной пористой аммиачной селитры. Пористая гранулированная аммиачная селитра имеет повышенную пористость по сравнению с плотной аммиачной селитрой. Измельченные частицы пористой аммиачной селитры сохраняют остаточную пористость, что повышает площадь контакта ее с жидким горючим, равномерность

его распределения и чувствительность к импульсу первичных средств инициирования. Согласно теории взрывного горения термический распад и газификация пористых частиц аммиачной селитры происходит с поверхности. Взрывчатые вещества на основе измельченной пористой аммиачной селитры имеют низкий критический диаметр детонации и высокую скорость детонации, чувствительны к действию промышленных средств инициирования - детонирующему шнуру, электрическим и неэлектрическим детонаторам.

Предлагаемая полезная модель скважинного заряда поясняется фиг.1-7.

Фиг.1 - схема скважинного заряда взрывчатого вещества с детонирующим шнуром в качестве первичного средства инициирования.

Фиг.2 - схема скважинного заряда взрывчатого вещества с детонирующим шнуром в качестве первичного средства инициирования и балласта.

Фиг.3 - схема скважинного заряда взрывчатого вещества с детонирующим шнуром в качестве первичного средства инициирования, сформированного из длинномерных патронов, расположенных попарно и соприкасающихся между собой слоями ВВ основного заряда.

Фиг.4 - схема скважинного заряда взрывчатого вещества с детонирующим шнуром в качестве первичного средства инициирования, сформированного из длинномерных патронов, расположенных попарно и соприкасающихся между собой слоями ВВ промежуточными детонаторами.

Фиг.5 - схема длинномерного патрона, состоящего из двух промежуточных детонаторов, разделенных двумя слоями ВВ основного заряда.

Фиг.6 - схема длинномерного патрона, состоящего из двух основных зарядов, разделенных слоем ВВ промежуточного детонатора.

Фиг.7 - схема длинномерного патрона, состоящего из трех промежуточных детонаторов, разделенных двумя слоями ВВ основного заряда.

Обозначения:

1 - длинномерный патрон;

2 - внутренний полимерный рукав;

3 - наружный полимерный рукав;

4 - слой взрывчатого вещества, образующий промежуточный детонатор;

5 - слой взрывчатого вещества, образующий основной заряд длинномерного патрона;

6 - «чубы» торцов заряда;

7 - детонирующий шнур;

8 - «скотч»;

9 -петли детонирующего шнура;

10-скважина;

11 - длинномерный патрон;

12 - балласт;

13 - забойка;

14 - вода;

d_з - диаметр заряда, мм;

Н_п - высота промежуточного детонатора, мм;

Н_З - высота основного заряда, мм;

Н_лп - высота длинномерного патрона, мм.

Скважинный заряд (фиг.1) состоит из нескольких длинномерных патронов. Каждый длинномерный патрон состоит из двух разных взрывчатых веществ, расположенных послойно, в двух полиамидных рукавах разных незначительно отличающихся диаметров, вставленных друг в друга. Полиамидные рукава для повышения прочности и эластичности предварительно выдерживаются в воде. Допускается выдерживать в воде только ту часть рукава, которая подвергается клипсованию. Торцы обоих рукавов собраны в единые «чубы» 6 и герметично заклипсованы. Слой взрывчатого вещества 4 чувствительно к импульсу первичного средства инициирования (детонирующему шнуру, неэлектрическому детонатору) выполняет роль промежуточного детонатора и способно возбудить детонацию в слое ВВ основного заряда взрывчатого вещества 5. Диаметры слоев ВВ промежуточного детонатора и основного заряда одинаковы и выше критического диаметра детонации ВВ. Первичное средство инициирования - детонирующий шнур 8 размещается по поверхности заряда параллельно его продольной оси, на участках промежуточного детонатора он переходит в примыкающие друг к другу петли 7, которые прочно скрепляются с поверхностью промежуточного детонатора «скотчем» 8 или другим способом. В качестве первичного средства инициирования могут использоваться неэлектрические детонаторы с ударно-волновыми трубками, в этом случае неэлектрический детонатор прочно скрепляется с поверхностью промежуточного детонатора «скотчем» 8 или другим способом.

Скважинный заряд из длинномерных патронов 11, средняя плотность взрывчатых веществ которых меньше 1000 кг/м³, формируется с использованием высокоплотного балласта 12, закрепляемого на одном из торцов патрона (фиг.2). В

качестве балласта могут использоваться полимерные рукава, заполненные инертным сыпучим материалом, например песком.

Принцип действия скважинного заряда: после срабатывания первичного средства инициирования от его импульса возбуждается детонация в промежуточном детонаторе. Взрывчатое вещество промежуточного детонатора вызывает детонацию взрывчатого вещества основного заряда. В каждом длинномерном патроне 8 детонация в стационарном режиме распространяется в основном заряде на участке длиной до 20-ти диаметров заряда. При этом отношение высоты слоя ВВ основного заряда к высоте слоя промежуточного детонатора должно быть не менее 10. Полнота детонации скважинного заряда не зависит от количества патронов (количества стыков между патронами), так как каждый длинномерный патрон инициируется самостоятельно и не требуется обеспечивать передачу детонации между патронами.

Экспериментально установлено, что при длине основного заряда ВВ длинномерного патрона более 20 диаметров заряда происходит затухание процесса детонации, что приводит к отказу или процесс взрывчатого превращения происходит в низко скоростном режиме детонации, и тем самым не обеспечивается необходимое энерговыделение для разрушения горной породы с требуемой степенью дробления. При длине участка разгона детонации в основном заряде менее двух диаметров заряда не обеспечивается стабильность и полнота действия заряда ВВ в стационарном режиме детонации. Длинномерные патроны с числом промежуточных детонаторов более трех и основных зарядов более двух усложняется его конструкция и ухудшаются условия одновременного инициирования всех боевиков.

Полиамидные рукава, обладающие высокой водонепроницаемостью и прочностью и водная оболочка скважины повышают эффективность взрыва за счет снижения критического диаметра детонации ВВ и повышения полноты его действия. Наружный полиамидный рукав дополнительно защищает длинномерный патрон от разрывов оболочки при движении его вдоль неровностей стенок скважины в процессе их заряжания.

Преимущество заявляемого скважинного заряда - надежность, безотказность и полнота детонации скважинного заряда обеспечивается предлагаемой конструкцией: каждый длинномерный патрон в двух полиамидных оболочках, входящих в состав скважинного заряда, инициируется самостоятельно от индивидуального первичного средства инициирования, при этом отпадает необходимость обеспечения передачи детонации между патронами на их стыках.

Пример выполнения скважинного заряда в соответствии с предлагаемой полезной моделью: колонка заряда выполнена из длинномерных патронов в двух полиамидных рукавах с диаметром внутреннего 0,12 м, наружного 0,125 м. Внутренний рукав наполнен ВВ в два слоя: основной заряд (нижний слой) высотой 1,8 м из взрывчатого вещества с плотностью 1100 кг/м³, скоростью детонации 2800 м/с, критическим диаметром детонации 80-90 мм; промежуточный детонатор (верхний слой) высотой 0,2 м из порошкообразного взрывчатого вещества на основе измельченной пористой аммиачной селитры с плотностью 810 кг/м³, скоростью детонации заряда в оболочке 3700 м/с, критическим диаметром детонации 40 мм. Масса ВВ нижнего слоя - 22,4 кг, верхнего - 1,8 кг; средняя плотность - 1078 кг/м³, масса заряда - 24,2 кг. Общая длина патрона - 2,0 м. Высота слоя основного заряда ВВ составляет 15 диаметров заряда и в 7,5 раз превышает длину участка разгона детонации, равного двум диаметрам заряда - 0,24 м. Глубина скважины - 10 м. Длина колонки заряда ВВ 6 м (3 длинномерных патрона по 2 м каждый. Верхняя часть скважины заполняется забойкой из сыпучего инертного материала длиной 4 м. Средство инициирования - детонирующий шнур с 4-мя петлями на участке промежуточного детонатора. Внутрискважинная взрывная сеть выполнена тремя отрезками детонирующего шнура длиной соответственно 8,1 м от середины промежуточного детонатора для нижнего длинномерного патрона, 6,2 м - среднего и 4,3 м - верхнего.

Полезная модель обеспечивает заявленный технический эффект - повышение эффективности ведения взрывных работ за счет полноты детонации заряда путем формирования скважинных зарядов из длинномерных патронов.

Предлагаемые скважинные заряды были проверены при ведении взрывных работ в скважинах различной степени обводненности на карьерах с получением положительных результатов.

Источники информации:

1 Патент РФ №2308667

2 Патент РФ №2152586

3 Патент РФ №56993

Claims

1. Заряд взрывчатого вещества для заряжания обводненных скважин, включающий первичное средство инициирования, патронированный заряд в полимерной оболочке, состоящий из основного заряда и промежуточного детонатора, ВВ которого чувствительно к импульсу первичного средства инициирования и способно вызвать детонацию ВВ основного заряда, расположенных послойно и имеющих равные диаметры слоев взрывчатого вещества, отличающийся тем, что заряд выполнен из длинномерных патронов, состоящих из 1-3 промежуточных детонаторов из сыпучего порошкообразного взрывчатого вещества и 1-2 основных зарядов, высота слоя ВВ каждого из основных зарядов не превышает 20 диаметров заряда с длиной участка разгона детонации, равной 2-3 диаметрам заряда, подрыв каждого длинномерного патрона осуществляется самостоятельно по индивидуальной внутрискважинной взрывной линии; при этом скважинный заряд из длинномерных патронов, средняя плотность взрывчатых веществ которых меньше 1000 кг/м³, формируется с использованием высокоплотного балласта, закрепляемого на одном из торцов каждого длинномерного патрона.

2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что в качестве ВВ основного заряда длинномерного патрона используются гранулированные, эмульсионные, водосодержащие ВВ с разными плотностями и скоростями детонации, инициируемые от импульса ВВ промежуточного детонатора.

3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что промежуточный детонатор выполняется из сыпучего ВВ на основе измельченной пористой аммиачной селитры, содержащего в качестве компонентов жидкие и/или твердые порошкообразные горючие и/или порошкообразные ВВ.

4. Заряд по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала полимерной оболочки используется полиамидная одно- или многослойная пленка.

5. Заряд по п.1, отличающийся тем, что полиамидные рукава предварительно выдерживаются в воде полностью или только та часть рукава, которая подвергается клипсованию.

6. Заряд по п.1, отличающийся тем, что в качестве первичных средств инициирования используются детонирующие шнуры или неэлектрические детонаторы с ударно-волновой трубкой.

7. Заряд по п.1, отличающийся тем, что первичные средства инициирования размещаются на поверхности промежуточного детонатора.

8. Заряд по п.1, отличающийся тем, что длинномерные патроны могут размещаться в скважине попарно и соприкасаться между собой слоями промежуточного детонатора или основного заряда.

9. Заряд по п.1, отличающийся тем, что длинномерные патроны могут выполняться с двумя слоями ВВ промежуточного детонатора, разделенных двумя слоями ВВ основного заряда.

10. Заряд по п.1, отличающийся тем, что длинномерные патроны могут изготавливаться с двумя слоями ВВ основного заряда, разделенных слоем ВВ промежуточного детонатора.

11. Заряд по п.1, отличающийся тем, что длинномерные патроны могут изготавливаться с тремя слоями ВВ промежуточного детонатора, разделенных двумя слоями ВВ основного заряда.

12. Заряд по п.1, отличающийся тем, что оболочка длинномерных патронов выполняется из двух полиамидных рукавов разного диаметра, вставленных друг в друга.