UA127563C2 - Спосіб формування свердловинного заряду - Google Patents

Abstract

Винахід належить до гірської справи і може бути використаний для вибухового обвалення гірського масиву при відкритій розробці рудих і нерудних родовищ. Згідно зі способом визначають необхідну для свердловинного заряду кількість аміачної селітри. З розрахунку розміщення у свердловинному заряді вуглеводневого палива в кількості 5-15 % від маси аміачної селітри визначають пористість вибраних незв'язаних органічних або мінеральних часток, за які використовують деревну стружку, тирсу, подрібнені відходи деревини, концентрат металевих руд або їх суміш, і визначають їх необхідну кількість, виходячи з насичення їх вуглеводневим паливом в кількості 5-15 % від маси вибухової речовини. Вуглеводневим паливом насичують встановлену масу вибраних пористих органічних або мінеральних часток і рівномірно їх розподіляють у вибуховій речовині, яку розміщують в порожнині свердловини із засобами ініціації. Спосіб забезпечує високу якість дроблення рудного і порідного масиву широкого діапазону фізико-механічних властивостей.

Description

Винахід належить до гірничої справи і може бути використаний для вибухового обвалення гірського масиву при відкритій розробці рудих і нерудних родовищ.

Винахід призначений для підвищення ефективності вибуху і, відповідно, регламентованого руйнування за рахунок росту енергетичного потенціалу вибухової речовини, за яку використовується аміачна селітра.

Відомий спосіб виготовлення двокомпонентних вибухових речовин з аміачної селітри і нафтопродукту, наприклад вуглеводневого палива, який включає дозування компонентів в заданому співвідношенні, змішування їх і наступну обробку стислим повітрям (АС СРСР Мо 1826695).

Недоліками відомого способу є те, що приготування вибухової суміші пов'язано зі значними витратам, які призводять до збільшення собівартості буровибухових робіт, що виконуються при розробці корисних копалини.

Спосіб вимагає спеціального устаткування, що забезпечує пневматичну обробку аміачної селітри при різних рівнях тиску, для створення зон тріщинуватості в гранулах селітри.

При такій обробці складно отримувати регламентований продукт при обробці сировини, що має різні геометричні параметри і коливання параметрів фізико-механічних властивостей.

Істотним недоліком відомого способу є те, що поверхнева обробка гранул аміачної селітри вуглеводневим паливом через його високу плинність, призводить до стікання вуглеводневого палива в нижню частину свердловини. В результаті при тривалому проміжку часу між зарядкою свердловини і виробництвом масового вибуху гранули аміачної селітри у верхній частині свердловинного заряду позбавлені плівки з вуглеводневого палива, а нижня частина свердловинного заряду перенасичена вуглеводневим паливом. При високій тріщинуватості гірських порід велика вірогідність повної втрати вуглеводневого палива через тріщини в нижній частині свердловини.

Відомий спосіб утворення вибухової речовини, відповідно до якого в ємність завантажується порція гранульованої аміачної селітри, яка піддається сушці нагрітим повітрям, яке подається через перфороване днище. Селітра нагрівається і сушиться. При нагріванні селітри відбувається поліморфне перетворення її кристалів і об'єм гранул збільшується на 8 95.

Відповідно в них утворюється багато дрібних сухих пор і тріщин, що збільшує вбираючу

Зо здатність гранул і загальну поверхню контакту з вуглеводневим паливом. Після цього гранули селітри обприскують вуглеводневим паливом і перемішують і піддають дії високого тиску повітря, при якому, на думку винахідників, відбувається додаткове проникнення вуглеводневого палива в гранули аміачної селітри. Після обробки стиснутим повітрям отримана вибухова суміш вивантажується з ємності (Патент України Мо 33544 на винахід).

Недоліком відомого способу приготування вибухової суміші є те, що створення рівних по параметрах тріщин в гранулах складно забезпечити з причини того, що вони мають різні геометричні параметри і коливання фізико-механічних властивостей.

Для підготовки гранул для утворення на їх поверхні системи тріщин потрібний тривалий процес, пов'язаний з використанням різного роду спеціального устаткування, що забезпечує завантаження аміачної селітри в ємність, нагрів повітря і подачу його в ємність, забезпечення високого тиску в герметичній посудині, обробку гранул вуглеводневим паливом, охолодження гранул селітри і її наступне вивантаження з герметичної ємності.

Відомий спосіб характеризується високим рівнем циклічності робіт. Об'єм суміші, що одноразово готується, обмежується об'ємом ємності, в якій здійснюється її приготування.

Усе це негативно позначається на собівартості створеної вибухової речовини і собівартості видобування корисної копалини.

Істотним недоліком відомого способу є те, що не дивлячись на те, що гранули селітри мають утворені тріщини, це не рятує від того, що суттєва частина вуглеводневого палива втрачається через те, що переміщається в нижню частину свердловини і за наявності тріщин в гірському масиві видаляється зі свердловини по дією сил гравітації.

Найбільш близьким рішенням, вибраним як найближчий аналог, є спосіб формування свердловинного заряду, при якому у свердловину опускають шланговий заряд, який складається з гранульованої аміачної селітри, міжгранульний простір якої заповнений горючим вуглеводневим паливом. До шлангового заряду прикріплений проміжний детонатор з детонуючим шнуром.

Після розміщення шлангового заряду свердловина заповнюється до проєктного рівня гранульованою аміачною селітрою. У початковий момент вибуху вуглеводневе паливо змішується з гранулами аміачної селітри для забезпечення прогнозованих енергетичних показників вибуху (Патент Росії Мо 2084816 на винахід).

Недоліком відомого способу є те, що між часом утворення свердловинного заряду і виробництвом масового вибуху значний проміжок часу. За цей час вуглеводневе паливо, що знаходиться в міжгранульному просторі стікає в нижню частину свердловини і втрачається в тріщинах гірського масиву. При герметизації шлангового заряду стікання вуглеводневого палива не відбувається, але при вибуху не досягається рівномірного змішування з аміачною селітрою, оскільки вуглеводневе паливо знаходиться в обмеженому просторі патрубка.

При реалізації відомого способу не забезпечується рівномірний розподіл енергетичної дії вибуху на гірський масив.

Завданням винаходу є удосконалення способу формування свердловинного заряду за рахунок: - визначення необхідної кількості вуглеводневого палива для розміщення у свердловинному заряді з розрахунку 5-15 95 від маси аміачної селітри; - вибору і використання доступних пористих незв'язаних органічних або мінеральних часток у вигляді деревної стружки, тирси, подрібнених відходів деревини, концентрату металевих руд або їх суміші за критерієм вбирання ними в пори вуглеводневого палива; - визначення необхідної кількості пористих органічних або мінеральних часток, виходячи з насичення ними вуглеводневого палива в кількості 5-15 95 від маси вибухової речовини; - рівномірного розподілу маси пористих органічних або мінеральних часток, або їх суміші у вибуховій речовині; - розміщення у мембранній полімерній оболонці суміші вибухової речовини з пористими мінеральними або органічними частками, просоченими вуглеводневим паливом.

Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що спосіб формування свердловинного заряду включає вибурювання свердловини, розміщення у свердловині засобів ініціації і заповнення її порожнини аміачною селітрою, ізолювання свердловинного заряду забивкою.

Згідно з винаходом, визначають необхідну для свердловинного заряду кількість аміачної селітри. З розрахунку розміщення у свердловинному заряді вуглеводневого палива в кількості 5-15 95 від маси аміачної селітри, визначають пористість вибраних незв'язаних органічних або мінеральних часток.

Як органічні або мінеральні частки використовують деревну стружку, тирсу, подрібнені

Зо відходи деревини, концентрат металевих руд або їх суміш.

Визначають необхідну кількість органічних або мінеральних часток, виходячи з насичення їх вуглеводневим паливом в кількості 5-15 95 від маси вибухової речовини.

Вуглеводневим паливом насичують встановлену масу вибраних пористих органічних або мінеральних часток і рівномірно їх розподіляють у вибуховій речовині, яку розміщують в порожнині свердловини із засобами ініціації.

Для попередження вимивання вуглеводневого палива і розчинення аміачної селітри у свердловинах, що обводнюються, а також спливання компонентів заряду вибухової речовини, щільність яких менше щільності води, утворюють суміш органічних і мінеральних часток і визначають її необхідну кількість, виходячи з насичення нею вуглеводневого палива в кількості 5-15 95 від маси вибухової речовини. Вуглеводневим паливом насичують суміш органічних і мінеральних часток і рівномірно її розподіляють у вибуховій речовині. Аміачну селітру з сумішшю органічних і мінеральних часток, а також із засобами ініціації, поміщають в мембранну полімерну оболонку, виконану з можливістю пропускання молекул повітря і затримання молекул води, при цьому мембранну полімерну оболонку заздалегідь розміщають в порожнині свердловини.

Для підвищення ефективності вибуху як мінеральні частки використовують залізорудні окатиші.

Технічний результат від використання винаходу полягає в тому, що: - забезпечується підвищення енергетичних показників вибухової речовини на основі аміачної селітри; - для формування свердловинного заряду немає необхідності у використанні складного технологічного устаткування; - незалежно від проміжку часу від формування свердловинного заряду до виконання масового вибуху вуглеводневе паливо, наприклад дизельне паливо, та інші нафтопродукті, знаходячись в порах органічних або мінеральних часток у вигляді деревної стружки, тирси, подрібнених відходів деревини, концентрату металевих руд або їх суміші, не стікає в нижню частину свердловини, тим самим забезпечується проєктна енергетична дія вибуху на гірський масив; - сформований свердловинний заряд не збільшує собівартість буровибухових робіт і, 60 відповідно, не впливає на вартісні показники товарного продукту;

- свердловинний заряд забезпечує якісне дроблення міцних і особливоміцних порід при мінімальному об'ємі негабариту; - наповнювач з органічних або мінеральних часток у вигляді деревної стружки, тирси, подрібнених відходів деревини, концентрату металевих руд або їх суміші, дозволяє забезпечити високі енергетичні характеристики масового вибуху при відкритій розробці родовищ корисних копалин; - свердловинний заряд може бути ефективно реалізований в обводнених свердловинах за рахунок того, що у складі наповнювача вибухової речовини використовується концентрат металевих руд, а також за рахунок того, що свердловинний заряд поміщають в оболонку з полімерної мембрани, яка пропускаючи молекули повітря не пропускає молекули води - свердловинний заряд може бути реалізований стосовно будь-яких діаметрів свердловин, які використовуються на відкритих гірських роботах.

Спосіб реалізується таким чином:

На блоці, що відпрацьовується, згідно з паспортом буро-вибухових робіт, здійснюють буріння свердловин.

Перед заряджанням свердловин визначають кількість вибухової речовини необхідної для заряджання свердловини. Як вибухову речовину використовують гранульовану аміачну селітру

Дослідженнями встановлено, що при взаємодії вибухової речовини з вуглеводневим паливом, наприклад дизельним паливом, що знаходиться у свердловині, підвищується енергетична ефективність вибуху. Проблема використання вуглеводневого палива полягає в тому, що воно, маючи високу плинність і проникаючу здатність, стікає у нижню частину свердловини, навіть при невеликому проміжку часу між заряджанням свердловини і виробництвом вибуху.

Відомі технічні рішення, в яких описані спроби утримання вуглеводневого палива на поверхні гранул селітри, недостатньо ефективні і не вирішують проблему підвищення ефективності вибуху свердловинного заряду.

Встановлено, що застосування як пористого наповнювача деревного борошна недоцільно за економічними і технологічними показниками. Застосування деревного борошна збільшує собівартість вибухових робіт з необхідності виконання робіт по її виробництву. Крім того,

Зо деревне борошно, маючи специфічні властивості абсорбції, грудкується при насиченні її вуглеводневим паливом, що ускладнює процес її рівномірного розподілу між гранулами аміачної селітри. Це негативно позначається на якості вибуху і, відповідно, на регламентованому дробленні гірських порід.

Дослідження показали, що у необхідній кількості вуглеводневе паливо може знаходитися у свердловинному заряді при просоченні його в пористе середовище. Результати досліджень показали, що як пористий матеріал може використовуватися органічний або мінеральний матеріал у вигляді деревної стружки, тирси, подрібнених відходів деревини, концентрату металевих руд або їх суміші.

Вибраний пористий матеріал визначають на здатність поглинання вуглеводневого палива, кількість якого має бути у свердловинному заряді і складати 5-15 95 від маси вибухової речовини.

Дослідження і дослідно-промислові випробування показали, що при зменшенні кількості вуглеводневого палива менше 595 не забезпечується повнота використання енергетичних можливостей вибухової речовини. При збільшенні вуглеводневого палива більше 15 965 не забезпечується приріст енергетичних показників вибуху і підвищується собівартість вибухових робіт.

Після визначення виду пористого матеріалу його необхідну масу насичують вуглеводневим паливом до моменту поглинання необхідної його кількості.

Після насичення пористим матеріалом вуглеводневого палива його змішують з аміачною селітрою за допомогою змішувача. Це забезпечує рівномірний розподіл пористих часток між гранулами аміачної селітри.

Приготовану суміш разом із засобами ініціації розміщують у свердловині і ізолюють гаткою з подрібненою горою маси.

При здійснені вибуху аміачна селітра детонує і взаємодіє з вуглеводневим паливом, що знаходиться в частках пористого матеріалу, тим самим збільшуючи температуру горіння і збільшуючи об'єм газів що руйнуючи впливають на гірський масив.

Дослідження показали, що при заряджанні вибухових свердловин, що обводнені, велика вірогідність розчинення аміачної селітри і вимивання вуглеводневого палива, а також спливання компонентів заряду вибухової речовини, щільність яких менше щільності води.

Для попередження втрати вибухової речовини утворюють суміш органічних і мінеральних часток. Як мінеральні частки використовують концентрат металевих руд, що має значну щільність. Як органічні частки використовують деревну стружку, тирсу, подрібнені відходи деревини.

Суміш вибухової речовини з утвореним наповнювачем повинна мати негативну плавучість, при цьому визначають необхідну кількість наповнювача, виходячи 3 насичення ним вуглеводневого палива в кількості 5-15 95 від маси вибухової речовини.

Вуглеводневим паливом насичують масу органічних і мінеральних часток і рівномірно розподіляють цю масу у вибуховій речовині. Утворену вибухову суміш із засобами ініціації розміщують в оболонці з полімерної мембрани, яку заздалегідь поміщають в порожнини свердловини.

Основною вимогою до властивостей оболонки з полімерної мембрани являється її здатність пропускати молекули повітря і не пропускати молекули води. Така мембрана дозволяє запобігти вимиванню вибухової речовини зі свердловини і ліквідовувати можливість утворення повітряних пробок при подачі вибухової речовини в оболонку, розміщену у свердловині.

Було встановлено, що підвищення ефективності вибуху може буде досягнуто за рахунок використання як мінеральних часток залізорудних окатишів. Ця ефективність досягається за рахунок того, що дрібнодисперсні частинки залізорудного концентрату, що входять до складу окатишів підсилюють енергетику вибуху, а самі окатиші з причини високої пористості всмоктують значну кількість вуглеводневого палива.

Дослідження показали високу ефективність способу, реалізація якого при відкритій розробці рудних і нерудних корисних копалин забезпечує високу якість дроблення рудного і породного масиву широкого діапазону фізико-механічних властивостей.

Claims (3)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб формування свердловинного заряду, що включає вибурювання свердловини, розміщення у свердловині засобів ініціації і заповнення її порожнини аміачною селітрою, ізолювання свердловинного заряду забивкою, який відрізняється тим, що визначають Зо необхідну для свердловинного заряду кількість аміачної селітри, після чого з розрахунку розміщення у свердловинному заряді вуглеводневого палива в кількості 5-15 9о від маси аміачної селітри визначають пористість вибраних незв'язаних органічних або мінеральних часток, за які використовують деревну стружку, тирсу, подрібнені відходи деревини, концентрат металевих руд або їх суміш, і визначають їх необхідну кількість, виходячи з насичення їх вуглеводневим паливом в кількості 5-15 95 від маси вибухової речовини, після чого вуглеводневим паливом насичують встановлену масу вибраних пористих органічних або мінеральних часток і рівномірно їх розподіляють у вибуховій речовині, яку розміщують в порожнині свердловини із засобами ініціації.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що змішують вибрані органічні і мінеральні частки і визначають їх необхідну кількість, виходячи з насичення їх вуглеводневим паливом в кількості 5-15 95 від маси вибухової речовини, після чого вуглеводневим паливом насичують утворену суміш органічних і мінеральних часток і рівномірно її розподіляють у вибуховій речовині, яку разом із засобами ініціації поміщають в мембранну полімерну оболонку, поміщену в порожнини свердловини.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як мінеральні частки використовують залізорудні окатиші.