UA149112U

UA149112U - METHOD OF FORMING A WELL CHARGE

Info

Publication number: UA149112U
Application number: UAU202101566U
Authority: UA
Inventors: Анатолій Леонідович Гапоненко; Костянтин Анатолійович Гапоненко; Євген Юрійович Бобров
Original assignee: Анатолій Леонідович Гапоненко
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-10-20

Abstract

Спосіб формування свердловинного заряду включає вибурювання свердловини, розміщення в свердловині засобів ініціювання і заповнення її порожнини аміачною селітрою, ізолювання свердловинного заряду забійкою. Визначають необхідне для свердловинного заряду кількість аміачної селітри, після чого в аміачну селітру вводять і рівномірно розподіляють наповнювач з подрібненого вуглецьводневовмісного полімеру в кількості 4-16 % від маси аміачної селітри, а після приготування вибухової суміші, в свердловині розташовують канальний ініціатор вибуху у вигляді оболонки ініціюючого детонаційного каналу і двох шашок-бойовиків. При цьому довжина ініціюючого детонаційного каналу відповідає висоті свердловинного заряду, а шашки-бойовики закріплюють в торцевих частинах ініціюючого детонаційного каналу, при цьому шашки-бойовики пов'язують з вибуховою мережею, а між собою - одна чи кілька нитками детонуючих шнурів, які прокладають через порожнину оболонки ініціюючого детонаційного каналу, а після розміщення канального ініціатора вибуху, порожнину свердловини заповнюють вибуховою речовиною і ізолюють набійкою з подрібненої гірської маси.The method of forming a well charge includes drilling a well, placing in the well means of initiating and filling its cavity with ammonium nitrate, isolating the well charge with a hammer. Determine the required amount of ammonium nitrate for the downhole charge, after which the ammonium nitrate is injected and evenly distributed filler of crushed hydrocarbon-containing polymer in the amount of 4-16% by weight of ammonium nitrate, and after preparation of the explosive mixture, in the well detonation channel and two checkers-fighters. The length of the initiating detonation channel corresponds to the height of the downhole charge, and the checkers are fixed in the end parts of the initiating detonation channel, while the checkers are connected to the explosive network, and between them - one or more threads of detonating cords that lay through the cavity shell of the initiating detonation channel, and after placing the channel initiator of the explosion, the cavity of the well is filled with explosive and insulated with a stamping of crushed rock mass.

Description

Корисна модель належить до гірничої справи і може бути використана для вибухової відбійки гірського масиву при відкритій розробці рудних і нерудних родовищ.The useful model belongs to the mining business and can be used for explosive rocking of a mountain massif in the open development of ore and non-ore deposits.

Корисна модель призначена для підвищення ефективності вибуху і, відповідно, регламентованого руйнування гірничих порід за рахунок зростання енергетичного потенціалу вибухової речовини, як таку використовують аміачну селітру.The useful model is designed to increase the efficiency of the explosion and, accordingly, the controlled destruction of mining rocks due to the increase in the energy potential of the explosive substance, as such, ammonium nitrate is used.

Відомий спосіб формування свердловинного заряду з двокомпонентної вибухової речовини - аміачної селітри і нафтопродукту, які регламентовано дозують в заданому співвідношенні, змішують і обробляють стисненим повітрям (АС СРСР Мо 1826695).There is a well-known method of forming a well charge from a two-component explosive substance - ammonium nitrate and petroleum product, which are regulated and dosed in a given ratio, mixed and treated with compressed air (AS USSR Mo 1826695).

Утвореною вибуховою речовиною заповнюють порожнину вибухової свердловини, розміщують засоби ініціювання, ізолюють вибухову речовину забійкою і здійснюють вибух для руйнування гірських порід.The formed explosive substance fills the cavity of the blast well, places the means of initiation, isolates the explosive substance with a hammer and carries out an explosion to destroy rocks.

Недоліками відомого способу є те, що приготування вибухової суміші пов'язане зі значними витратами, які призводять до збільшення собівартості буро-вибухових робіт, які виконуються при розробці корисних копалин.The disadvantages of the known method are that the preparation of the explosive mixture is associated with significant costs, which lead to an increase in the cost of drilling and blasting operations, which are performed during the development of minerals.

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 отримати необхідний регламентований продукт у сировині, яка перед обробкою має різні геометричні параметри і коливання параметрів фізико-механічних властивостей.The method requires special equipment that provides pneumatic processing of ammonium nitrate at different pressure levels to create cracking zones in nitrate granules. With such processing, it is difficult to obtain the necessary regulated product in raw materials, which before processing have different geometric parameters and fluctuations in the parameters of physical and mechanical properties.

Істотним недоліком відомого способу є те, що поверхнева обробка гранул аміачної селітри вуглеводневим паливом через його високу плинність призводить до стікання в нижню частину свердловини. В результаті, при тривалому проміжку часу між моментом заряджання свердловини і здійсненням масового вибуху, гранули аміачної селітри в верхній частині свердловинного заряду будуть позбавлені плівки з вуглеводневого палива, а нижня частина свердловинного заряду перенасичена вуглеводневим паливом. При високій тріщинуватості гірських порід є велика ймовірність повної втрати вуглеводневого палива через тріщини в нижній частині свердловини.A significant drawback of the known method is that the surface treatment of ammonium nitrate granules with hydrocarbon fuel due to its high fluidity leads to flow to the lower part of the well. As a result, with a long period of time between the moment of charging the well and the execution of the mass explosion, the ammonium nitrate granules in the upper part of the well charge will be deprived of a film of hydrocarbon fuel, and the lower part of the well charge will be saturated with hydrocarbon fuel. With high fissuring of rocks, there is a high probability of complete loss of hydrocarbon fuel due to cracks in the lower part of the well.

Відомий свердловинний заряд з використання вибухової речовини, утвореної шляхом завантаження в ємність порції гранульованої аміачної селітри, яка піддається сушінню нагрітимA well-known well charge from the use of an explosive substance formed by loading a portion of granular ammonium nitrate into a container, which is subjected to drying heated

Зо 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 здатність гранул і загальну поверхню контакту з дизпаливом. Після цього гранули селітри обприскують вуглеводневим паливом, перемішують і піддають впливу високимWith air supplied through a perforated bottom. Saltpeter is heated and dried. When saltpeter is heated, polymorphic transformation of its crystals occurs, and the volume of granules increases by 8 95. Accordingly, many small dry pores and cracks are formed in them, which increases the absorbent capacity of granules and the total surface of contact with diesel fuel. After that, the saltpeter granules are sprayed with hydrocarbon fuel, mixed and exposed to high

З5 тиском повітря, при якому відбувається додаткове проникнення вуглеводневого палива в гранули аміачної селітри. Після обробки стисненим повітрям отримана вибухова суміш вивантажується з ємності (Патент України Мо 33544 на винахід).With 5 air pressure, at which additional penetration of hydrocarbon fuel into ammonium nitrate granules occurs. After processing with compressed air, the resulting explosive mixture is discharged from the container (Patent of Ukraine No. 33544 for the invention).

Утвореною вибуховою речовиною заповнюють порожнини вибухових свердловин, розміщують засоби ініціювання, ізолюють вибухову речовину забійкою і здійснюють вибух для руйнування гірських порід.The cavities of the explosive wells are filled with the explosive substance formed, the means of initiation are placed, the explosive substance is isolated with a hammer and an explosion is carried out to destroy the rocks.

Недоліком відомого способу приготування вибухової суміші є те, що створення рівних за параметрами тріщин в гранулах складно забезпечити з огляду на те, що вони мають різні геометричні параметри і коливання фізико-механічних властивостей.The disadvantage of the known method of preparing the explosive mixture is that it is difficult to ensure the creation of cracks in granules with equal parameters, given that they have different geometric parameters and fluctuations in physical and mechanical properties.

Для підготовки гранул для формування на їх поверхні системи тріщин необхідний тривалий процес, пов'язаний з використанням різного роду спеціального обладнання, яке забезпечує завантаження аміачної селітри в ємність, нагрівання повітря і подачу його в ємність, забезпечення високого тиску в герметичній ємності, обробку гранул вуглеводневим паливом, охолодження гранул селітри та її подальшу вивантаження з герметичній ємності.To prepare granules for the formation of a system of cracks on their surface, a long process is required, associated with the use of various types of special equipment, which provides loading of ammonium nitrate into the container, heating of air and its supply into the container, provision of high pressure in a sealed container, treatment of granules with hydrocarbon with fuel, cooling of saltpeter granules and its further unloading from a hermetic container.

Істотним недоліком відомого способу є те, що, незважаючи на те, що гранули селітри мають утворені тріщини, це не рятує від того, що істотна частина вуглеводневого палива втрачається через переміщення в нижню частину свердловини і, при наявності тріщин в гірському масиві, видаляється зі свердловини по дією сил гравітації.A significant disadvantage of the known method is that, despite the fact that the saltpeter granules have formed cracks, this does not save from the fact that a significant part of the hydrocarbon fuel is lost due to movement to the lower part of the well and, in the presence of cracks in the rock mass, is removed from the well by the action of gravity.

Задачею корисної моделі є удосконалення способу формування свердловинного заряду за рахунок: - використання у вибуховій речовині складається з аміачної селітри рівномірно розподіленого наповнювача у вигляді подрібненого вуглецьводневовсного полімеру в кількості 4-16 95 від маси аміачної селітри; розміщення у вибуховій речовині з полімерним вуглецьводневовмісним компонентом канального ініціатора вибуху у вигляді оболонки ініціюючого детонаційного каналу, всередині якої розташовують одну або декілька ниток детонуючих шнурів до яких з торцевих частин оболонки детонаційного каналу закріплюють шашки-бойовики.The purpose of the useful model is to improve the method of forming a well charge due to: - the use of an explosive consisting of ammonium nitrate evenly distributed filler in the form of a crushed carbon-hydrogen polymer in the amount of 4-16 95 from the mass of ammonium nitrate; placement in an explosive substance with a polymer hydrocarbon-containing component of the channel initiator of the explosion in the form of a shell of the initiating detonation channel, inside which one or more threads of detonating cords are placed, to which warheads are attached from the end parts of the shell of the detonation channel.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб формування свердловинного заряду включає вибурювання свердловини, розміщення в свердловині засобів ініціювання і заповнення її порожнини аміачною селітрою, ізолювання свердловинного заряду забійкою.The task is solved due to the fact that the method of forming a well charge includes drilling a well, placing means of initiation in the well and filling its cavity with ammonium nitrate, isolating the well charge with a hammer.

Згідно корисної моделі, визначають необхідну для свердловинного заряду кількість аміачної селітри. У аміачну селітру вводять і рівномірно розподіляють наповнювач з подрібненого вуглецьводневовмісного полімеру в кількості 4-16 905 від маси аміачної селітри. Після приготування вибухової суміші, в свердловину завадять канальний ініціатор вибуху у вигляді оболонки ініціюючого детонаційного каналу і двох шашок-бойовиків. Довжина ініціюючого детонаційного каналу відповідає висоті свердловинного заряду, а шашки-бойовики закріплюють в торцевих частин ініціюючого детонаційного каналу. Шашки-бойовики пов'язують з вибуховою мережею, а між собою - одна чи кілька нитками детонуючих шнурів, які прокладають всередині порожнини оболонки ініціюючого детонаційного каналу. Після розміщення канального ініціатора вибуху, порожнину свердловини заповнюють вибуховою речовиною і ізолюють забійкою з подрібненої гірської маси.According to the useful model, the amount of ammonium nitrate required for the well charge is determined. A filler made of crushed carbon-hydrogen-containing polymer in the amount of 4-16,905 by mass of ammonium nitrate is introduced into the ammonium nitrate and evenly distributed. After preparing the explosive mixture, a channel initiator of the explosion in the form of a casing of the initiating detonation channel and two checkers will be inserted into the well. The length of the initiating detonation channel corresponds to the height of the well charge, and warheads are fixed in the end parts of the initiating detonation channel. Checkers-fighters are connected to the explosive network, and between themselves - with one or more threads of detonating cords, which are laid inside the cavity of the shell of the initiating detonation channel. After placement of the channel explosion initiator, the borehole cavity is filled with an explosive substance and isolated with a mortise made of crushed rock mass.

Для здійснення вибуху при наявності обводнених свердловин, заряд вибухової речовини з аміачної селітри і подрібненого вуглецьводневовмісного полімеру, разом з канальним ініціатором вибуху, поміщають в мембранну полімерну оболонку, попередньо розміщену в порожнині свердловиниTo carry out an explosion in the presence of watered wells, an explosive charge of ammonium nitrate and crushed carbon-hydrogen-containing polymer, together with a channel explosion initiator, is placed in a membrane polymer shell, previously placed in the cavity of the well

Технічний результат від використання корисної моделі полягає в тому, що: - забезпечується підвищення енергетичних показників вибухової речовини на основі аміачної селітри; - для формування свердловинного заряду немає необхідності у використанні складного технологічного обладнання; - незалежно від проміжку часу, від формування свердловинного заряду до виконання масового вибуху, вуглецьводневовмісний наповнювач у вигляді подрібненого полімеру не стікає в нижню частину свердловини, тим самим забезпечується проектний енергетичний вплив вибуху на гірський масив по всій довжині вибуховий свердловини;The technical result of using a useful model is that: - an increase in the energy indicators of an explosive substance based on ammonium nitrate is ensured; - there is no need to use complex technological equipment for the formation of a well charge; - regardless of the time interval, from the formation of the well charge to the execution of the mass explosion, the hydrocarbon-containing filler in the form of a crushed polymer does not flow into the lower part of the well, thereby ensuring the design energy impact of the explosion on the rock massif along the entire length of the blast well;

Зо - бформований свердловинний заряд не збільшує собівартість буровибухових робіт і, відповідно, не впливає на вартісні показники готового товарного продукту; - свердловинний заряд забезпечує якісне дроблення міцних і дуже міцних порід при мінімальному об'ємі негабариту; застосовуваний наповнювач з подрібненого полімерного вуглецьводневовмісного матеріалу дозволяє забезпечити високі енергетичні характеристики масового вибуху при відкритій розробці родовища корисних копалин; - свердловинний заряд може бути реалізований стосовно будь-яких діаметрів свердловин, які застосовуються на відкритих гірничих роботах.The preformed well charge does not increase the cost of drilling and blasting operations and, accordingly, does not affect the value of the finished product; - the well charge provides high-quality crushing of strong and very strong rocks with a minimum volume of oversize; the used filler made of crushed polymeric hydrocarbon-containing material allows to ensure high energy characteristics of a mass explosion during open mining of a mineral deposit; - the well charge can be implemented in relation to any diameters of wells that are used in open mining operations.

Спосіб реалізується таким чином.The method is implemented as follows.

На блоці, який відпрацьовується згідно з паспортом буро-вибухових робіт, здійснюють буріння свердловин.Wells are being drilled on the block, which is being developed according to the drilling and blasting passport.

Перед заряджанням свердловин визначають кількість вибухової речовини необхідного для заряджання свердловини. Як вибухову речовину використовують гранульовану аміачну селітру.Before charging the wells, the amount of explosive required for charging the well is determined. Granular ammonium nitrate is used as an explosive.

Дослідженнями встановлено, що при взаємодії вибухової речовини З вуглецьводневовмісним наповнювачем, наприклад, подрібненим пластичним полімерним матеріалом, що знаходиться в свердловині, підвищується енергетична ефективність вибуху.Research has established that when an explosive substance interacts with a hydrocarbon-containing filler, for example, crushed plastic polymer material located in a well, the energy efficiency of the explosion increases.

Відомі аналоги, в яких описані спроби утримання рідкого вуглецьводневовмісного наповнювача в тілі заряду вибухової речовини з гранульованої аміачної селітри. Відомі способи недостатньо ефективні і не вирішують проблему підвищення ефективності вибуху свердловинного заряду.There are known analogues in which attempts to contain a liquid hydrocarbon-containing filler in the body of an explosive charge made of granular ammonium nitrate are described. The known methods are not efficient enough and do not solve the problem of increasing the efficiency of the well charge explosion.

У запропонованій корисні моделі, вибухову речовину отримують шляхом механічного змішування і рівномірного розподілу гранульованої аміачної селітри і подрібненого вуглецьводневовмісного полімерного матеріалу. Механічне змішування твердих частинок аміачної селітри і полімерного наповнювача забезпечує рівномірний розподіл часток між собою.In the proposed useful model, the explosive substance is obtained by mechanical mixing and uniform distribution of granular ammonium nitrate and crushed hydrocarbon-containing polymer material. Mechanical mixing of solid particles of ammonium nitrate and polymer filler ensures uniform distribution of particles among themselves.

Дослідження показали, що як вуглецьводневовмісний полімерний матеріал можуть використовуватися відомі подрібнені полімерні матеріали: поліпропілен, поліетилен, поліпропілен, полівінілацетат полівінілхлорид, поліолефіни, полістирол і т.д.Studies have shown that well-known crushed polymer materials can be used as a hydrocarbon-containing polymer material: polypropylene, polyethylene, polypropylene, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyolefins, polystyrene, etc.

Дослідження і проведені експерименти показали, що стосовно до свердловинних зарядів, які застосовуються для обвалення гірських порід, при видобутку корисних копалин, найбільш оптимальним є наявність наповнювача з вуглецьводневовмісного полімерного матеріалу в кількості 4-16 95 від маси аміачної селітри.Research and conducted experiments have shown that in relation to well charges, which are used for collapsing rocks during mineral extraction, the most optimal is the presence of a filler made of hydrocarbon-containing polymer material in the amount of 4-16 95 by weight of ammonium nitrate.

Зменшення кількість наповнювача з вуглецьводневовмісного полімерного матеріалу менше 495 не приводить до приросту енергетичних показників вибуху, а збільшення вуглецьводневовмісного полімерного матеріалу більше 1695 призводить до флегматизації вибуху і погіршує показники дроблення гірських порід.A decrease in the amount of carbon-hydrogen-containing polymeric material filler less than 495 does not lead to an increase in the energy indicators of the explosion, and an increase in the carbon-hydrogen-containing polymeric material more than 1695 leads to phlegmatization of the explosion and worsens the indicators of rock crushing.

Перед зарядкою вибухових свердловин на блоці монтують канальний ініціатор вибуху свердловинних зарядів. Для цього вибирають оболонку ініціюючого детонаційного каналу заданої довжини, яку виконують з полімерного матеріалу. Як правило, для повноцінного ініціювання вибухової речовини довжину ініціюючого детонаційного каналу (оболонки) вибирають рівній висоті колонки вибухової речовини в свердловині. До торцевих частин ініціюючого детонаційного каналу закріплюють шашки-бойовики. Шашки-бойовики пов'язують з вибуховою мережею на блоці, а між собою пов'язують однією або декількома нитками детонуючих шнурів. Кількість детонуючих шнурів, які пов'язують шашки-бойовики залежить від щільності зарядки вибухової речовини і необхідних енергетичних показників вибуху. Нитки детонуючих шнурів розташовують всередині оболонку ініціюючого детонаційного каналу.Before charging explosive wells, a channel initiator of the explosion of well charges is mounted on the block. To do this, select the shell of the initiating detonation channel of a given length, which is made of polymer material. As a rule, for full-fledged initiation of the explosive substance, the length of the initiating detonation channel (shell) is chosen equal to the height of the column of the explosive substance in the well. Combat checkers are attached to the end parts of the initiating detonation channel. Combat checkers are connected to the explosive network on the block, and connected to each other with one or several strands of detonating cords. The number of detonating cords connecting warheads depends on the charge density of the explosive substance and the required energy indicators of the explosion. Threads of detonating cords are placed inside the shell of the initiating detonation channel.

Після монтажу канального ініціатора вибуху, його разом шашками-бойовиками опускають в свердловину на блоці, який готується до масового вибуху. Порожнину свердловини заповнюють вибуховою речовиною і ізолюють забійкою з подрібненої гірничої маси.After the installation of the channel explosion initiator, it is lowered together with checkers-fighters into the well on the block, which is being prepared for a mass explosion. The cavity of the well is filled with an explosive substance and isolated with a hammer made of crushed mining mass.

При виробництві масового вибуху, ініціюється детонуючий шнур між верхньою і нижньою шашками-бойовиками. За рахунок цього у вибуховій речовині утворюється вільний детонаційний канал, а при ініціюванні шашок-бойовиків формується фронт високотемпературної плазми, який переміщається зустрічно уздовж осі детонаційного каналу і ініціює вибухову речовину одночасно по всій висоті заряду.When producing a mass explosion, a detonating cord is initiated between the upper and lower warheads. Due to this, a free detonation channel is formed in the explosive substance, and when the warheads are initiated, a front of high-temperature plasma is formed, which moves oppositely along the axis of the detonation channel and initiates the explosive substance simultaneously along the entire height of the charge.

Під час вибуху аміачна селітра взаємодіє з полімерним наповнювачем, тим самим збільшуючи температуру горіння вибухової речовини і збільшуючи об'єм газів руйнівно впливають на гірський масив.During the explosion, ammonium nitrate interacts with the polymer filler, thereby increasing the combustion temperature of the explosive substance and increasing the volume of gases that have a destructive effect on the rock massif.

Дослідження показали, що при заряджанні обводнених вибухових свердловин велика ймовірність розчинення аміачної селітри. Для попередження розчинення аміачної селітри їїStudies have shown that there is a high probability of dissolution of ammonium nitrate when charging watered explosive wells. To prevent the dissolution of ammonium nitrate

Зо розміщують в оболонці з полімерної мембрани, яку попередньо поміщають в порожнині свердловини.Zo is placed in a shell made of a polymer membrane, which is previously placed in the cavity of the well.

Основною вимогою до властивостей оболонки з полімерної мембрани є її здатність пропускати молекули повітря і не пропускати молекули води. Така мембрана дозволяє запобігти вимиванню вибухової речовини зі свердловини і ліквідувати можливість утворення повітряних пробок при подачі вибухової речовини в оболонку, розміщену в свердловині. Виготовлення подібної мембрани може здійснюватись шляхом формування отворів регламентованого діаметру шляхом проколювання полотна заданої площини або пропалювання вказаних отворів за допомогою лазерного випромінювання або іншого термічного впливу.The main requirement for the properties of a polymer membrane shell is its ability to pass air molecules and not pass water molecules. Such a membrane makes it possible to prevent the explosive substance from being washed out of the well and to eliminate the possibility of the formation of air jams when the explosive substance is fed into the casing placed in the well. The production of such a membrane can be carried out by forming holes of a regulated diameter by piercing the canvas of a given plane or burning the specified holes with the help of laser radiation or other thermal effects.

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.Studies have shown the high efficiency of the method, the implementation of which, in the open development of ore and non-ore minerals, ensures high quality crushing of ore and rock masses of a wide range of physical and mechanical properties.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The method of forming a well charge, which includes drilling a well, placing means of initiation in the well and filling its cavity with ammonium nitrate, isolating the well charge with a hammer, which is distinguished by the fact that the amount of ammonium nitrate required for the well charge is determined, after which the ammonium nitrate is introduced and evenly distribute the filler from the crushed hydrocarbon-containing polymer in the amount of 4-16 95 by mass of ammonium nitrate, and after preparing the explosive mixture, place the channel explosion initiator in the well in the form of a shell of the initiating detonation channel and two warheads, while the length of the initiating detonation channel corresponds to the height of a well charge, and the warheads are fixed in the end parts of the initiating detonation channel, while the warheads are connected to the explosive network, and between them - with one or more threads of detonating cords, which are laid through the cavity of the shell of the initiating detonation of the channel, and after placing the channel explosion initiator, the well cavity is filled with an explosive substance and isolated with a stuffing made of crushed rock mass.

2. The method according to claim 1, which differs in that the charge of an explosive substance made of ammonium nitrate and crushed hydrocarbon-containing polymer, together with the channel initiator of the explosion, is placed in a membrane polymer shell previously placed in the well cavity.