UA154949U - Комбінована забивка свердловинного заряда - Google Patents

Abstract

Комбінована забивка свердловинного заряду включає гідрозабивку в свердловині, ємність з вибуховою речовиною, заряд ініціювання підриву, забивку, ланцюг ініціювання підриву. Ланцюг ініціювання підриву проходить через частину забивки, що знаходиться над ємністю з вибуховою речовиною, і підключений до заряду ініціювання підриву. При цьому гідрозабивка, яка складається з суспензії хемосорбенту, розміщується між стінкою свердловини та ємністю з вибуховою речовиною. Ємність виконана з гідроізоляційного матеріалу і має діаметр, менший за діаметр свердловини, та розміщена по її осі. Заряд ініціювання підриву розміщений в ємності з вибуховою речовиною.

Description

Корисна модель належить до гірничо-видобувної промисловості, зокрема стосується засобів дроблення гірського масиву і може бути використана для нормалізації стану атмосферного повітря та локалізації пилу при відкритому способі розробки родовищ корисних копалин із застосуванням вибухової відбійки гірських порід, що включає створення над робочим майданчиком уступу рідинних завіс.

Відома конструкція комбінованої гідрозабивки вибухової свердловини, що включає забивку шпура, додатковий пиж, заряд вибухової речовини, водонаповнену ампулу та замикаючий пиж.

Виконання гідрозабивки включає розміщення по рядах над гирлом свердловин поліетиленових рукавів діаметром 900 мм, а також усередину свердловини. Наповнення рукава піною здійснюється за допомогою піногенератора, оснащеного гідронасосом, висота шару піни в укладеному рукаві становить 200-230 мм. Кожну ємність підривають спеціальним зарядом за кілька мілісекунд раніше основного заряду. При витраті піни 0,001-0,0015 мз/м3 гірської маси концентрація пилу в пилогазовій хмарі скорочується на 20-30 95, а кількість окислів азоту зменшується в 1,5-2 рази.

Недоліком пристрою є низька ефективність зрошення пилогазової хмари та відсутня можливість нейтралізації шкідливих газів при вибуховому руйнуванні масиву гірських порід, а також високі трудовитрати Г11.

Найбільш близьким з аналогів є комбінована забивка свердловинного заряду, що включає внутрішню гідрозабивку в свердловині над зарядом вибухових речовин і зовнішню гідрозабивку над гирлом свердловини у вигляді ємностей, нитки детонуючого шнура, причому ємність внутрішньої гідрозабивки виконана висотою не менше внутрішньої інертної забивки, при цьому ємність з двох сторін обмежена шарами однакової висоти м'якого щільного матеріалу, наприклад глини, а нижня частина інертної забивки зі змоченого сипучого матеріалу, наприклад щебеню, виконана висотою в 4-6 разів більше висоти верхньої частини інертної забивки, причому ємність зовнішньої гідрозабивки виконана висотою 3-4 і діаметром 7-8 діаметрів свердловини і забезпечена у верхній частині виїмкою з можливістю встановлення в ній додаткового заряду вибухової речовини, при цьому нижній торець детонуючого шнура комутаційної мережі додаткового заряду вибухової речовини встановлений у свердловині на відстані Ії: в- 0. «зам -К(скв -Іпер З) м 1-Кк , де І- - довжина ділянки детонуючого шнура між бойовиком і відрізком детонуючого шнура, що ініціює додатковий заряд вибухової речовини у зовнішній гідрозабивці, м;

Ор: - швидкість детонації вибухової речовини основного заряду, м/с;

Їзам - час уповільнення підривання додаткового заряду вибухової речовини по відношенню до основного, приймається 2,6 мс « Їзам « З МО;

К - відношення швидкості детонації вибухової речовини основного заряду до швидкості детонації шнура, що детонує (тен) О2, К-О1/О2;

Ї скв - довжина свердловини, м;

Ілер - довжина перебуру свердловини, м, причому додатковий заряд вибухової речовини (ВР) встановлений з можливістю суміщення осьових ліній його та свердловини.

Недоліком пристрою є низька ефективність зрошення пилогазової хмари, відсутня можливість нейтралізації шкідливих газів при вибуховому руйнуванні масиву гірських порід (21.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності зрошення пилогазової хмари при вибуховому руйнуванні масиву гірських порід та нейтралізації шкідливих газів в ній за рахунок хімічних реакцій за умови застосування суспензії кальцію гідроксиду або кальцію карбонату як хемосорбентів.

Поставлена задача вирішується тим, що в комбінованій забивці свердловинного заряду, яка включає гідрозабивку в свердловині, ємність, вибухову речовину, заряд ініціювання підриву, забивку та ланцюг ініціювання підриву, який проходить через частину забивки, що знаходиться над ємністю з вибуховою речовиною, і який підключений до заряду ініціювання підриву, згідно з корисною моделлю, гідрозабивка, яка складається з суспензії хемосорбенту, розміщується між стінкою свердловини та ємністю з вибуховою речовиною, ємність виконана з гідроізоляційного матеріалу і має діаметр, менший за діаметр свердловини, та розміщена по її осі, заряд ініціювання підриву розміщений в ємності з вибуховою речовиною.

Крім цього, згідно з корисною моделлю, для суспензії хемосорбенту використовується кальцію гідроксид Са(ОН) або кальцію карбонат СасСоз.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому приведена комбінована забивка свердловинного заряду. На кресленні не показані джерела для сполучення з ланцюгом ініціювання.

Комбінована забивка свердловинного заряду містить гідрозабивку 1, розміщену в свердловині 2, ємність З з вибуховою речовиною 4, яка поміщена в гідрозабивку 1, введений в ємність З ланцюг 5 ініціювання підриву, до якого під'єднаний заряд 6 ініціювання підриву, розташовану зверху забивку 7. Гідрозабивку 1, яка складається з суспензії хемосорбенту, розміщують між стінкою свердловини 2 та ємністю З з вибуховою речовиною 4. Ємність З виконана з гідроіїзоляційного матеріалу і має діаметр, менший за діаметр свердловини, та розміщена по її осі. Заряд ініціювання 6, який розміщений в ємності З з вибуховою речовиною 4, підключають до ланцюга 5 ініціювання підриву, який проходить через забивку 7, що знаходиться над ємністю З з вибуховою речовиною 4.

Гідрозабивка 1 може являти собою суспензію, в якій твердий компонент розподілений у вигляді найдрібніших частинок у рідкому компоненті у зваженому стані. Зазвичай, частинки дисперсної фази можуть бути великими, більше 10 мкм, що осідають під дією сили тяжіння (седіментують). Вона складається з хемосорбентів, які поглинають речовини із навколишнього середовища, що супроводжується утворенням хімічних сполук при проведенні вибухових робіт.

Для гідрозабивки 1 використовують суспензії кальцію гідроксиду (Са(ОН)г) або кальцію карбонату (СаСоОз), яка містить 7095 води та 30 95 хемосорбенту в об'ємних одиницях, що забезпечує нейтралізацію небезпечних газів вибуху.

Свердловину 2 проходять з використанням бурових верстатів та застосовують для відділення від масиву гірських порід із застосуванням вибухової відбійки. Використовують вібраційні, гідродинамічні, термічні та інші способи буріння свердловин. Часто використовують роторне буріння - різновид обертального буріння, коли породоруйнуючий інструмент, наприклад шарошкове долото, яким здійснюють заглиблення вибою у свердловині циліндричної форми, одержує обертання через колону бурильних труб від ротора бурового устаткування.

Ємність З може бути виконана у вигляді циліндра з використанням пластикових труб або рукавів, один з її кінців герметично закрито. Вона забезпечує герметичність розміщення вибухової речовини 4 ізольовано від гідрозабивки 1 в свердловині 2.

Зо Вибухова речовина 4 являє собою емульсійні вибухові складові або вибухові суміші найпростішого складу типу АМ-ЕО (АС - ДП) - аміачна селітра - дизельне паливо. Емульсійні вибухові речовини (ВР) - це однорідні суміші, які як окислювач, як правило, містять пересичений водний розчин нітрату амонію з добавкою нітрату натрію або кальцію, рідше перхлоратів. Для підвищення показників вибуху ВР можуть містити добавки бризантних речовин (гексоген), солі азотної або хлорної кислоти і органічних амінів (нітрати метиламіну, етілендіаміна тощо). Для підвищення теплоти вибуху ВР можуть містити до 15 95 алюмінію. Вміст води в готовій суміші

ВР становить 5-20 95.

Ланцюг 5 ініціювання підриву може бути виконаний з використанням традиційних засобів, електричних ланцюгів або хвилеводу при використанні неелектричних систем ініціювання (НС).

Основою цих систем є ударна трубка (хвилевод), з внутрішнім напиленням реактивної речовини масою 9-20 мг на 1 м погонний. Ударна хвиля поширюється усередині цієї трубки зі швидкістю 1800-2100 м/с і не робить впливу на її цілісність, але здатна ініціювати уповільнений елемент детонатора.

Заряд 6 ініціювання підриву являє собою проміжні детонатори, а як головного детонатора - тротилові шашки. Використовують також НсСіІ, які складаються з поверхневих блоків детонаторів, які задають уповільнення вибуху по поверхневій підривній мережі, і внутрішньо- свердловинного детонатора з великим уповільненням, що здійснюють безпосереднє підривання зарядів у свердловинах, після того як поверхнева мережа вже здетонувала. Можуть бути використані наступні НС: "Мопе!" (Швеція), "Пріма-ЕРА" (Україна) та ін.

Забивка 7 являє собою щебенево-піщану суміш, якою закупорюють отвір свердловини в верхній частині для повного заповнення до рівня денної поверхні.

Комбіновану забивку свердловинного заряду встановлюють в свердловині 2 та монтують наступним чином. Спочатку встановлюють ємність 3, в яку завантажують вибухову речовину 4 та встановлюють заряд б ініціювання підриву, що сполучається з ланцюгом 5 ініціювання підриву, який має довжину, що дозволяє мати подовження до точки А на поверхні гірського масиву. Далі завантажують підготовлену суспензію в гідрозабивку 1, яка являє собою проміжок між стінкою свердловини 2 та ємності 3. Після цього залишений верхній простір свердловини 2 завантажують забивкою 7. Для виконання вибуху масиву ланцюг ініціювання 5 сполучають з мережею вибухових робіт (на кресленні не приведено). Детальні операції по підготовці та бо проведенню вибухових робіт виконують у відповідності до вимог документу "Єдині правила безпеки при вибухових роботах".

Обсяг маси кальцію гідроксиду в кілограмах для суспензії гідрозабивки 1 розраховують за формулою: лк М М У в Гса(он), - ХВО Сьілевио де рве - густина вибухової речовини, кг/м; (з - діаметр заряду, м;

Із - довжина заряду, м;

М; - обсяг виділення відповідного шкідливого газу з 1 кг вибухової речовини (ВР), дмз/кг.

Обсяг маси кальцію карбонату в кілограмах для суспензії гідрозабивки 1 розраховують за формулою:

М -БМ тсасоз - у РвРоі жалю де рве - густина вибухової речовини, кг/м; (з - діаметр заряду, м;

Із - довжина заряду, м;

М; - обсяг виділення відповідного шкідливого газу з 1 кг вибухової речовини, дмз/кг.

Попередні розрахунки значення маси хемосорбенту дозволяють запобігти перевитраті суспензії гідрозабивки 1 та забезпечити високу ефективність газопоглинання.

Комбінована забивка свердловинного заряду працює наступним чином. В результаті вибуху вибухової речовини 4 утворюється газовий потік Процес руйнування гірської породи відбувається в наступній послідовності. Ударна хвиля і тиск продуктів вибуху руйнують і повністю витісняють деякий об'єм породи, що прилягав до заряду безпосередньо перед вибухом, утворюючи тріщини. Далі вони розширюються, утворюючи на поверхні розриви гірського масиву. Порода подрібнюється на частки. З віддаленням від місця розташування заряду ВР стискаючі напруги від ударної хвилі швидко падають і на деякій відстані стають менше міцності породи на стиск, тому порода перестає руйнуватися безпосередньо від

Зо стискаючих радіальних напружень. Повна робота вибуху витрачається на різноманітні форми механічної роботи: подрібнення середовища поблизу заряду ВР, руйнування об'єму середовища на більш-менш великі куски, викид середовища, створення повітряної ударної хвилі, нагрів навколишнього середовища та ін. При проведенні вибухових робіт близько 50-70 95 пилу дає піднятий вибухом штиб, що знаходиться на поверхні вибухового блока.

Ударна хвиля піднімає пил та гази, які виділяються під час вибуху. Це можуть бути: МО, МО»,

СО, Со» та інші. Піднімаються разом з пилом також хемосорбенти гідрозабивки 1, які вступають в хімічні реакції.

Нейтралізація шкідливих газів за умови використання як суспензії кальцію гідроксиду проходить відповідно до таких хімічних реакцій: 2Са(ОнН»-4МО2-Са(Мозг)2нСа(Моз)22НО, 2МоО-02-2МО», 2МО»2-Сас(он)»-1/2Са(мМо»2)2-1/2Са(МОз)2-Н2гО,

Са(ОнН)»-СО2-СабСознногО, 200-02-20», 2СбО»2Са(н)-2СаСозн2ноо.

Нейтралізація шкідливих газів за умови використання як суспензії кальцію карбонату проходить відповідно до таких хімічних реакцій: 2СабоОз4МО»2нО»-»2Са(Моз3)22Со», 2МоО-02-2МО», 2МО»2-СасСОз-1/202-Са(МОз)»-Со».

Відомо, що згідно з проектом виконання вибухових робіт, що складається фахівцями- підривниками на основі вимог щодо безпечного ведення гірничих робіт, після проведення вибухових робіт допуск людей до кар'єру дозволяється після отримання відповідальним керівником вибуху повідомлень про зниження концентрації отруйних продуктів вибуху в повітрі до встановлених норм, але не раніше, ніж через 30 хв після вибуху, розсіювання пилової хмари та повного відновлення видимості на кар'єрі, а також після огляду місця вибуху відповідною особою технічного нагляду. У суху безвітряну погоду провітрювання підірваного масиву займає до двох годин залежно від інтенсивності вибухового дроблення, фізико-механічних властивостей гірських порід, типу використовуваної вибухової речовини. Протягом цього часу гірське обладнання простоює і персонал не може приступити до відпрацювання породного розвалу. Запропонована комбінована забивка свердловинного заряду дозволяє скоротити час простою обладнання після проведення підривних робіт за рахунок підвищення ефективності пилопригнічення та нейтралізації шкідливих газів.

Застосування суспензії гідроксиду кальцію як хемосорбенту дозволить не тільки нейтралізувати шкідливі гази, що утворюються під час вибуху, але й забезпечити ефект зрошення пилогазової хмари, що, в свою чергу, зменшить концентрацію пилу в повітря, зокрема, при температурі вище 520 "С відповідно до реакції Са(ОнН)»-Саб--Нго.

Крім цього, гідроксид кальцію реагує з оксидом вуглецю при температурі близько 400 С відповідно до реакції Са(ОнН)»:-СО-СасбоОзН».

Використання комбінованої забивки свердловинного заряду також забезпечує зниження трудомісткості робіт в результаті вивільнення постійного обслуговуючого персоналу і працівників технічного нагляду, збільшення міжремонтних термінів устаткування, покращення екологічної обстановки на вибуховому майданчику та прилеглій території.

Джерела інформації: 1. Кравцова Е.А. Минимизация пьілевьіделения при буровзрьівньїх работах на карьерах с применением гидрозабойки скважин в центральном Казахстане / Баловцев С.В., Воробьева

О.В., Монастьюрев Н.Н., Кривошеева С.И., Копьілова А.В., Кравцова В.А. Безопасность и управление рисками в горном деле. Отдельнье статьи: Горньій ииформационно-аналитический бюлетень (научно-технический журнал). - 2016. - Мо 12 (специальньй вьіпуск 39). - 36 с. - М.:

Издательство "Горная книга", стр. 25, (рис. 3). 2. Патент України на винахід Мо 4115. Комбінована забійка свердловинного заряду. Інститут геотехнічної механіки АН УРСР. Сиротенко В.Д., Переяславський Л.Г., Биков Є.К. МПК г420 1/00, г420 1/08, 27.12.1994, бюл. Мо 6, 1994.

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Комбінована забивка свердловинного заряду, яка включає гідрозабивку в свердловині, ємність, вибухову речовину, заряд ініціювання підриву, забивку та ланцюг ініціювання підриву, який проходить через частину забивки, що знаходиться над ємністю з вибуховою речовиною і який підключений до заряду ініціювання підриву, яка відрізняється тим, що гідрозабивка, яка складається з суспензії хемосорбенту, розміщується між стінкою свердловини та ємністю з вибуховою речовиною, ємність виконана з гідроізоляційного матеріалу і має діаметр, менший за діаметр свердловини, та розміщена по її осі, заряд ініціювання підриву розміщений в ємності з вибуховою речовиною.

2. Комбінована забивка свердловинного заряду за п. 1, яка відрізняється тим, що для суспензії хемосорбенту використовується кальцію гідроксид Са(ОнН) або кальцію карбонат СасСоз.