Спосіб заряджання вибухових речовин у обводнені свердловини

Спосіб заряджання вибухови х речовин у обводненій свердловині, який включає опускання в свердловину з водою еластичної водонепроникної оболонки з відкритою твердою ділянкою у вигляді труби, установку засобів ініціювання, формування заряду вибухової речови і забивки, який відрізняється тим, що між внутрішньою поверхнею оболонки та зовнішньою поверхнею труби встановлюють зворотний клапан з такого матеріалу, що й еластична водонепроникна оболонка, у вигляді зігнутого прямокутного елемента, центр маси якого знаходиться на центральній осі каналу труби, функціонуючий у відкритому стані, при опусканні еластичної водонепроникної оболонки в обводнену свердловину, як компенсатор швидкості занурення під дією ваги труби, для підвищення рівня її U 2 (19) 1 3 33602 та веде до погіршенню якості подрібнення гірничої породи енергією вибуху. Найбільш близьким за технічною сутністю і прийнятий за прототип є спосіб по [деклараційному патенту України, №41084А, МКВ 7 E42D3/00, Е21С37/12, Е21С41/26, офіційний бюлетень "Промислова власність" №7, 2001p.], який включає опускання в свердловину з водою до її вибою еластичної водонепроникної оболонки з відкритим ніжнім кінцем у вигляді ділянки з твердою оболонкою, у вигляді труби, на яку надягають згаданий кінець еластичної водонепроникної оболонки із наступною герметичною фіксацією, установку засобів ініціювання, формування заряду ВР і забивки. На відміну від заявленого, при формуванні заряду ВР у оболонці, із-за звуження діаметра свердловини у зоні її вибою, що спричиняється нерівномірним розподілом шламу, між торцевою частиною труби і шламом, у вибою свердловини виникає водний прошарок, який перешкоджає виникненню герметизації води у оболонці. Таким чином, формування свердловинного заряду відбувається з витисненням води через отвір труби за оболонку, так утримується один гідростатичний рівень води, як у оболонці у процесі заміщення води ВР, так і поза нею, тобто між свердловиною і оболонкою. Це обумовлено фізичним принципом утворення єдиного гідростатичного рівня у з'єднаних об'ємах. Формуючі ВР у оболонці, пропорційно підвищується рівень води у свердловині за оболонкою, значна частина води, яка заповнювала оболонку, витискається у простір між оболонкою і свердловиною. Загальними недоліками способу є те, що при формуванні заряду рівні води у еластичній водонепроникної оболонці та між свердловиною і оболонкою рухаються сумісно. При цьому, частина еластичної водонепроникної оболонки, яка незаповнена ВР, почергово знаходиться в закритому чи напівзакритому стані через постійну дію на неї гідростатичного тиску стовпа води, що знаходиться між оболонкою та свердловиною, яка витісняється ВР. Це обумовлює формування заряду з різним перетином за довжиною свердловини, що приводить до зниження маси заряду в свердловині, ефективності заряджання та погіршенню якості дроблення гірничої породи енергією вибуху. Окрім того, у процесі формування заряду ВР, вихід води з нижньої частини водонепроникної оболонки, через отвір у трубі, призводить до активізації процесу заміщення води у оболонці на ВР, що замість ламінарного режиму утворює турбулізаційний, дія якого веде до утворення лінз та прошарків води у стовпі зарядженої ВР. Активізація виходу води через отвір у тр убі для випадків значного протоку води у свердловині чи при зрушеності великими тріщинами масиву гірничих порід може привести до витікання з оболонки частини заряду ВР та її заміщення проточною водою, що приведе до флегматизації ВР і відмови вибуху заряду. В основу корисної моделі поставлена задача, удосконалити спосіб заряджання ВР у обводнені свердловини, шляхом роз'єднання дії гідравлічних 4 опорів, що впливають на зовнішню і внутрішню поверхні еластичної оболонки, та забезпечити повне розкриття порожнини еластичної оболонки в свердловині, її герметичність, формування цілісного свердловинного заряду без прошарків та лінз води, та за рахунок цього підвищити ефективність вибуху і розширити обсяги використання способу. Поставлена задача досягається тим, що в способі заряджання вибухової речовини у обводнені свердловини, який включає опускання в обводнену свердловину до її вибою еластичної водонепроникної оболонки з відкритім нижнім кінцем, який герметично з'єднаний з трубою, установку засобів ініціювання, формування заряду ВР і забивки, згідно винаходу, між отвором труби і оболонкою розміщують еластичний зворотній клапан, який при зануренні водонепроникної оболонки знаходиться у відкритому стані і без перешкоджання запускає воду зі свердловини у відкритий нижній кінець еластичної водонепроникної оболонки до рівня гідростатичного тиску у свердловині, заповнює її внутрішній простір і розкриває оболонку до вер хньої її частини. При початку формування заряду ВР у оболонку, вода, яка у неї ув'язнена утворює еластичний зворотній клапан, що спричиняє відсутність витоку води з оболонки та відтворює заміщення води у оболонці на ВР у ламінарному режимі без лінз та прошарків води у стовпі зарядженої ВР. Якщо рівень води над зарядом ВР перевищує дванадцять діаметрів свердловини, то вода виконує функції забивки, яку формують одночасно із заряджанням заряду ВР, при цьому на параметри еластичного зворотного клапану, тр уби - як занурюючого пристрою і свердловину накладають обмеження: 0,8D£B£1,3D де В - ширина еластичного зворотного клапану, м, D - зовнішній діаметр труби, м. 2,7D£L£3,8D, де L - довжина дуги еластичного клапану, що перекриває отвір труби, м. 0,75£d2/(D2c-D2)£0,9, де Dc - діаметр свердловини, м; d - діаметр отвору тр уби, м, а їхнє співвідношення визначається емпіричною залежністю: 0,9£r в(Dс2–D2)/r т(D2-d2)£1, де r в - щільність води в свердловині, кг/м 3; r т - щільність матеріалу труби, кг/м 3; 0,9; 1 - емпіричні коефіцієнти. Завдяки тому, що в способі заряджання ВР обводнених свердловин нижній кінець еластичної водонепроникної оболонки при зануренні залишається постійно відкритим під дією води на зворотній клапан, яка заповнює оболонку її опускання в обводнену свердловину під дією ваги труби до вибою свердловини відбувається без перешкод, а при формуванні заряду ВР у оболонку вода, що ув'язнена у оболонці, за рахунок витиснення незначного об'єму води з оболонки, призводить до перекриття отвору тр уби зворотнім клапаном, та таким чином призводить до герметизації водонепроникної оболонки у свердловині. Одночасно витиснення води з оболонки відбувається тільки уго 5 33602 ру, що призводить до більш стабільного формування колонки ВР без прошарків води, витиснена вода у оболонці використовується в якості компонента ВР і забивки, а визначення параметрів для належного здійснення способу визначено емпіричною залежністю, що дозволяє досягнути безперешкодне занурення згаданої оболонки в обводнену свердловину, мінімізувати втрати води з оболонки при формуванні заряду, виключити вплив дії водяного стовпа між свердловиною і оболонкою на формування повноти перетину заряду ВР у оболонці, що дозволило сформувати заряд необхідної маси, і, за рахунок цього, значно підвищити ефективність заряджання, якість подрібнення гірничої породи енергією вибуху, розширити обсяги його використання, ї спростити й здешевіти спосіб. Безперешкодне занурення еластичної водонепроникної оболонки в обводнену свердловину пояснюється тим, що при її зануренні зворотній клапан відкритий, гідростатичний тиск на стінку згаданої оболонки з внутрішньої і зовнішньої сторони скомпенсований, а центр ваги та центр опору потоку води у оболонку зорієнтовані з віссю симетрії свердловини. За рахунок визначення оптимальних та взаємозалежних параметрів водонепроникної оболонки, труби, зворотного клапану і свердловини, термін занурення оболонки було скорочено, рівень заповнення її внутрішнього простору досягнув фактичного рівня води у свердловині, що дозволило забезпечити розкриття оболонки по всій її довжині. При зупинці занурення оболонки и надання у оболонку ВР забезпечується само герметизація еластичної водонепроникної оболонки від свердловинної води з боку її нижнього кінця за рахунок перекриття отвору тр уби еластичнім зворотнім клапаном, якості якого використовують прямокутний елемент водонепроникної оболонки який встановлюють між трубою та оболонкою. Це дозволяє без будь яких додаткових трудовитрат, використовувати воду, ув'язнену в еластичну водонепроникну оболонку, в якості компонента ВР і забивки, і створити менш трудомісткий способ та сформувати заряд ВР без лінз та прошарків води. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням де на: Фіг.1 - наведена схема виконання способу при зануренні еластичної оболонки у свердловину, Фіг.2 - представлений сформований заряд ВР. Спосіб заряджання ВР у обводнені свердловини включає опускання в свердловину 1 з водою 2 до вибою 3 свердловини еластичної водонепроникної оболонки 4 у нижній кінець якої встановлено жорстку тр убу 5 з зворотним клапаном 6, установку засобів ініціювання виконаних із тротилових шашок 7, на хвильоводі 8, сформованого заряду ВР 9 і водяної забивки 10. Розкритий нижній кінець еластичноїводонепроникної оболонки 4 встановлено жорстку трубу 5, на зовнішній поверхні якого, у діаметрально протилежних напрямках розміщують прямокутний елемент з еластичної водонепроникної оболонки 11, який функціонує у якості зворотного клапану, із наступною фіксацією вищезгаданого елемента та труби в середині розритої оболонки. Прямокутний елемент з еластичної 6 оболонки, функціонуючий як зворотний клапан, виготовляють з матеріалу, що й еластичну водонепроникну оболонку 4. Для кращого затворення каналу тр уби 5 її торцеву поверхню витворюють найбільш згладженою чи запольовують. Приклад конкретного виконання способу. Роблять зарядження ВР свердловини 1 діаметром 250мм, глибиною 20м і висотою стовпа води в свердловині 18м. У якості ВР використовують емульсійні вибухові речовини (ЕВР) Емоніт Н або Україніт ПП-2. До початку заряджання в обводнену свердловину 1 опускають нерозкриту, еластичну водонепроникну оболонку 4 довжиною 21м, діаметром 267мм, товщиною 300мкн, нижній кінець якої, з'єднано з трубою 5 із піскоцементу, яка має параметри: - вага труби 10кг; - зовнішній діаметр 160мм; висота 400мм; - внутрішній діаметр 100мм. Між водонепроникною оболонкою 4 і трубою 5, на діаметрально протилежних напрямках встановлено прямокутний елемент з еластичної оболонки, середина (центр маси) якого співпадає з центральною віссю каналу труби 5. Занурення еластичної водонепроникної оболонки 4 у свердловину 1 здійснюють під дією ваги труби 5 зі швидкістю 1м/с до зупинки її занурення у свердловину. Надалі, у верхній кінець, розчинений ув'язненою у оболонці водою, опускають зарядний шланг від змішувальнозарядної машини «Емоніт-1» (на кресленні не показано) нижче рівня води, по якому у свердловину надають (ЕВР). Формування заряду у нижньому кінці водонепроникної оболонки викликає незначний відтік води з оболонки, який становить 11,5дм 3, та в загали може керуватись розміром протоку між клапаном та поверхнею труби, таким чином, виникнення короткочасного протоку води через трубу 5, утворює ув'язнену у оболонці воду. Надання ВР у оболонку призводе до попереднього підвищення рівня води у оболонці, між тім вода, що оточує оболонкою зовні, залишається у зоні вибою свердловини. До формування заряду ВР, в усередину оболонки 4 вводять засоби не електричної системи ініціювання, це шашка-детонатор 7 яка з'єднана з хвильоводом 8. Воду ув'язнену в еластичній водонепроникної оболонці 4, яка знаходиться над зарядом ВР використовують в якості гідрозабивки. По мірі формування заряду (ЕВР) зарядний шланг автоматично витягується з оболонки 4. Достоїнством заряджання (ЕВР) в еластичну оболонку з зворотним клапаном є відсутність витоку води і високий коефіцієнт ув'язнення води у оболонці, який становить не менш 0,85. Для способу формування заряду ВР в еластичну оболонку при відсутності зворотного клапану коефіцієнт ув'язнення води коливався від 0,23 до 0,45 в залежності від рівня води у свердловині. Ув'язнена вода є охолоджувачем ЕВР, які надаються в оболонку при температурі 90 -95°С, при незначному рівні води у свердловинах від 1 до 3 метрів та при значній масі зарядженої ЕВР 900-1200кг, температура ув'язненої води становила до 60-70°С, що при незначному теплообміну приводило до розм'я кшення матеріалу еластичної оболонки і його розриву на значних природних тріщинах усередині свердловини. Тому підвищення коефіцієнту ув'яз 7 33602 нення води значно зменшило загальну температуру води у оболонці та забезпечило її цілісність при незначному рівні води у свердловині. Формування заряду ЕВР у оболонці з зворотним клапаном зменшило термін дії сенсибілізації заряду за рахунок зниження загальної температури води у свердловині, що дозволило стабілізувати висоту заряду у свердловині та його щільність, підвищило руйнівні характеристики ЕВР, усунуло вплив проточної води на властивості ВР, дозволило зберегти без погіршення вибухові характеристики, такі як щільність і швидкість детонації. Одночасно з формуванням заряду, формують забивку 9, у якості якої використовують стовп води, витиснутої з водонепроникної оболонки ЕВР. Експериментально встановлено, що стабільне і надійне заповнення внутрішнього простору еластичної водонепроникної оболонки, її розкриття, а також надійне запирання торцевої поверхні труби зворотним клапаном, відбувається при зануренні оболонки під дією ваги труби, яка становить від 7 до 10кг, в обводнену свердловину зі швидкістю від 0,85 до 1,5м/с. Враховуючи те, що повнота заповнення водою еластичної оболонки залежить від геометричних параметрів оболонки, труби, зворотного клапану, щільності води і матеріалу, з якого Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 8 виготовлена труба, то для забезпечення повноти заповнення внутрішнього простору еластичної водонепроникної оболонки, її розкриття, надійного запирання торцевої поверхні труби зворотним клапаном, швидкості занурення оболонки в межах від 0,85 до 1,5м/с, на параметри труби, зворотного клапану, еластичної оболонки і свердловини накладають обмеження: 0,8D£B£1,3D де В - ширина еластичного зворотного клапану, м, D - зовнішній діаметр труби, м. 2,7D£L£3,8D, де L - довжина дуги еластичного клапану, що перекриває отвір труби, м. 0,75£d2/(D2c-D2)£0,9, де Dc - діаметр свердловини, м; d - діаметр отвору тр уби, м, а їхнє співвідношення визначається емпіричною залежністю: 0,9£r в(Dс2–D2)/r т(D2 - d2)£1, де r в - щільність води в свердловині, кг/м 3; r т - щільність матеріалу труби, кг/м 3; 0,9; 1 - емпіричні коефіцієнти. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601