Спосіб забійки свердловинних зарядів

Реферат: Спосіб забійки підривних свердловин включає буріння підривних свердловин, заповнення їх вибуховою речовиною, розміщення в заряді бойовиків і монтаж мережі для ініціювання заряду вибухової речовини, заповнення верхньої частини свердловини забійкою. При вибурюванні свердловин утворюють на поверхні блока навал бурового шламу, який перед зарядкою свердловини приводять у сипучий стан. Заповнюють свердловину вибуховою речовиною, розміщають бойовиків і монтують мережу, що ініціює вибухову речовину. Буровий шлам у вигляді забійки переміщають у свердловину і розміщають над вибуховою речовиною до рівня поверхні блока і здійснюють ініціювання підривної свердловини. UA 73487 U (54) СПОСІБ ЗАБІЙКИ СВЕРДЛОВИННИХ ЗАРЯДІВ UA 73487 U UA 73487 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої промисловості і може бути використана при розробці рудних або нерудних родовищ із підривним обваленням гірських порід. Зокрема, корисна модель використовується для забійки свердловинних зарядів після заповнення їхньою вибуховою речовиною і іншими елементами, які забезпечують ініціювання заряду і наступне обвалення гірського масиву видобувного блока. Відомий спосіб забійки свердловинних зарядів за допомогою ємностей, заповнених водою ["Обоснование и разработка способа пылеподавления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах" Семенов В.В. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. М.: 2008.]. Спосіб реалізується за рахунок того, що після заповнення свердловини вибуховою речовиною в свердловину послідовно опускаються ємності, заповнені водою. Залежно від конструкції свердловини або її параметрів може застосовуватися одна ємність у вигляді запаяного рукава або окремих герметизованих ємностей, які опускаються послідовно в свердловину. Висота забійки залежить від довжини свердловини і висоти колонки вибухової речовини. При ініціюванні вибухової речовини енергія вибуху - її основна частина передається в гірський масив, при цьому продуктами вибуху здійснюється динамічний вплив на ємності з водою. Взаємодія продуктів вибуху з ємностями з водою забезпечує попередження викиду в атмосферу цих продуктів і підвищення ефективності руйнування гірського масиву вибухом. Вплив продуктів вибуху на ємності з водою приводить до їхнього руйнування. Вода викидається в атмосферу над блоком і диспергується в повітряному просторі, це забезпечує її ударну взаємодію з перездрібненими і пилоподібними частками їхнє змочування і осадження на поверхню гірської маси обваленого блока. Недоліком відомого способу є його низька ефективність, яка викликана тим, що у виробничих умовах досить складно забезпечити герметичність ємностей після заповнення водою. Насамперед, це викликано тим, що необхідно застосування спеціальних замикаючих пристроїв, які забезпечували герметизацію ємностей на весь період їхнього розміщення усередині свердловини з моменту її заряджання до моменту обвалення блока масовим вибухом. Крім того, ємності або порожній рукав повинні бути виконані з досить міцного матеріалу тому що є ймовірність порушення їхньої цілісності через те, що поверхня стінок свердловини не є гладкою через відколи гірської маси, взаємодіючої з буровим інструментом: шарошкою або долотом. Часткова втрата води в ємностях призводить до неякісної забійки підривної свердловини і, відповідно, знижується якість руйнування масиву блока. У цілому застосування набійки свердловини водою недостатньо ефективно з погляду збільшення ефективності вибуху при обваленні масиву. Це викликано тим, що вода, не забезпечує опір спрямованій дії продуктів вибуху, які безперешкодно виштовхнувши воду, викидаються в атмосферу. Це знижує корисну дію вибуху, збільшує вихід негабариту й, відповідно, якісні показники первинного дроблення гірської маси. Придушення пилу за допомогою води застосовуваної для забійки також не ефективно, тому що об'єм води, що викидається не зіставимий з обсягом пилоподібних часток, які викидаються. Об'єму води недостатньо для ефективного пилоподавлення вже в силу того, що висока температура продуктів вибуху приводить до значного випару рідини, обсяг якої знижується на 30-40 %. Найбільш близьким рішенням, обраним як прототип, є спосіб забійки підривних свердловин, що включає подачу в порожнину свердловини вибухової речовини і наступне заповнення об'єму свердловини дробленою гірською маси до рівня підошви блока в кар'єрі. Після ініціювання свердловинного заряду забійка із дробленої гірської маси забезпечує запирання продуктів вибуху і, попереджаючи їхній прорив в атмосферу, підвищує ефективність вибуху і руйнування гірського масиву для наступної переробки. Недоліком відомого способу є те, що здрібнена гірська маса для забійки, гранулометричний склад якої становить від +5 до -15 мм, має низький коефіцієнт внутрішнього тертя. Це призводить до того, що вплив спрямованого потоку продуктів вибуху виштовхує забійку при незначному її опорі, що також негативно позначається на якості обвалення гірської маси. Застосування забійки із дробленої гірської маси, отриманої в результаті попередньої підготовки мінеральної вихідної сировини, негативно позначається на техніко-економічних показниках видобутку корисних копалин. Це обумовлено тим, що застосування породної забійки вимагає значних витрат на: - видобуток вихідної гірської маси для наступної переробки; 1 UA 73487 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - транспортування гірської маси від місця видобутку до місця її дроблення до кондиційного гранулометричного складу; - дроблення гірської маси; - транспортування гірської маси від дробильної установки до місця засипання забійки в свердловину. Крім того процес забійки гірської маси вимагає залучення значної кількості обслуговуючого персоналу, а також додаткових витрат на поточний і аварійний ремонт технологічного устаткування. Задачею винаходу є вдосконалення способу забійки підривних свердловин за рахунок того, що як забійку використовують буровий шлам, отриманий при вибурюванні підривних свердловин безпосередньо на блоці. Технічний результат від використання корисної моделі полягає у тому, що підвищується якість забійки підривних свердловин і, відповідно, підвищити якісні показники дроблення гірського масиву блока, а також зменшити витрати на вторинне дроблення. Застосування корисної моделі дозволяє підвищити ефективність відпрацьовування рудних і нерудних родовищ відкритим способом. Підвищити техніко-економічні показники одержання готового товарного продукту. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб забійки підривних свердловин включають буравлення підривних свердловин, заповнення їхньою вибуховою речовиною, розміщення в заряді бойовиків, і монтаж мережі для ініціювання заряду вибухової речовини, а також заповнення верхньої частини свердловини забійкою. Відповідно до корисної моделі, при вибурюванні свердловин утворюють на поверхні блока навал бурового шламу, який перед зарядкою свердловин приводять у сипучий стан, після цього заповнюють свердловину вибуховою речовиною, розміщають бойовики і монтують мережу, що ініціює вибухову речовину, після чого буровий шлам у вигляді забійки переміщають у свердловину і розміщають над вибуховою речовиною до рівня поверхні блока і здійснюють ініціювання підривної свердловини. Для забезпечення рухливості забійки при подачі її в свердловину, буровий шлам змішують із водою, кількість якої становить 10-20 % від об'єму бурового шламу. Для підвищення щільності забійки і збільшення зчеплення її зі стінками свердловини, буровий шлам змішують із водою, кількість якої становить 10-20 % від об'єму бурового шламу, а ініціювання підривної свердловини здійснюють після дренування води із забійки. Спосіб реалізується таким чином. Блок, що підлягає обваленню вибурюється буровими верстатами. У міру проходки підривної свердловини, навколо її устя, утворюється конусоподібне тіло здрібненої гірської маси. Залежно від способу буріння навал здрібненої гірської маси може бути сухим або водонасиченим. Як правило, здрібнені породні частки не містять глинисті включення. Тому, якщо навіть шлам є водонасиченим, протягом доби він повністю зневоднюється. Наявність дрібних та пилоподібних часток визначає формування досить стійкого тіла забійки. Дослідження показали, що при вибурюванні свердловин губиться від 10 до 20 % бурового шламу за рахунок інтенсивного пиловиділення і розтіканні рідкої фази шламу у вигляді пульпи по поверхні блока. Інший об'єм гірської маси, що витягається зі свердловини, перебуває навколо її устя. Після закінчення вибурювання свердловини, утворені навали здрібненої гірської маси можуть бути переміщені в одну із частин блока або перебувати біля устя свердловини. При здачі блока буровий шлам перебуває в повністю зневодненому стані. На підготовленому блоці здійснюють зарядку підривних свердловин. Спочатку свердловини заповнюють вибуховою речовиною, бойовиками, комутуючими і ініціюючими елементами. Після спорядження підривної свердловини частину її порожнини заповнюють забійкою. Тому як буровий шлам до моменту забійки свердловини повністю збезводнений, перед забійкою його можна зачиняти водою в кількості 10-20 % від об'єму бурового шламу. Як показали дослідження, такий об'єм води, яким зачиняють буровий шлам, повністю забезпечує його рухливість (плинність) при виконанні робіт з забійки свердловини. Рухливість бурового шламу забезпечує його розміщення в порожнині свердловини без утворення порожнеч і дозволяє максимально повно взаємодіяти з поверхнею стінок свердловини. Крім того, рухливість шламу попереджає сегрегацію часток по крупності, а значить дозволяє зберегти рівномірний розподіл часток різного фракційного складу в одиничному об'ємі. 2 UA 73487 U 5 10 15 20 25 30 Проведені дослідження показали, що зменшення об'єму води, для змочування бурового шламу, не забезпечує його рухливість при виконанні забійки. В утвореній забійці є порожнечі і спостерігається недостатня взаємодія зі стінками виробки. Це приводить до того, що при ініціюванні вибухової речовини забійка не забезпечує ефективне запирання свердловини і виникає ймовірність прориву газоподібних продуктів в устя свердловини. При такій забійці зменшується ефективність руйнуючої дії вибуху і, відповідно, росте вихід негабариту, який потребує додатково вторинного дроблення. При збільшенні об'єму води в шламі понад 20 % його висока рухливість дозволяє швидко заповнювати свердловину, однак збільшений об'єм води вимагає тривалого періоду часу на зневоднювання забійки за рахунок природного дренування. Ініціювання вибуху до моменту зневоднювання забійки призводить до слабкого запирання підривної свердловини через низький коефіцієнт внутрішнього тертя матеріалу, що має високу вологість. Крім того, такий матеріал не взаємодіє з поверхнею стінок свердловини і не забезпечує ефективного стримування газоподібних продуктів вибуху. Подача шламу може здійснюватися за допомогою грейфера, грейдера або спеціально пристосованого навантажувача, що забезпечує рівномірне навантаження матеріалу забійки в порожнину свердловини. Після заповнення свердловини забійним матеріалом - буровим шламом до рівня поверхні блока, підривна свердловина повинна бути витримана в плині 3-6 годин для повного дренування в породний масив блока. Після зневоднювання підривна свердловини повністю готова до виконання вибуху. Дослідження показали, що після зневоднювання забійка практично не дає усадки завдяки наявності дрібнофракційної фази мінеральних часток гірських порід. Крім того, після зневоднювання відбувається ущільнення матеріалу забійки, що, маючи високу щільність, має значний коефіцієнт внутрішнього тертя і ефективно взаємодіє зі стінками підривної свердловини. Результати проведених експериментів показали, що застосування забійки підривної свердловини з бурового шламу дозволяє максимально використовувати енергію вибуху при обваленні гірського масиву. Заявлена забійка ефективно замикає свердловину дозволяючи забезпечити рівномірне руйнування масиву в напрямку, перпендикулярному осі свердловини так і у бік вільної поверхні блока. Застосування корисної моделі при розробці рудних родовищ відкритим способом дозволяє знизити витрати на підготовку підривних свердловин і тим самим знизити на 10-15 % собівартість ведення буровибухових робіт. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 1. Спосіб забійки підривних свердловин, що включає буріння підривних свердловин, заповнення їх вибуховою речовиною, розміщення в заряді бойовиків і монтаж мережі для ініціювання заряду вибухової речовини, заповнення верхньої частини свердловини забійкою, який відрізняється тим, що при вибурюванні свердловин утворюють на поверхні блока навал бурового шламу, який перед зарядкою свердловини приводять у сипучий стан, після цього заповнюють свердловину вибуховою речовиною, розміщають бойовиків і монтують мережу, що ініціює вибухову речовину, після чого буровий шлам у вигляді забійки переміщають у свердловину і розміщають над вибуховою речовиною до рівня поверхні блока і здійснюють ініціювання підривної свердловини. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що буровій шлам змішують із водою, кількість якої становить 10-20 % від об'єму бурового шламу. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що буровий шлам змішують із водою, кількість якої становить 10-20 % від обсягу бурового шламу, а ініціювання підривної свердловини здійснюють після дренування води із забійки. Комп’ютерна верстка А.Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3