Конструкція свердловинного заряду вибухової речовини і спосіб її формування

1. Конструкція свердловинного заряду вибухової речовини, що включає рукав з вибуховою речовиною, розташований з зазором відносно стінки свердловини, не менше ніж один бойовик і забивку, яка відрізняється тим, що вона обладнана принаймні однією газонаповненою ємністю. 2. Конструкція за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована в р укаві. 3. Конструкція за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована поза рукавом. 4. Конструкція за пп. 1 і 2, яка відрізняється тим, що принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована в рукаві над вибуховою речовиною. 5. Конструкція за пп. 1 і 2, яка відрізняється тим, що принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована в рукаві під вибуховою речовиною. 6. Конструкція за пп. 1 і 3, яка відрізняється тим, що принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована під рукавом. 7. Конструкція за п. 1, яка відрізняється тим, що один або більше бойовиків установлені над при C2 2 UA 1 3 85582 ціях біля торцевої поверхні заряду ВР, розташовуваного по всьому перерізу свердловини, у газовому проміжку уздовж осі заряду формується ударна хвиля, яка за рахунок відбиття від перешкоди на протилежній стороні проміжку або зустрічної ударної хвилі формує додаткову ударну хвилю, направлену також уздовж осі заряду. У підсумку знижується середній тиск продуктів детонації в заряді, збільшується тривалість впливу їх на навколишню породу і істотно зростає «динамічність» впливу газів на породу, а саме: на тлі середнього тиску має місце багаторазове короткочасне зростання і зниження. Ці фактори забезпечують підвищення ефективності руйнування гірської породи зазначеними зарядами ВР у порівнянні з суцільними. Оскільки ударні хвилі поширюються уздовж осі, в зазначених конструкціях зарядів занижено тиск на стінку свердловини в зоні розташування проміжку, відсутня можливість керування властивостями ударних хвиль, а, отже, й ефективністю руйнування за рахунок зміни параметрів газу (повітря) у проміжку, не визначена можливість реалізації такого заряду, особливо в обводненій свердловині. Відомий пристрій, що включає еластичну ємність, заповнену продуктами хімічної реакції між реагентами, який може бути використаний для формування зазору між вибоєм свердловини і торцем заряду ВР [4]. Застосування цього пристрою забезпечує зміну параметрів ударних хвиль за рахунок регулювання характеристик газу в камері, яке здійснюється зміною кількості і виду реагентів. Однак не визначений спосіб формування заряду в цілому і спосіб установки цього пристрою в потрібному місці, особливо у воді. При проведенні хімічної реакції він спливає швидше, ніж закріплюється відносно стінки свердловини. Відома конструкція свердловинного заряду ВР у р укаві, розташованого з зазором відносно стінки свердловини [5]. У цій конструкції при детонації заряду уздовж його осі в зазорі утворюється ударна хвиля, спрямована на стінку свердловини. Крім того, уздовж заряду в напрямку поширення детонації в зазорі з випередженням фронту розльоту продуктів детонації переміщається ударна хвиля. Фронт цієї ударної хвилі не збігається з фронтом детонації ВР [6]. При значній довжині заряду з зазором, зокрема при заповненні його повітрям, швидкість цієї ударної хвилі може перевищувати швидкість детонаційної хвилі в 1,2 рази і більше. Ця ударна хвиля може ущільнювати і переущільнювати ВР перед фронтом ударної хвилі. При ущільненні ВР зростає її швидкість детонації і тиск на вибій свердловини. Разом з ударною хвилею в зазорі дія детонаційної хвилі в цьому випадку приводить до надмірного руйнування породи в привибійній області в напрямку осі свердловини. Це ускладнює відпрацьовування наступного горизонта внаслідок ускладнення процесу буріння і викликає обвалення стінок наступних свердловин. При поширенні по зазору детонаційної та ударної хвиль у бік забивки це сприяє прискоренню вильоту останньої, що також знижує ефективність руйнівної дії заряду. При переущільненні ВР заряду, навпаки, знижу 4 ються його детонаційні властивості аж до зриву процесу детонації. Відсутність газонаповнених проміжків уздовж осі заряду при розташуванні заряду в рукаві виключає можливість керування дією заряду за рахунок створення системи хвиль у продуктах його детонації уздовж осі заряду, а також перерозподілу енергії ударної хвилі в зазорі. Відомий свердловинний заряд, у якому ВР знаходиться в рукаві з зазором відносно стінок і вибою свердловини [7]. У сухій свердловині зазор між зарядом і вибоєм свердловини виконує функцію газонаповненого проміжку. У цьому випадку в зазорі при детонації ВР, спрямованій у бік вибою свердловини, створюється ударна хвиля, яка різночасове відносно початку розльоту продуктів детонації з торця заряду діє на область зазору між вибоєм свердловини і торцем заряду. У цьому випадку зменшується ударна дія заряду на вибій свердловини і виникають у проміжку ударні хвилі, спрямовані у бік стінки свердловини. При цьому в результаті різночасного впливу детонаційної та ударної хвиль на проміжок з'являються додаткові імпульси навантаження гірської породи. Однак однорідність матеріалу, що заповнює зазор між зарядом, вибоєм і стінкою свердловини, не сприяє підвищенню ефективності навантаження стінки свердловини в області осьового проміжку, оскільки відсутнє відбиття ударної хвилі в зазорі від межі зазор-проміжок. Відсутність проміжків по висоті заряду в даній конструкції не виключає переущільнення і зриву детонації ВР. Зазначена конструкція виключає розташування газонаповненого проміжку між ВР і забивкою, що знижує ефективність її дії. Крім того, проблематична також реалізація цього заряду на практиці. Технічною задачею винаходу є забезпечення формування заряду з однієї чи більше газових порожнин, а також підвищення ефективності руйнівного впливу свердловинного заряду на гірську породу шляхом збільшення кратності та інтенсивності його ударного впливу на стінки свердловини і виключення шкідливого впливу на процес детонації зазорів між зарядом і стінкою свердловини. Технічна задача розв'язується тим, що свердловинний заряд ВР, що включає рукав з вибуховою речовиною, розташований з зазором відносно стінки свердловини, і не менш ніж один бойовик і забивку, обладнаний принаймні однієї газонаповненою ємністю. При цьому принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована в рукаві. При цьому принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована поза рукавом. При цьому принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована в рукаві над вибуховою речовиною. При цьому принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована в рукаві під вибуховою речовиною. При цьому принаймні одна з газонаповнених ємностей розташована під рукавом. При цьому один чи більше бойовиків установлені над принаймні однієї газонаповненою ємністю на висоті не менше діаметра рукава. 5 85582 При цьому принаймні одна газонаповнена ємність обладнана баластом. При цьому принаймні одна газонаповнена ємність контактує зі стінками свердловини. При цьому принаймні одна газонаповнена ємність установлена з зазором відносно стінки свердловини. Задача розв'язується також тим, що в способі формування конструкції свердловинного заряду ВР, що включає збирання принаймні частини рукава в пакет, подачу ВР в рукав з одночасним його сходом у свердловину, перед подачею ВР в пакет у р укаві розміщають принаймні одну газонаповнювану ємність з подальшим її газонаповненням. Задача розв'язується також тим, що в способі формування конструкції свердловинного заряду ВР, що включає збирання принаймні частини рукава в пакет, подачу ВР в рукав з одночасним його сходом у свердловину, газонаповнювану ємність розміщають поза рукавом у свердловині, а процес газонаповнення здійснюють до подачі ВР або в процесі його подачі. При цьому газонаповнення ємності здійснюють шляхом здійснення хімічної реакції між реагентами. При цьому до газонаповненої ємності додатково приєднують балласт. На Фіг.1-6 приведені характерні конструкції зарядів, де цифрами позначено: 1 - свердловина; 2 рукав; 3 - ВР; 4 - зазор; 5 - бойовик; 6 - детонувальний шнур або ударний хвилевід; 7 - забивка; 8 газонаповнювана ємність; 9 - баласт; 10 - повітряний проміжок. Технічна ефективність конструкції заряду обумовлена наявністю додаткової системи ударних хвиль у зазорі між рукавом і стінкою свердловини, які переходять у газонаповнену ємність і відбиваються від неї, викликаючи разом з осьовими ударними хвилями складну пульсацію газу в ній і, відповідно, всіх продуктів детонації в свердловині. При цьому при переході ударної хвилі, що поширюється в зазорі, в газонаповнену ємність, і при формуванні ударної хвилі в газонаповненій ємності під дією осьового розльоту продуктів детонації ВР у результаті геометричної розбіжності хвиль збільшується складова тиску на стінку свердловини і знижується тиск в осьовому напрямку. Ці фактори збільшують кратність, тривалість і середню інтенсивність силового впливу на стінки свердловини. Крім того, зниження тиску і, відповідно, швидкості поширення ударної хвилі по зазору при проходженні зони розташування газонаповненої ємності забезпечує можливість виключення шкідливого впливу цієї хвилі на заряд ВР. Керування параметрами ударних хвиль і руйнівного впливу заряду може здійснюватися шляхом підбору геометричних параметрів рукава, газонаповненої ємності, а також матеріалу оболонки ємностей і тиску газу в ни х. 6 Зазначена у формулі і схемах конструкція заряду легко реалізується і зберігається в процесі підготовки вибуху внаслідок того, що всі елементи заряду, розташовані по його висоті, спираються на елементи, що лежать нижче, і можуть формуватися шляхом їхнього послідовного розташування в свердловині. При цьому варіанти способу формування конструкції заряду характеризують особливості операцій при використанні рукава, попередньо зібраного в пакет на гільзу. Газонаповнення ємностей може здійснюватися шляхом активації хімічної реакції між реагентами, розміщеними в ній, шляхом активації випуску стиснутого газу з балона, розміщеного в ємності, або шляхом подачі газу в ємность через газопровід і рознімний штуцер. Зазначений спосіб забезпечує розміщення газонаповненої ємності в проміжках між ВР у рукаві і дном свердловини в технологічних свердловинах, у тому числі й обводнених. При використанні рукава, попередньо зібраного на гільзу і розміщеного в пристрої подачі рукава (УПР), на практиці реалізація заявлюваної конструкції заряду і варіантів способу її формування не є складною. Якщо необхідно, у свердловині на вибій установлюється ємність і наповнюється газом. Далі над свердловиною встановлюється УПР, у рукав подається ВР і встановлюються бойовики. При необхідності тимчасово зупиняється подача ВР. У рукаві на сформовану частину заряду розміщається ємность і здійснюється її газонаповнення. У подальшому процес подачі ВР і установка ємностей у рукав продовжується. При необхідності на сформований заряд поза рукавом установлюється ємність і наповнюється газом. Процес завершується розміщенням у свердловині забивки. Джерела інформації: 1. Скважинные заряды с воздушными промежутками / М. С. Акаев, Б. Г. Трегубов, А. Крутилин, А. Г. Трофимович. - Новосибирск: Наука, 1974. -С. 92. 2. А. с. СРСР №1802596, МПК F42D 3/00. Способ формирования заряда ВВ; Опубл. 15.12.94, Бюл. №23. 3. Пат. України №6482А, МПК F42D 1/00. Спосіб формування свердловинного заряду. 4. А.с. СРСР №1081347, МПК Е 21C 37/12. Способ гидроизоляции скважин. 5. Пат. України №24117, МПК F42D 3/00. Набій для обводнених свердловин. 6. Дубнов Л. В., Бахаревич Н. С., Романов А. И. Промышленные взрывчатыевещества. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1982. - 327с. 7. Пат. України №36283, МПК F42D 3/00. Спосіб вибухового дроблення скельних гірських порід (варіанти). 7 85582 8 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85582 Підписне 10 Тираж 28 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