Спосіб підготовки вибухових свердловин

Реферат: Спосіб підготовки вибухових свердловин включає їхнє вибурювання, розміщення в порожнині свердловини полімерної колби з рідиною, засобів ініціювання, вибухової речовини і забійки. В порожнині вибуреної свердловини розміщують ізольовану в нижній частині двошарову колбу з полімерного матеріалу, діаметр якої становить 1,1-1,25 діаметра свердловини. При цьому внутрішній шар колби виконують із поліетилену, а зовнішній - із плетеного (тканого) полотна поліпропілену. Усередині колби, у донній її частини, закріплюють транспортне кільце, через яке просмикують мотузку і заповнюють колбу рідиною, після чого перед підривом свердловини, до одного з кінців мотузки закріплюють гірлянду із засобами ініціювання, переміщають нагору протилежний кінець мотузки, і затягують гірлянду із засобами ініціювання в колбу, фіксуючи їх на заданій глибині, після чого подають у колбу в заданих об'ємах вибухову речовину і залишають рідину у вигляді забійки. UA 120808 U (12) UA 120808 U UA 120808 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої справи і може бути використана для підготовки вибухових свердловин, які вибурюють на бурових блоках при відкритій розробці родовищ корисних копалин, видобуток яких здійснюється шляхом обвалення рудно-породного масиву. Корисна модель може бути використана для спорядження свердловин, великого діаметра, які вибурюються переважно верстатами шарошкового буріння. Доцільність використання корисної моделі обумовлена необхідністю підривання свердловин, вибурених у породах середньої й малої стійкості, а також у міцних тріщинуватих породах. Доцільність використання корисної моделі пов'язана з імовірністю відшаровування порід і заповнення ними простору свердловини. Як правило, це обумовлено або малою стійкістю рудно-породного масиву, або підриванням блоків більших об'ємів, при якому свердловини не заповнюються вибуховою речовиною протягом тривалого періоду часу у залежності від обсягу бурових робіт. Відомий спосіб підготовки свердловин шляхом їхнього вибурювання на блоці, заповнення свердловин вибуховою речовиною із засобами ініціювання і забійкою ("Горная энциклопедия", вид. "Советская энциклопедия", 1984. - С. 370). Недоліком відомого способу є те, що, при необхідності підривання великого об'єму гірської маси в контурах видобувного блока, потрібно вибурювання великої кількості свердловин, утворення яких здійснюється протягом тривалого періоду часу. Це приводить до того, що при вибурюванні свердловин у тріщинуватих або маломіцних породах відбувається обвалення стінок свердловин і заповнення порожнини свердловин гірською породою. Використання цих свердловин без повторного очищення неможливо через те, що порушуються параметри вибухових робіт, що приводить до погіршення якості руйнування гірського масиву. Низька якість вибухових робіт приводить до необхідності вторинного дроблення, поганому проробленню підошви уступу, погіршенню умов ведення гірських робіт і до збільшення собівартості гірських робіт і вартості сировини для металургійної промисловості. При існуючій технології бурових робіт не передбачаються заходи щодо підтримки стінок свердловин, що приводить до необхідності їхньої підтримки для проведення вибуху, або повторної продувки свердловин з використанням дорогих бурових верстатів. Найбільш близьким рішенням, вибраним як найближчий аналог, є спосіб підготовки свердловин, що включає їхнє вибурювання і розміщення в порожнині свердловини полімерної колби, яку заповнюють водою (Патент України № 75112 на корисну модель). Відповідно до відомого рішення, вода повинна перебувати в порожнині свердловини, обмеженій поверхнею колби, яка виконана з поліетилену. Вода забезпечує необхідний гідростатичний тиск на стінки свердловини, попереджаючи обвалення гірської маси в порожнину свердловини до моменту заряджання. Перед виконанням вибухових робіт, свердловину заповнюють вибуховою речовиною і забійкою, а воду, яка перебувала в поліетиленовій колбі, витісняють на поверхню уступу. Недоліком відомого способу є те, що використання малощільного поліетилену як матеріалу для полімерної колби не забезпечує необхідну її герметичність при заповненні водою. Як показали дослідження, використання поліетилену, що не має достатню механічну міцність приводить до того, що при монтажі колб в свердловинах, які мають нерівну поверхню, відбувається ушкодження стінок колб і, як наслідок, витікання з них води. Після цього відбуваються локальні відшарування породного масиву в свердловинах й їхнє засмічення. Використання поліетиленової колб, у яких збільшують товщину стінок, ускладнює їхній монтаж у свердловинах і у значній мірі негативно позначається на техніко-економічних показниках вибухових робіт. Крім цього у відомому технічному рішенні не регламентується діаметр полімерної колби, що не забезпечує достатній ступінь гідростатичного тиску на стінки при заповненні цих колб водою. Регламентований діаметр свердловин дозволяє забезпечити ефективний підпір стінок на весь період простою незарядженої свердловини до моменту заповнення її вибуховою речовиною. Істотним недоліком відомого способу є те, що при заряджанні свердловин неможливо розміщення в їхній порожнині гірлянди із засобів ініціювання. Неконтрольоване занурення гірлянди із засобами ініціювання приводить до нерівномірного розміщення її в порожнині свердловини, заповненою водою, що погіршує якість ведення вибухових робіт. Використання великогабаритних вантажив приводить до ймовірності їхнього заклинювання в свердловині, не досягши дна, і значно ускладнює монтажні роботи через їхню велику вагу при підготовці свердловин до вибуху. Задачею корисної моделі є вдосконалення способу підготовки вибухових свердловин за рахунок: 1 UA 120808 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - розміщення в порожнині свердловин двошарової полімерної колби, внутрішній шар якої виконаний з поліетилену, а зовнішній - із плетеного (тканого) поліпропілену; - розміщення усередині колби в її донній частині транспортного кільця; - використання мотузки, що просмикують через транспортне кільце для переміщення гірлянди із засобами ініціювання при заряджанні свердловин; - використання як забійки рідини, що перебуває в полімерній колбі і розташованої над вибуховою речовиною; - використання полімерної колби з регламентованим діаметром, що враховує необхідний ступінь контакту колби зі стінками свердловини за рахунок гідростатичного тиску. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб підготовки вибухових свердловин включають їхнє вибурювання, розміщення в порожнині свердловини, полімерної колби з рідиною, засобів ініціювання, вибухової речовини і забійки. Відповідно до корисної моделі, у порожнині вибуреної свердловини розміщують ізольовану в нижній частині двошарову колбу з полімерного матеріалу. Діаметр колби становить 1,1-1,25 діаметра свердловини. Внутрішній шар колби виконують із поліетилену, а зовнішній - із плетеного (тканого) поліпропілену. Усередині колби, у донній її частині, закріплюють транспортне кільце, через яке просмикують мотузку і заповнюють колбу рідиною. Перед висадженням свердловини, до одного з кінців мотузки закріплюють гірлянду із засобами ініціювання, переміщають нагору протилежний кінець мотузки, затягують гірлянду із засобами ініціювання в колбу й фіксують їх на заданій глибині. Після фіксації положення засобів ініціювання подають у колбу в заданих об'ємах вибухову речовину і залишають рідину у вигляді забійки. Частину рідини, що витиснена вибуховою речовиною, розливають на поверхні уступу, а частину, що залишилася в свердловині над вибуховою речовиною, залишають як свердловинну забійку. При необхідності збільшення замикаючого ефекту при висадженні свердловин у полімерній колбі між вибуховою речовиною і водяною забійкою, розташовують забійку зі здрібненої гірської породи. Технічний ефект від реалізації корисної моделі полягає в тому, що: - підвищується ефективність вибухових робіт при видобутку рудних корисних копалин; - підвищується стійкість свердловин на весь період їхнього вибурювання в контурах блока, що відпрацьовується; - попереджається відшаровування порід незалежно від їхніх фізико-механічних параметрів і ступеня тріщинуватості; - виключаються витрати на продувку свердловин і, відповідно, відсутні витрати, що пов'язані з непродуктивним використанням бурових верстатів, а також пов'язані із цим трудові витрати кваліфікованого гірничого персоналу; - для підтримки стінок свердловин використовується двошарова полімерна колба із пропілену і поліетилену, що має високу механічну міцність, яка попереджає порушення цілісності оболонки, а також має високу герметичність на весь період від моменту її встановлення у свердловині до заряджання вибуховою речовиною; - забезпечується можливість використання як забійки будь-якої рідини або рідини в сполученні із дробленою гірською масою; - забезпечується можливість використання рідини, що розтеклася по поверхні уступу для пилоподавлення при виконанні вибухових робіт; - спосіб дозволяє ефективно розміщати в необхідному положенні гірлянду із засобами ініціювання, що забезпечує регламентовану якість дроблення гірського масиву, незалежно від гірничотехнічних умов розробки покладу; - спосіб дозволяє змінювати положення гірлянди із засобами ініціювання диференційовано по просторовому положенню в контурах видобувного блока; - спосіб дозволяє знизити собівартість бурових робіт і, відповідно, собівартість сировини для металургійної промисловості. Спосіб реалізується таким чином. Виробництво масових вибухів при дробленні блоків гірських порід значної потужності вимагає виконання великого обсягу бурових робіт, які виконуються протягом значного періоду часу. Протягом цього часу внутрішній простір свердловин залишається незакріпленим. Це приводить до того, що із часом під впливом метаморфічних процесів, а також під сейсмічним впливом вибухових робіт, проведених у кар'єрі, відбувається обвалення гірського масиву стінок свердловин і заповнення гірськими породами їхньої порожнини. 2 UA 120808 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 До моменту проведення робіт зі спорядження свердловин вибуховою речовиною потрібно додаткові роботи з повторного їхнього очищення. Це очищення здійснюється за допомогою бурових верстатів, що є непродуктивним використанням обладнання. Рішенням задачі забезпечення високої ефективності буро-вибухових робіт є забезпечення високої стійкості стінок свердловин. Для забезпечення стійкості свердловин використовують колби з полімерного матеріалу. Дослідження показали, що найбільш ефективним є використання двошарової колби, зовнішню частину якої виконують із плетеного (тканого) поліпропілену, а внутрішня частина виконується з поліетилену. Це викликане тим, що поліпропілен у порівнянні з поліетиленом має високу механічну міцність, особливо, якщо тіло зовнішньої оболонки виконано плетеним (тканим) з ниток необхідної товщини. Використання тканої оболонки дозволяє забезпечити необхідну її міцність і гнучкість при монтажі в свердловині, а також максимальне прилягання до внутрішньої поверхні свердловини під гідростатичною дією води. Використання внутрішньої оболонки з поліетилену дозволяє забезпечити також необхідну гнучкість колби, що необхідна при монтажі. Разом з тим, поліетилен дозволяє забезпечити високу герметичність оболонки, перешкоджаючи витіканню рідини. Недостатня міцність поліетиленової оболонки компенсується тим, що її захищає зовнішня оболонка, що має високу міцність й гнучкість, необхідні для розміщення колби в свердловині, що має нерівні стінки, а також відколи і гострі виступи. Так як передбачається заповнення колби рідиною і при цьому колба повинна упиратися в стінки свердловини, попереджаючи можливі вивали, то її діаметр повинен перевищувати діаметр свердловини. Збільшення діаметра колби дозволяє ефективно підтримувати стінки свердловини, облягаючи всі її нерівності. Проведені дослідження показали, що оптимальний діаметр колби становить 1,1-1,25 діаметра свердловини. Такий діапазон дозволяє забезпечити високу ефективність підтримки стінок, а значить попереджає заповнення свердловин гірською масою. Дослідження показали, що зменшення діаметра колби менше заявленого діапазону не забезпечує ефективної підтримки стінок свердловини. Збільшення діаметра колби приводить до появи зайвих складок, які утрудняють облягання стінок свердловини і не дозволяють повною мірою забезпечити підпір стінок, попереджаючи вивалоутворення. Після формування двошарової колби, у її донній частини закріплюють транспортне кільце з металу або пластмаси. Через транспортне кільце просмикують міцну мотузку. Після просмикування мотузки, колба готова до використання для розміщення в свердловині. Кількість колб повинно відповідати кількості свердловин на блоці. Після вибурювання свердловин полімерні колби розташовують у порожнині свердловин. Довжина колб повинна бути не менш фактичної довжини свердловин. Після розміщення колб, у них подають рідину. Як рідина може використовуватися вода або гель різної консистенції. Вибір рідини здійснюється залежно від вимог до пилоподавлення при дробленні гірської маси блока, що відпрацьовується. У процесі вибурювання свердловин, у них розміщують полімерні колби й заповнюють їх рідиною. Після вибурювання всього комплекту свердловин і розміщення в них полімерних колб, що забезпечують підтримку стінок свердловин, останні можуть перебувати в незарядженому стані необхідну кількість часу. При необхідності заряджання свердловин, до мотузки просмикнутої через транспортне кільце, прив'язують гірлянду із засобами ініціювання. Витягаючи протилежний кінець мотузки, переміщають кінець гірлянди із засобами ініціювання, затягуючи їх усередину колби і, відповідно, свердловини. Розміщення в свердловині засобів ініціювання здійснюють залежно від прийнятих параметрів вибухових робіт. Виходячи їх цього, засобу ініціювання фіксують на необхідній висоті. Після фіксації засобів ініціювання, у полімерну колбу подають вибухову речовину в необхідних об'ємах. Рідина, витиснута зі свердловини вибуховою речовиною, розтікається по поверхні уступу, змочуючи гірську породу і забезпечуючи необхідний ступінь пилоподавлення при масовому вибуху. Після заряджання свердловини над вибуховою речовиною перебуває шар рідини, що виконує роль забійки. Після ініціювання вибухової речовини дроблена гірська маса переміщаючись у повітрі, одночасно змочується рідиною, що перебувала в свердловині, при цьому зв'язуються пилоподібні частки, чим попереджаючи їхній розліт в атмосферу. 3 UA 120808 U 5 10 15 20 25 30 Якщо при дробленні гірських порід рідинної забійки недостатньо, то між вибуховою речовиною і стовпом рідини розташовують додатково забійку із дробленої гірської маси. Використання комбінованої забійки забезпечує якісне запирання газів, що утворюються в свердловині при виробництві вибухів, чим забезпечується мінімізація втрат енергії вибуху і поліпшення якості дроблення гірської маси, а наявність додатково рідинної забійки забезпечує необхідний ступінь пилоподавлення. Дослідження способу підготовки вибухових свердловин показує його високу ефективність при масовому обваленні блоків значних об'ємів, що відпрацьовують. Спосіб дозволяє запобігти обваленню в порожнину свердловини гірської маси, що відшарувалася, і відмовитися від очищення свердловини перед виконанням вибухових робіт. Спосіб може бути реалізований стосовно до будь-яких типів гірських порід і параметрів буро-вибухових робіт і може бути реалізований на підприємствах, що здійснюють видобуток рудних корисних копалин відкритим способом. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб підготовки вибухових свердловин, що включає їхнє вибурювання, розміщення в порожнині свердловини полімерної колби з рідиною, засобів ініціювання, вибухової речовини і забійки, який відрізняється тим, що в порожнині вибуреної свердловини розміщують ізольовану в нижній частині двошарову колбу з полімерного матеріалу, діаметр якої становить 1,1-1,25 діаметра свердловини, при цьому внутрішній шар колби виконують із поліетилену, а зовнішній - із плетеного (тканого) полотна поліпропілену, причому усередині колби, у донній її частині, закріплюють транспортне кільце, через яке просмикують мотузку і заповнюють колбу рідиною, після чого перед підривом свердловини, до одного з кінців мотузки закріплюють гірлянду із засобами ініціювання, переміщають нагору протилежний кінець мотузки, і затягують гірлянду із засобами ініціювання в колбу, фіксуючи їх на заданій глибині, після чого подають у колбу в заданих об'ємах вибухову речовину і залишають рідину у вигляді забійки, при цьому частину рідини, яка витиснута вибуховою речовиною розливають на поверхні уступу. 2. Спосіб підготовки вибухових свердловин за п. 1, який відрізняється тим, що в полімерній колбі між вибуховою речовиною і водяною забійкою, розташовують забійку зі здрібненої гірської породи. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4