Заряд для обводненных скважин
Патент 1630440
Авторы
Классы МПК
Заряд для обводненных скважин
Реферат
Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано на открытых буровзрывных работах в обводненных горных породах. Цель изобретения - расширение области использования и повышение эффективности взрывных работ за счет обеспечения приспособления заряда к условиям обводненности скважины. Заряд для обводненных скважин содержит взрывчатое вещество (ВВ) 1 из растворимых или не растворимых в воде компонентов. Размещено ВВ 1 в эластичной оболочке 2, на заглушенном торце 3 которой выполнены основные 4 и дополнительные 5 впускные отверстия. При подачи оболочки 2 с ВВ 1 в скважину и заполнении ее водой через отверстия 4 и 5 заряд опускается на дно скважины. Для компенсации растворяемого ВВ 1 масса заряда увеличивается и равна Мвв = 1,05-2,0 Мc, где Мвв - масса заряда в обводненной скважине, кг; Мc - масса заряда в сухой скважине, кг. Для предотвращения вымывания окислителя из заряда в состав ВВ включают поверхностно-активные или клеящие вещества. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано на открытых буровзрывных работах в обводненных горных породах. Целью изобретения является расширение области использования и повышения эффективности взрывных работ за счет обеспечения приспособления заряда к условиям обводненности скважин. На фиг.1 представлена принципиальная схема заряда в скважине; на фиг.2 - схема расчета уровня воды. Заряд для обводненных скважин включает взрывчатое вещество (ВВ) 1 из растворимых или не растворимых в воде компонентов. ВВ 1 размещено в эластичной оболочке 2, на заглушенном торце 3 которой выполнены основные 4 и дополнительные 5 впускные отверстия. При подаче эластичной оболочки с ВВ 1 в скважину и заполнении ее водой через основные 4 и дополнительные 5 отверстия на заглушенном торце 3 эластичной оболочки 2 заряд опускается на дно скважины. Столб воды 6 в скважине возрастает от первоначального уровня Нво до уровня Нв. В процессе растворения окислителя нерастворившаяся часть ВВ 1 достигает уровня Нз. раствор окислителя 7 в эластичной оболочке 2 достигает уровня Нp. Из условия равновесия выталкивающей силы и веса взрывчатого вещества 1 следует где Sз, Sскв площадь сечения соответственно заряда и скважины, м2; hв высота столба воды 6 относительно нижнего торца эластичной оболочки 2 м; Hз высота столба ВВ, м; вв, в плотность соответственно заряда и воды; g ускорение свободного падения, м.с. Учитывая, что в процессе взрыва породы в забойной части скважины могут разрушаться за счет гидроудара, а также что в процессе отстоя ВВ 1 в эластичной оболочке 2 может осесть за счет снижения уровня воды (Нв), обусловленного ее вытеканием в трещины, можно записать условие, при котором целесообразно осуществлять впуск воды в эластичную оболочку 2 по следующей математической зависимости X + h < Hво (4) где h допустимая высота недохода заряда до дна скважины, м, Тогда из уравнения (4) с учетом уравнений (1), (2) и (3) получают (5) где отношение площадей сечения заряда и скважины. Значение h 1-3 устанавливается экспериментально. Величину насыщенности раствора окислителя определяют из математического возражения (6) где Мo, Мв масса соответственно окислителя и воды в растворе, кг; o, р плотность соответственно окислителя и раствора, кг/м3; Vo, Vз, Vp объем соответственно окислителя, воды в растворе и раствора, м3. Из уравнения (6) следует По закону сообщающихся сосудов Рв Pp, где Рв, Pp давление воды в растворе у основного 4 и дополнительного 5 отверстий Н/м2; Поэтому высота столба раствора 7 в эластичной оболочке 2 равна Учитывая, что первоначальный объем воды в скважине после погружения заряда распределяется на образование раствора 7 и заполнение пространства между эластичной оболочкой и стенками скважины, можно записать SсквHво (Sскв-Sз)Hв + Vв (12) В случае, когда раствор 7 располагается выше столба заряда (Нp > Hз), можно записать Vp HpPSз + (Hp Hз)Sз, (13) где Р отношение объема пустот в заряде к объему заряда. В случае когда раствор располагается ниже верхнего уровня заряда (Нp < H з), можно записать Vp HpPSз (14) Из выражений (12), (13) и (14) с учетом выражений (7) и (11) после преобразований получают где К насыщенность раствора окислителя в долях, единицы. Если уровень воды Нв больше глубины скважины (Н) следует принимать Hв H (17) Учитывая, что часть массы ВВ переходит в раствор, можно записать MВВ MВВо + Mo, (18) где МВВ заряжаемая масса ВВ, MВВo масса ВВ, оставшаяся в виде твердой фазы, кг; Mo масса окисления, перешедшего в раствор, кг. Повышение качества дробления пород достигается за счет сохранения выполнения заряда эквивалентным по результатам работоспособности заряда в сухой скважине. Это означает прежде всего гарантию детонации заряда при соответствующем инициировании и близкого к расчетному (сухому) заряду действия в породах, которое характеризуется теплотой взрыва. Раствор окислителя отдельно без твердой фазы с тротилом не взрывается, поэтому в процессе впуска воды в заряд и растворения окислителя может образовываться твердая фаза с различным содержанием тротила. При этом значительное содержание окислителя в сухих неводоустойчивых ВВ и относительно полное по высоте заряжение скважин обусловливают то, что твердая фаза будет находиться в концентрированном растворе окислителя. Масса твердой фазы ВВ учетом допущения о равенстве пустот между гранулами сухого ВВ и твердой фазы равна Из выражения (8) следует, что С ошибкой, не превышающей 15% при любом соотношении содержания в твердой фазе тротила и окислителя, в качестве критерия эквивалентности зарядов при водонаполнении принято MВВо const. Учитывая, что раствор 7 селитры над зарядом взрывается, а сухая часть заряда ВВ 1 сохраняет свою работоспособность при расчете параметров, характеризующих предлагаемый способ, достаточно в качестве эквивалентных принять заряды твердой фазы, равными по геометрическим размерам. Поэтому MВВ CMc, (19) где Mc масса сухого заряда, кг. Из выражений (18) и (19) следует (20) При Hp > Hз из уравнений (6), (7), (11) и (13) получают (21) При Hp РHз из выражений (6), (7), (11) и (14) получают Mo= KPвHвSз. (22) Масса ВВ MВВо= SзHзвв. (23) Из выражений (20), (21), (22) и (23) получают при Hp > Pз; Из анализа уравнений (15), (16), (24) и (25) следует, что значение С возрастает по мере увеличения концентрации раствора пористости ВВ 1, первоначального уровня воды в скважине, соотношения площадей сечения заряда и скважины, а также по мере уменьшения расчетной высоты заряда и насыпной плотности ВВ, причем концентрация прямой зависимостью связана с температурой раствора. Поэтому для установления границ диапазона увеличения массы заряда определяется С при крайних значениях указанных факторов соответствующих Смин и Смакс. МВВ (Cмин Cмакс)Mc 1,05 2,00 Mc Меньшему значению Смин 1,05 cоответствует отрицательная температура воздуха. Соотношение площадей сечения заряда и скважины предельно возможное, при котором можно осуществлять подачу эластичной оболочки 2 в скважину с одновременным размещением в ней ВВ. Плотность соответствует максимальной насыпной плотности ВВ, которые могут быть использованы по предлагаемому способу. Начальный уровень воды определен в соответствии с зависимостью (5). Высота заряда ВВ 1 соответствует максимальной глубине технологических скважин, используемых на карьерах за вычетом длины забойки. Максимальному значению Смакс 2 соответствуют минимальное значение глубины технологических скважин 10 м и максимальный уровень первоначальной длины воды 10 м. Температура, концентрация и плотность раствора соответствуют максимальной t 20oС. Насыпная плотность заряда наименьшая для применяемых типов ВВ Высота заряда наименьшая, соответствующая максимальной высоте забойки 10 м для скважин диаметром dз 160 400 мм. Если в эластичной оболочке 2 отсутствуют отверстия (порывы) кроме впускных 4 и 5, то обмен раствора и воды в скважине отсутствует. В случае порыва эластичной оболочки 2 выше впускных отверстий 4 и 5 на H по закону сообщающихся сосудов будут действовать два условия Из этих условий следует, что (в-р)=0. Физически это означает, что при расположении отверстий на разной высоте условия (26) и (27) одновременно не к выполняются, т.е. будет осуществляться обмен раствора в эластичной оболочке 2 и воды в скважине до уравнивания плотностей и будет вымываться из состава заряда окислитель. Это приведет к снижению работоспособности заряда. Поэтому при заряжении по предлагаемому способу в условиях, не исключающих порывов рукава, дополнительно в состав заряда необходимо вводить поверхностно-активные, клеящие или цементирующие вещества. Наряду с известной функцией гидрофобизации заряда эти вещества, покрывая пленкой твердые нерастворимые компоненты ВВ, а также самостоятельно в форме нерастворившихся взвешенных частиц, двигаясь с потоком воды, перекрывают более нижние отверстия. Это приводит к резкому снижению и исключению прочности жидкости в эластичной оболочке 2. При этом необходимо, чтобы создаваемые отверстия в эластичной оболочке 2 по своим размерам были меньше нерастворимых компонентов ВВ.
Формула изобретения
1. Заряд для обводненных скважин, включающий взрывчатое вещество из растворимых и не растворимых в воде компонентов, размещенное в эластичной оболочке, на заглушенном торце которой выполнено впускное отверстие, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования и повышения эффективности взрывных работ за счет обеспечения приспособления заряда к условиям обводненности скважины, на заглушенном торце эластичной оболочки выполнено по крайней мере одно дополнительное впускное отверстие, а масса взрывчатого вещества определяется по математической зависимости МВВ (1,05 2,0)Мс, где МВВ масса взрывчатого вещества в заряде для обводненной скважины, кг; Мс масса взрывчатого вещества в заряде для сухой скважины, кг. 2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что взрывчатое вещество снабжено поверхностно-активным или клеящим компонентом.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 09.06.2007
Извещение опубликовано: 20.02.2009 БИ: 05/2009