Спосіб заряджання свердловин

Винахід відноситься до галузі гірничої справи, зокрема до способів заряджання вибухових свердловин і може бути використане на відкритих гірничих роботах при кар'єрній розробці родовищ корисних копалин. Технічний результат, який може бути отриманий від використання винаходу, полягає у підвищенні продуктивності буровибухових робіт за рахунок використання глибоких свердловин, що заряджаються з використанням механізованих зарядних установок. Спосіб заряджання свердловин емульсійним ВР, сенсибілізованим методом газогенерації, полягає в приготуванні емульсійного ВР в змішувально-зарядній машині і введення в емульсійну матрицю газогенеруючої добавки. Потім проводять заряджання свердловини емульсійним ВР із застосуванням водяної набійки. До проведення вибухових робіт заздалегідь задаються критичним діаметром детонації заряду, який приймають рівним не менше 0,5 діаметра свердловини. Потім по емпіричній залежності визначають відносну щільність заряду ВР, що відповідає вищевказаному критичному діаметру детонації заряду даного ВР, і на підставі отриманих даних розрахунковим шляхом визначають зміну щільності ВР по глибині свердловини в залежності від висоти стовпа водяної набійки і вихідної щільності ВР. При зарядці свердловини емульсійне ВР сенсибілізують методом газогенерації до щільності, при якій в донній частині свердловини, що заряджається, зберігається щільність ВР, менше, ніж його критична щільність для даного діаметру свердловини.

З літератури відомий спосіб заряджання свердловин комбінованими зарядами вибухових речовин(ВВ) із водостійкого та неводостійкого ВВ. При цьому в обводнену свердловину засипається заряд водостійкого ВР по висоті, що дорівнює висоті стовпа води. Після певної витримки часу, що дорівнює 12-24 години, на водостійке ВР у верхню суху частину свердловини подають неводостійку ВР (див. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Руйнування гірських порід вибухом. М.: Надра, 1983, с. 135).

Недоліком способу є велика тривалість заряджання, а також використання водостійких та неводостійких типів ВР, що підвищує вартість вибухових робіт.

Відомий спосіб заряджання свердловин при кар'єрній розробці родовищ корисних копалин емульсійним ВВ, сенсибілізованим ної набійки (див., наприклад , патент UA №2088893, F 42 D 1/00, 1997).

Недоліком цього способу, як і інших відомих способів заряджання свердловин із застосуванням емульсійного ВР, сенсибілізованого методом газогенерації, є велика ймовірність відмови заряду ВР при підриванні через такі обставини.

При зарядженні глибоких (до 50 м) свердловин емульсійним ВР, сенсибілізованим методом газогенерації, газові бульбашки, розподілені в емульсії і виконують функцію "гарячих точок", стискуються під впливу гідростатичного тиску колонки заряду і набійки, призводячи до збільшення щільності емуль свердловини.

Експериментальним шляхом було визначено вплив зміни щільності на детонаційну здатність емульсійних ВР. У першому наближенні графік залежності критичногодіаметра детонації від відносної щільності різних емульсійних ВР є гіперболічну криву з різким зростанням значень в інтервалі відносної щільності від 0,9 до 1,0 (по осі X) і діаметрі заряду (по осі Y) від 20 до 360 мм. Таким чином, якщо врахувати вплив ваги водяної набійки і ваги ВР, розташованого в свердловині по всій її глибині, на збільшення щільності ВР, розташованого на дні свердловини, стають зрозумілі причини відмов, що виникають при вибуху емульсійних зарядів ВР, розміщених у глибоких свердловинах.

Завданням, на вирішення якого спрямовано даний винахід, є підвищення надійності проведення вибухових робіт із застосуванням емульсійних зарядів ВР, розміщених у глибоких свердловинах.

Технічний результат, який може бути отриманий від використання винаходу, полягає у підвищенні продуктивності буровибухових робіт за рахунок використання глибоких свердловин, що заряджаються з використанням механізованих зарядних установок.

Зазначений технічний результат досягається за рахунок застосування способу заряджання свердловин емульсійним в попередньо задаються критичним діаметром детонації заряду, прийнятим рівним не менше 0,5 діаметра свердловини, потім по емпіричній залежності визначають відносну щільність заряду ВР, відповідну вищевказаному критичному діаметру детонації заряду даного ВР і на підставі отриманих даних, розрахунковим шляхом визначають зміну щільності ВР в глибині від висотистовпа водяної набійки і вихідної щільності ВР, а при зарядці свердловини емульсійне ВР сенсибілізують методом газогенерації до щільності, при якій в донній частині свердловини, що заряджається, зберігається щільність ВР менше його критичної щільності для даного діаметру свердловини.

У зазначену сукупність включені ознаки, кожен з яких необхідний, а всі разом достатні для досягнення поставленого технічного результату у всіх випадках використання винаходу, на які поширюється обсяг правової охорони.

Спосіб заряджання свердловин емульсійним ВР сенсибілізованим методом газогенерації включає приготування емульсійного ВР в змішувально-зарядній машині, введення в емульсійну матрицю газогенеруючої добавки і заряджання свердловини емульсійним ВР сенсибілізованим методом газогенерації водя. Перед проведенням робіт із зарядки свердловини попередньо задаються критичним діаметром детонації заряду, який приймають не менше 0,5 діаметра свердловини для надійності проведення вибуху. Потім по емпіричній залежності, складеної для зарядів з різних ВР, визначають відносну щільність заряду, що відповідає вищевказаному критичному діаметру детонації заряду даного ВР. Визначення проводять за відомою методикою, описаною в літературі (див., наприклад, М.А. Кук "Наука про промислові вибухові речовини". М.: Надра, 1980, с.250).

На підставі отриманих даних розрахунковим шляхом визначають зміну щільності ВР по глибині свердловини в залежності від висоти стовпа водяної набійки і вихідної щільності ВР. При зарядці свердловини емульсійним ВР виробляють його насичення газом до досягнення вихідної щільності, при якій у донній частині свердловини, що заряджається, щільність ВР буде менше, ніж його критичнагустина для даного діаметру свердловини.

Приклад конкретного способу здійснення.

Як приклад розглядається розрахунок вихідної щільності емульсійного ВР "Сибірит-1200".

Задля більшої повноти вибухового перетворення заряду необхідно, щоб його діаметр, тобто. діаметр свердловини, як мінімум, у 2 рази перевищував величину критичного діаметра ВР при даній щільності. Виходячи з того, що діаметр свердловин зазвичай становить більше 200 мм, визначається значення критичної щільності "Сибіриту-1200", при якій його критичний діаметр у міцній оболонці дорівнював би 100 мм.

Оскільки максимально можлива щільність негазифікованої емульсії "Сибіриту-1200" дорівнює 1,33 г/см 3 а значення відносної щільності при зазначеній величині критичного діаметра детонації становить 0,96, критична щільність повинна бути обмежена величиною 1,28 г/см 3 .

Приймаємо висоту водяної набійки рівної 7 метрів для свердловини глибиною 50 метрів.

Щільність холодної емульсії "Сибіриту-1200" приймаємо рівною 1,33 г/см 3 . Тоді щільність "Сибіриту-1200" на різній глибині свердловини можна розрахувати, виходячи з того, що на шар ВР, що знаходиться на глибині Н, діє тиск, що дорівнює сумі тисків - атмосферного, стовпа води - набійки і стовпа ВР, розташованого між шаром і стовпом води – набійки.

Оскільки щільність ВР змінюватиметься по глибині свердловини, то й бульбашки газу, розташовані в обсязі ВР, змінюватимуть свій обсяг відповідно до закону Бойля-Маріотта. Таким чином, зміна густини ВР по глибині свердловини може бути визначена розрахунковим шляхом. Для спрощення практичних розрахунків було складено програму, проведено розрахунки та складено номограми зміни щільності ВВ "Сибірит-1200" длясвердловин різної глибини за різної вихідної щільності ВР. Використовуючи зазначені розрахункові номограми, можна визначити, що при вказаних вище параметрах вихідна щільність ВР "Сибірит-1200" повинна бути не більше ніж 1,05 г/см 3 .

При такій вихідній щільності ВР свердловина глибиною 50 метрів і діаметром 200 мм може бути висаджена з високим ступенем надійності без наявності "відмови" заряду ВР.

Спосіб заряджання свердловин емульсійним ВВ сенсибілізованим методом газогенерації, що включає приготування детонації заряду, який приймають рівним не менше 0,5 діаметра свердловини, потім по емпіричній залежності визначають відносну щільність заряду ВР, що відповідає вищевказаному критичному діаметру детонації заряду даного ВР, і на підставі отриманих даних розрахунковим шляхом визначають зміну щільності ВР по глибині свердловини в залежності від висоти стовпа водя і вихідної щільності ВР, а при зарядці свердловини емульсійне ВР сенсибілізують методом газогенерації до щільності, при якій в донній частині свердловини, що заряджається, зберігається щільність ВР менше, ніж його критична щільність для даного діаметра свердловини.