ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО Российский патент 1998 года по МПК C06B25/20 

Изобретение относится к разработке взрывчатых веществ, используемых в качестве скважинных зарядов в горнодобывающей промышленности и строительстве.

Известно взрывчатое вещество (ВВ), представляющее собой двухкомпонентную смесь аммиачной селитры и жидких нефтепродуктов - игданит, доля потребления которого в России составляет 50-60% от общего объема потребления промышленных ВВ (ПВВ) [1]. Указанное ВВ отличается доступностью компонентов и невысокой стоимостью, простотой изготовления, однако обладает низкой физической стабильностью (склонно к расслаиванию) и низкими детонационными параметрами, что не позволяет использовать его при взрывании крепких пород. Известны взрывчатые вещества на основе пороховых составов. Так, известен пороховой состав, включающий, мас. %: гранулы артиллерийского баллиститного пороха 34-37, гранулы аммиачной селитры 25-30, приборное масло 1-2 и зерненый пироксилиновый порох определенного состава - остальное, используемый в качестве скважинных зарядов [2]. Известен также пороховой состав, включающий, мас.%: гранулы баллиститного твердого ракетного топлива (БРТТ) 30-42, гранулы аммиачной селитры 15-33, приборное масло 1-2 и зерненый пироксилиновый порох определенного состава - остальное [3].

Известен пороховой состав, включающий, мас.%: аммиачную селитру 20-50, приборное (индустриальное) масло 0,5-2,0 и пироксилиновый порох определенного состава - остальное, предназначенный для изготовления скважинных зарядов [4].

Указанный состав, как наиболее близкий по назначению и рецептуре, принят за прототип. Высокие детонационные параметры позволяют использовать его для взрывания пород различной крепости.

К недостаткам указанного состава следует отнести:
- повышенную чувствительность к механическим и тепловым воздействиям, в сравнении с простейшими ВВ на основе аммиачной селитры и жидкого нефтепродукта;
- несбалансированность состава по содержанию горючего и окислителя (отрицательный кислородный баланс), что приводит к образованию при взрыве токсичных продуктов взрывчатого превращения (окись углерода, окись азота и др.) и не обеспечивает максимальную работоспособность ВВ.

Целью изобретения является повышение эффективности использования ВВ за счет снижения чувствительности к механическим воздействиям, уменьшения содержания токсичных газов в продуктах взрыва за счет сбалансированности содержания в нем горючего и окислителя, обеспечение физической стабильности состава ВВ.

Поставленная цель достигается разработкой ВВ на основе аммиачной селитры и жидких нефтепродуктов с введением пироксилинового или баллистичного пороха с размером частиц 0,01-2,95 мм, или их смеси и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкий нефтепродукт, например, дизельное топливо - 0,3-4,8
Пироксилиновый или баллиститный порох с размерами частиц 0,01-2,95 мм или их смесь - 4,0-29,0
Вода - 2,0-10,0
Аммиачная селитра - Остальное.

Разработка состава ВВ проводилась с учетом обеспечения более высоких, по сравнению с прототипом, детонационных параметров при взрыве (теплоты взрыва, скорости детонации, критического диаметра детонации и др.), физической стабильности системы (исключение расслаивания компонентов), низкой чувствительности ВВ к механическим воздействиям (чувствительность к удару). Стабилизация ВВ достигнута введением в его состав измельченного пороха (пироксилинового или баллиститного или их смеси) с размерами частиц 0,01-2,95 мм, обладающего высокой удерживающей способностью по отношению к жидким нефтепродуктам (до 40-45%). Введение измельченного пороха позволило (см. таблицу) значительно повысить детонационные характеристики ВВ: до 15% увеличить теплоту взрыва и снизить критический диаметр детонации со 120-130 мм до 80-90 мм. Жидкие нефтепродукты, введенные в состав ВВ в качестве горючего, обеспечивают одновременно флегматизацию пороха и позволяют сохранить чувствительность к удару на уровне малочувствительных штатных ВВ - игданитов.

Введение в состав ВВ воды в количестве 2-10% позволяет на 15-20% увеличить плотность, на 20% повысить скорость детонации, получить нечувствительное к открытому пламени ВВ, что немаловажно с точки зрения обеспечения безопасных условий транспортировки и эксплуатации ВВ. Наличие в ВВ воды исключает пыление при зарядке, обеспечивая хорошую его "потопляемость" при загрузке частично обводненных скважин. Эффект увеличения скорости детонации ВВ при введении в их состав воды заключается в создании в заряде сплошной высокоплотной среды в виде водной суспензии, для которой детонационные процессы распространяются с более высокой скоростью, чем для ВВ в виде смеси твердых частиц с воздушным межгранульным пространством.

Примеры предлагаемого ВВ с сравнении с прототипом приведены в таблице.

Как видно из таблицы (образцы 1,2,3,4), предлагаемое ВВ обеспечивает физическую стабильность системы - смесь не расслаивается, имеет сбалансированное соотношение горючих элементов и кислорода (нулевой кислородный баланс) и характеризуется более высокими, по сравнению с прототипом, теплотами взрыва и скоростями детонации при низких (на уровне малочувствительных) значениях показателей чувствительности к механическим воздействиям. При запредельном содержании в составе ВВ пороха (2%) и жидкого нефтепродукта (дизельное топливо - 5,1%) - образец N 5, а также при заявленном содержании компонентов, но с запредельным значением размеров частиц пороха (более 2,95 мм)- образец N 6, физическая стабильность системы не обеспечивается: компоненты расслаиваются, жидкие нефтепродукты стекают в нижние слои заряда. Использование пороха с размером частиц менее 0,01 мм нецелесообразно, в связи с очень большими энергозатратами на измельчение, а также значительным усложнением технологии получения ВВ и повышением взрывоопасности.

При содержании в составе ВВ 31% измельченного пороха и 0,1% жидких нефтепродуктов - образец N 7, физическая стабильность системы обеспечивается, однако при этом значительно возрастает чувствительность ВВ к удару (с 0-4% до 20-30%), что делает невозможным обеспечение безопасных условий его транспортировки и применения, особенно с учетом механизированного способа зарядки скважин. При содержании в составе ВВ 1% воды, 20% пороха с размером частиц 0,01-2,95 мм, 1,9% жидкого нефтепродукта и 77,1% аммиачной селитры -образец N 8, наблюдается его высокая чувствительность к открытому пламени (горючесть), а при содержании 15% воды, 20% измельченного пороха с размером частиц 0,01-2,95 мм, 1,9% жидкого нефтепродукта и 63,1% аммиачной селитры ВВ теряет сыпучесть, что не позволяет обеспечить его загрузку в скважину.

В предлагаемом составе ВВ в качестве порохов могут быть использованы все типы штатных пироксилиновых и баллиститных порохов, а также их смесь при различном соотношении.

Технологический процесс изготовления предлагаемого ВВ с использованием существующего оборудования (резательные станки, вальцы) включает следующие основные операции:
- измельчение в водной среде пироксилинового или баллиститного пороха до размера частиц 0,01-2,95 мм;
- отжим измельченного пороха до влажности 15-40%;
- омасливание поверхности гранул селитры жидкими нефтепродуктами;
- смешение омасленной селитры и измельченного пороха;
- упаковка ВВ в бумажные битумированные многослойные мешки с полиэтиленовым мешком-вкладышем.

Предлагаемый состав ВВ и технологический процесс его получения позволяют расширить сырьевую базу ВВ с включением в нее пироксидиновых и баллиститных порохов. В первую очередь это относится к использованию в качестве компонентов ВВ трубчатых пироксилиновых и баллиститных порохов (после их измельчения), по которым до настоящего времени отсутствуют решения по способам их утилизации.

Испытания предлагаемого ВВ в натурных условиях показали, что зарядка скважин осуществляется без осложнений, перераспределения компонентов во взрывчатом веществе при транспортировке, хранении и испытаниях не происходит. При инициировании зарядов от штатных средств инициирования отказов не зафиксировано. По эффективности действия (детонационным параметром, дроблению пород) предлагаемое ВВ существенно превосходит прототип.

Использование: в качестве скважинных зарядов в горнодобывающей промышленности и строительстве. Сущность изобретения: ВВ включает, мас.%: жидкий нефтепродукт, например дизельное топливо 0,3-4,8; пироксилиновый или баллиститный порох или их смесь с размерами частиц 0,01-2,95 мм 4,0-29,0; вода 2,0-10,0; аммиачная селитра - остальное. ВВ обладает повышенной эффективностью за счет увеличения детонационных параметров при взрыве, физической стабильностью. 1 табл.

Взрывчатое вещество, включающее аммиачную селитру, жидкий нефтепродукт и бездымный порох, отличающееся тем, что оно содержит дополнительно воду, а порох имеет размеры частиц 0,01 2,95 мм при следующем соотношении компонентов, мас.

Жидкий нефтепродукт, например, дизельное топливо 0,3 48
Бездымный порох, например, пироксилиновый или баллиститный порох, или их смесь 4,0 29,0
Вода 2,0 10,0
Аммиачная селитра Остальноео