ВЗРЫВЧАТАЯ СМЕСЬ Российский патент 2002 года по МПК C06B31/28 

Изобретение относится к разработке взрывчатых смесей, используемых для ведения взрывных работ методом скважинных зарядов.

Известно использование простейших взрывчатых веществ (ВB), включающих пористую аммиачную селитру и жидкий нефтепродукт как в России (гранулит М), так и за рубежом (декамон, аммонекс в Германии, пат. США 3103457, 3279965, 5486247). Недостатком этих взрывчатых веществ являются низкие энергетические характеристики, что не позволяет использовать их при ведении взрывных работ по крепким породам.

Известен способ изготовления и заряжания скважин взрывчатым веществом, содержащим пористую аммиачную селитру, жидкое горючее и твердые дисперсные добавки (пат. России 2138009, заявл. 10.06.98 г.), принятый авторами за прототип к заявляемой взрывчатой смеси. Недостатком прототипа является сложность, высокая энергоемкость изготовления, низкие энергетические характеристики ВВ, т.к. даже при сравнительно низком критическом диаметре детонации нельзя использовать его для дробления крепких пород, указанный состав рекомендуется использовать в комбинации с эмульсионными ВВ.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности взрывчатой смеси за счет повышения детонационных и энергетических характеристик, упрощения технологии изготовления. снижения стоимости буровзрывных работ, применения для ведения взрывных работ по породам любой крепости и в скважинах любого диаметра, расширения сырьевой базы и ассортимента выпуска ВВ.

Техническая задача решается созданием взрывчатой смеси, включающей пористую аммиачную селитру, минеральное масло или смесь минеральных масел и сыпучее взрывчатое вещество или смесь сыпучих взрывчатых веществ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пористая аммиачная селитра - 90,7-26,6
Минеральное масло или смесь минеральных масел - 1,5-4,3
Сыпучее взрывчатое вещество или смесь сыпучих взрывчатых веществ - 5,0-71,9
Сыпучее взрывчатое вещество или смесь сыпучих взрывчатых веществ может представлять собой:
- порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь и поpoшкooбpазный, или гранулированный, или чешуированный тротил;
- порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь, гранулированный, или порошкообразный, или чешуированный тротил и энергетическую добавку;
- порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь, порошкообразное органическое горючее и минеральное масло;
- порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь и минеральное масло;
- порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь, минеральное масло и энергетическую добавку;
- тротил, или гексоген, или их смесь.

Пористая аммиачная селитра и минеральное масло или смесь минеральных масел берется в стехиометрическом соотношении.

В качестве энергетической добавки сыпучих взрывчатых веществ берутся порошкообразные алюминий, или алюминий кремнистый, или ферросилиций, или их смесь.

В качестве минеральных масел используются масла, выпускаемые отечественной промышленностью такие, как дизельное, или моторное, или газотурбинное топливо, или индустриальное, или веретенное, или соляровое, или поглотительное, или трансформаторное, или др. масло, или их смеси, т.к. они имеют практически одинаковый элементный состав и термодинамические характеристики. Выбор типа минерального масла для конкретных целей производится с учетом вязкости, температур вспышки и застывания.

Взрывчатые вещества по своему агрегатному состоянию делятся на сыпучие, пастообразные. эмульсионные и др. В качестве окислителя используется в основном аммиачная селитра.

В качестве горючих в сыпучих взрывчатых веществах используются как жидкие (например, минеральные масла), так и твердые горючие, например тротил, порошки алюминия, ферросилиция, последние одновременно выполняют роль сенсибилизатора и энергетических добавок, повышающих теплоту и температуру взрыва, работоспособность, в качестве органических горючих - торф, или лигнин, или древесная мука, или их смесь.

При проектировании взрывных работ учитывается не только крепость горных пород, но и требования, предъявляемые к качеству дробления по разлету кусков горний массы, качество проработки подошвы уступа, размер получаемою горного куска, выход нeгабарита и т.д.

Параметры взрыва определяются детонационными, энepгетическими характеристиками взрывчатой смеси. Энергетические характеристики взрывчатой смеси определяются типом и соотношением компонентов. Детонационные характеристики взрывчатой смеси определяются не только компонентным составом, но и физическим и структурным состоянием окислителя и горючего (порошок, гранула, чешуйка, кристалл). Поэтому для оптимизации взрыва в зависимости от крепости горных пород, диаметра и глубины бурения скважин компонуют взрывчатую смесь со сбалансированным содержанием горючего и окислителя - с кислородным балансом, близким к нулю, которая бы отвечала предъявляемым требованиям по качеству дробления породы, стоимости буровзрывных работ, экологической чистоте продуктов взрыва, технологичности заряжания скважин.

Сыпучая взрывчатая смесь, состоящая из крупнодисперсных (гранулированных) компонентов, имеет низкие детонационные характеристики, пониженную восприимчивость к детонационному импульсу. Детонационные характеристики могут быть повышены за счет ввода мелкодисперсных (порошкообразных, кристаллических) компонентов, энергетических и сенсибилизирующих добавок, металлических порошков, пористой аммиачной селитры, обеспечивающих более тесный контакт окислителя с горючим.

Гладкая и плотная аммиачная селитра (гранулированная, кристаллическая и порошкообразная) плохо удерживает минеральные масла, особенно низковязкие, что приводит к расслоению компонентного состава в процессе хранения, транспортирования и заряжания скважин. Для предотвращения этого в заявляемой взрывчатой смеси используется пористая аммиачная селитра, обладающая повышенной впитывающей и удерживающей способностью (до 6-8 мас. %).

Взрывчатые смеси на основе пористой аммиачной селитры обладают меньшей насыпной плотностью, для ее повышения в заявляемую взрывчатую смесь введены сыпучие взрывчатые вещества, содержащие более плотные взрывчатые сенсибилизаторы (тротил, или гексоген, или их смесь), высокодисперсные энергетические добавки такие, как алюминий, или ферросилиций. или алюминий кремнистый, или их смесь, которые одновременно повышают теплоту и температуру взрыва, работоспособность, чувствительность к детонационному импульсу, снижают критический диаметр детонации.

Таким образом, основной технический результат изобретения - повышение эффективности взрывчатой смеси достигается за счет выбранных компонентов и их соотношения. Заявляемая взрывчатая смесь может использоваться в скважинах любого диаметра и породах любой крепости, при этом обеспечивается стабильность компонентного состава за счет различной вязкости минеральных масел, дисперсности и структуры компонентов (пористая аммиачная селитра, порошкообразные, кристаллические, чешуйчатые, гранулированные сыпучие взрывчатые вещества). Изменяя типы взрывчатых веществ, являющихся компонентом предлагаемой взрывчатой смеси и cooтношение компонентов, можно регулировать ширину зоны химической реакции, изменять давление детонационной волны, долю энергии взрыва, идущую на бризантные формы работы, а значит вести взрывные работы по породам любой крепости, обеспечивать требования по качеству отбойки горной массы: легко регулируемый кислородный баланс обеспечивает экологическую чистой ведения взрывных работ.

Минеральные масла, имеющие различную вязкость, за счет образования масляной пленки на поверхности твердых компонентов и частичного заполнения пор пористой аммиачной селитры сохраняют капиллярно-пористую структуру, создают лучший контакт окислителя с горючим, а следовательно, повышают полноту взрывчатого превращения предлагаемой взрывчатой смеси. Поэтому в предлагаемой взрывчатой смеси минеральное масло не является флегматизатором, а частично играет и роль сенсибилизирующей добавки, ускоряя взаимодействие окислителя с горючим.

Примеры заявляемой взрывчатой смеси, ее основные характеристики в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Работоспособность взрывчатой смеси определяли методом воронкообразования - по объему воронки, образующейся при взрыве. При проведении взрывов массы зарядов, типы и массы детонаторов, диаметр и глубина скважин для заявляемой взрывчатой смеси и прототипа (эталона) брались одинаковыми. По результатам взрыва рассчитывался удельный расход заявляемой взрывчатой смеси и прототипа. Коэффициент относительной работоспособности - отношение удельного расхода испытуемой взрывчатой смеси к удельному расходу эталонного ВВ. Чем меньше коэффициент относительной работоспособности, тем эффективнее ВВ.

Изготовление заявляемой взрывчатой смеси осуществляется в смесителях, используемых при производстве аммиачно-селитренных ВВ гравитационного принципа действия, и смесительно-зарядных машинах, оснащенных шнековой системой подачи компонентов, путем смешения пористой аммиачной селитры и сыпучего взрывчатого вещества до равномерного распределения сыпучих компонентов с последующим омасливанием полученной смеси минеральным маслом или смесью минеральных масел при температуре окружающей среды. При изготовлении заявляемых взрывчатых смесей допускается сначала производить омасливание аммиачной селитры минеральным маслом, а затем смешивать ее со взрывчатым веществом. Изготовление взрывчатых смесей осуществлялось с использованием отечественного сырья.

Заявляемая взрывчатая смесь проверена при отбойке горных пород с крепостью до 20 по шкале М.М. Протодьяконова. Инициирование осуществлялось принятым для данного карьера способом. Заряжание скважин проводилось как ручным, так и механизированным способами, принятыми на данном карьере.

Как следует из таблицы и по результатам проведенных взрывов, заявляемая взрывчатая смесь превосходит прототип по работоспособности, имеет высокую теплоту взрыва, кислородный бaлaнс, близкий к нулю, обеспечивает удовлетворительную отбойку пород любой крепости скважинными зарядами любого диаметра.

Изобретение относится к разработке взрывчатых смесей, используемых для ведения взрывных работ методом скважинных зарядов. Согласно изобретению взрывчатая смесь включает в себя пористую аммиачную селитру, жидкое горючее - минеральное масло или смесь минеральных масел, твердую дисперсную добавку - сыпучее взрывчатое вещество или смесь сыпучих взрывчатых веществ. Изобретение направлено на повышение эффективности взрывчатой смеси за счет повышения детонационных и энергетических характеристик, упрощение технологии изготовления, снижение стоимости буровзрывных работ, применение взрывчатой смеси для ведения взрывных работ по породам любой крепости и в скважинах любого диаметра, расширение сырьевой базы и ассортимента выпуска взрывчатых веществ. 8 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Взрывчатая смесь, включающая пористую аммиачную селитру, жидкое горючее, твердую дисперсную добавку, отличающаяся тем, что в качестве жидкого горючего она содержит минеральное масло или смесь минеральных масел, а в качестве твердой дисперсной добавки - сыпучее взрывчатое вещество или смесь сыпучих взрывчатых веществ при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Пористая аммиачная селитра - 90,7-26,6
Минеральное масло или смесь минеральных масел - 1,5-4,3
Сыпучее взрывчатое вещество или смесь сыпучих взрывчатых веществ - 5,0-71,9
2. Взрывчатая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сыпучего взрывчатого вещества или смеси сыпучих взрывчатых веществ она содержит порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь и порошкообразный, или гранулированный, или чешуированный тротил. 3. Взрывчатая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сыпучего взрывчатого вещества или смеси сыпучих взрывчатых веществ она содержит порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь, порошкообразный, или гранулированный, или чешуированный тротил и энергетическую добавку. 4. Взрывчатая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сыпучего взрывчатого вещества или смеси сыпучих взрывчатых веществ она содержит порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь, энергетическую добавку и минеральное масло. 5. Взрывчатая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сыпучего взрывчатого вещества или смеси сыпучих взрывчатых веществ она содержит тротил, или гексоген, или их смесь. 6. Взрывчатая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сыпучего взрывчатого вещества или смеси сыпучих взрывчатых веществ она содержит порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь, порошкообразное органическое горючее и минеральное масло. 7. Взрывчатая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сыпучего взрывчатого вещества или смеси сыпучих взрывчатых веществ она содержит порошкообразную, или гранулированную, или кристаллическую аммиачную селитру, или их смесь и минеральное масло. 8. Взрывчатая смесь по п. 1-7, отличающаяся тем, что она содержит пористую аммиачную селитру и минеральное масло или смесь минеральных масел в стехиометрическом соотношении. 9. Взрывчатая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве энергетической добавки она содержит порошкообразный алюминий, или алюминий кремнистый, или ферросилиций, или их смесь.