ПРОМЫШЛЕННЫЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК C06B31/42 C06B25/04 C06B45/36 

Изобретение относится к взрывным работам, а именно к промышленным взрывчатым составам, используемым при ведении взрывных работ на дневной поверхности разрезов и карьеров во всех климатических зонах с температурой от минус 50 до плюс 50^oС на породах и рудах любой крепости.

Широко известен [1] смесевой взрывчатый состав гранулит М, который представляет собой стехиометрическую смесь обычной аммиачной селитры и минерального масла (5,5%). При этом стоимость гранулита М примерно в 1,3 раза выше стоимости игданита.

Игданит [2] представляет собой взрывчатую смесь обычной гранулированной аммиачной селитры (94,5%) с дизельным топливом (5,5%). Однако в скважине игданит со временем расслаивается, т. к. используемая в настоящее время во взрывчатых составах обычная гранулированная аммиачная селитра способна удержать небольшое количество дизельного топлива. Часть дизельного топлива стекает в нижние слои заряда. При этом нарушается соотношение компонентов, что приводит к снижению энергетических характеристик взрывчатого состава. Инструкция по применению предписывает использовать игданит в течение одной рабочей смены.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является патент России 2144016 С1, С 06 В 31/42, 10.01.2000 [3], который принят за прототип. Состав взрывчатого вещества содержит тротил - 4,4-5,6 мас. %, угольный порошок - 2,2-3,8 мас.%, дизельное топливо (жидкий нефтепродукт) - 1,1-1,9 мас. % и гранулированную аммиачную селитру - остальное до 100 мас.%.

Однако наличие обычной гранулированной аммиачной селитры и дополнительно большое суммарное количество невзрывчатых материалов (жидкого нефтепродукта и угольного порошка) во взрывчатом составе по отношению к небольшому количеству взрывчатого вещества (чешуированного тротила) приводит к существенной флегматизации чешуированного тротила невзрывчатыми материалами, что, естественно, снижает эффективность взрывчатого состава.

Предлагаемый промышленный взрывчатый состав (варианты) не имеет указанного недостатка. При создании изобретения ставилась задача получить высокоэффективный промышленный взрывчатый состав, обладающий большей эффективностью действия взрыва, применение которого возможно как в сухих, осушенных и малообводненных скважинах, так и в скважинах любой степени обводненности при заряжании в полиэтиленовые рукава.

Для достижения такого технического результата предлагается следующий промышленный взрывчатый состав (варианты).

Вариант 1. Промышленный взрывчатый состав содержит пористую гранулированную аммиачную селитру, чешуированный или гранулированный тротил, угольный порошок и жидкий нефтепродукт, при следующем содержании компонентов, мас.%:
Пористая гранулированная аммиачная селитра - 79,0 - 92,0
Угольный порошок - 0,7 - 2,5
Жидкий нефтепродукт - 1,0 - 5,0
Чешуированный или гранулированный тротил - 3,0 - 19,0
при этом суммарное количество угольного порошка и нефтепродукта находится в пределах 1,7-7,5%.

Удерживающая способность пористой гранулированной аммиачной селитры по отношению к дизельному топливу 5-14%.

Вариант 2. Промышленный взрывчатый состав содержит пористую гранулированную аммиачную селитру, чешуированный или гранулированный тротил, угольный порошок, жидкий нефтепродукт и дополнительно содержит загущающую добавку при следующем содержании компонентов, мас.%:
Пористая гранулированная аммиачная селитра - 78,0 - 94,0
Угольный порошок - 0,7 - 2,5
Загущающая добавка - 0,6 - 2,0
Жидкий нефтепродукт - 0,5 - 5,0
Чешуированный или гранулированный тротил - 2,0 - 19,0
при этом суммарное количество угольного порошка, загущающей добавки и нефтепродукта находится в пределах 1,8-9,5%.

Удерживающая способность пористой гранулированной аммиачной селитры по отношению к дизельному топливу 5-14%.

Состав в качестве загущающей добавки содержит гуаргам (камедь гуаровую) или натрий карбоксиметилцеллюлозу (NaKMЦ).

Высокоэффективный промышленный взрывчатый состав, обладающий большей эффективностью действия взрыва, получается за счет содержания в составе пористой гранулированной аммиачной селитры и за счет оптимизации соотношений между компонентами составов, а именно за счет определенного суммарного содержания угольного порошка и нефтепродукта по первому варианту изобретения и суммарного содержания угольного порошка, загущающей добавки и нефтепродукта по второму варианту изобретения при указанном количестве содержания тротила. Включение в промышленный взрывчатый состав по первому варианту пористой аммиачной селитры обеспечивает более равномерное распределение угольного порошка и нефтепродукта, что приводит к увеличению эффективности действия взрыва. При значениях суммарного количества невзрывчатых материалов (угольного порошка и нефтепродукта) по первому варианту изобретения более чем 7,5 мас. % происходит значительное снижение эффективности действия взрыва. Суммарное количество угольного порошка и нефтепродукта в составе менее чем 1,7 мас.% нельзя обеспечить при непрерывном их дозировании.

Включение в промышленный взрывчатый состав по второму варианту изобретения пористой гранулированной аммиачной селитры обеспечивает более равномерное распределение угольного порошка, загущающей добавки и нефтепродукта, что приводит к увеличению эффективности действия взрыва.

При содержании в составе загущающей добавки снижается вымываемость аммиачной селитры за счет образования водного геля с включениями угольного порошка, нефтепродукта, гранул аммиачной селитры и тротила, что препятствует вымыванию аммиачной селитры из состава и приводит к увеличению эффективности действия взрыва.

При значении суммарного количества невзрывчатых компонентов (угольного порошка, загущающей добавки и нефтепродукта) более чем 9,5 мас.% снижается эффективность действия взрыва. Значения суммарного количества угольного порошка, загущающей добавки и нефтепродукта менее 1,8 мас.% нельзя обеспечить из-за небольшой точности непрерывного дозирования существующего оборудования.

Пористая гранулированная аммиачная селитра имеет пористость, равную 15-18%. При добавлении в промышленный взрывчатый состав пористой гранулированной аммиачной селитры большая часть жидкого нефтепродукта проникает в поры гранул, что снижает флегматизацию тротила нефтепродуктом. Если удерживающая способность гранулированной аммиачной селитры по отношению к дизельному топливу менее 5%, то гранулы считаются обычными. Если удерживающая способность пористой гранулированной аммиачной селитры больше 14%, то происходит снижение прочности гранул до 2,5 Н. Обычная гранулированная аммиачная селитра имеет прочность 8 Н.

Были проведены следующие эксперименты. Полиэтиленовые рукава диаметром 25 мм и высотой 400 мм заполняли исследуемыми составами в количестве 100 г. В полиэтиленовых рукавах делали проколы-отверстия диаметром 3 мм на высоте 50 мм от торца в нижней цилиндрической части рукава. Затем этот рукав с составом плавно погружали в цилиндр объемом 250 мл, заполненный на 150 мл водой. Через 4 часа определяли концентрацию раствора аммиачной селитры и вычисляли количество (процент) растворившейся селитры (вымываемость). Проведенные исследования на вымываемость аммачной силитры приведены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что у прототипа вымываемость состава изменяется от 18 до 19%. У предлагаемого состава (вариант 1) вымываемость изменяется в меньших количествах oт 8 до 10%, а у второго варианта предлагаемого состава, содержащего загущающую добавку, вымываемость еще уменьшается и равна 4-7%. Следовательно, предлагаемые составы приводят к снижению вымываемости аммиачной селитры по сравнению с прототипом.

Эффективность действия взрыва составов определяли по величине обжатия стандартного свинцового цилиндра. Методика проведения исследований следующая.

Испытуемый состав массой 1000 г помещали в бумажную гильзу внутренним диаметром 120 мм. Промежуточный детонатор (промдетонатор) заполняли тротилом в виде порошка массой 100 г. Диаметр промдетонатора равнялся 50 мм.

Сверху по оси заряда погружали во взрывчатый состав промдетонатор на 2/3 его высоты. Свинцовый цилиндр помещали на ровную стальную плиту. Цилиндр имел диаметр 40 мм и высоту 60 мм. На цилиндр устанавливали стальной конусный боек с наибольшим диаметром, равным 300 мм. Затем на боек устанавливали картонную стойку, обеспечивающую заданное расстояние (150 мм) от бойка до заряда. Картонную стойку сгибали в виде боковой поверхности прямой треугольной призмы. На картонную стойку устанавливали приготовленный заряд. После центровки заряда в промежуточный детонатор помещали электродетонатор и проводили подрыв.

В результате резкого удара продуктов детонации по стальному бойку свинцовый цилиндр деформируется.

До и после взрыва измеряли высоту свинцового цилиндра в четырех взаимно перпендикулярных направлениях. Мерой эффективности действия взрыва является величина обжатия цилиндра, т.е. разность между средними его высотами до и после взрыва.

Для каждого состава проводили не менее двух параллельных определений и вычисляли среднее арифметическое, округленное до целого числа.

Экспериментальные данные по зависимости величины обжатия свинцового столбика от состава приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что у прототипа величина обжатия цилиндра 5-6 мм, а у предлагаемых составов - больше и равна 12-14 мм. Следовательно, предлагаемый состав имеет большую эффективность действия взрыва, чем прототип.

Преимуществом предлагаемого промышленного взрывчатого состава является возможность применения тротилсодержащих составов без загущающих добавок с высокой эффективностью действия взрыва при проведении взрывных работ на породах средней и высокой прочности при зарядке их в сухие и осушенные скважины и с загущающей добавкой при зарядке их в малообводненные скважины, а также в скважины любой степени обводненности при зарядке их в полиэтиленовые рукава.

Источники информации
1. Демидюк Г.П., Бугайский А.Н. Средства механизации и технология взрывных работ с применением гранулированных взрывчатых веществ. - М.: Недра, 1975, с.33.

2. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. Изд. 2, перераб. и доп. - М.: Недра, 1977, с. 92.

3. Патент RU 2144016, С1, С 06 В 31/42, 10.01.2000.

Изобретение относится к промышленным взрывчатым составам, используемым во всех климатических зонах при температуре от -50 до +50^oС на породах и рудах любой крепости. По варианту 1 предложен промышленный взрывчатый состав, содержащий пористую гранулированную аммиачную селитру, угольный порошок, жидкий нефтепродукт и чешуированный или гранулированный тротил. Суммарное количество угольного порошка и нефтепродукта находится в пределах 1,7-7,5 мас. %. По варианту 2 предложен промышленный взрывчатый состав, содержащий пористую гранулированную аммиачную селитру, угольный порошок, загущающую добавку, жидкий нефтепродукт и чешуированный или гранулированный тротил. Суммарное количество угольного порошка, загущающей добавки и нефтепродукта находится в пределах 1,8-9,5 мас.%. Изобретение направлено на создание высокоэффективного промышленного взрывчатого состава, применение которого возможно в скважинах любой степени обводненности при заряжании в полиэтиленовые рукава. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Промышленный взрывчатый состав, включающий гранулированную аммиачную селитру, угольный порошок, жидкий нефтепродукт и тротил, отличающийся тем, что он содержит пористую гранулированную аммиачную селитру и чешуированный или гранулированный тротил при следующем содержании компонентов, мас.%:

Пористая гранулированная аммиачная селитра 79,0-92,0

Угольный порошок 0,7-2,5

Жидкий нефтепродукт 1,0-5,0

Чешуированный или гранулированный тротил 3,0-19,0

при этом суммарное количество угольного порошка и нефтепродукта находится в пределах 1,7-7,5 мас.%.

Пористая гранулированная аммиачная селитра 78,0-94,0

Угольный порошок 0,7-2,5

Загущающая добавка 0,6-2,0

Жидкий нефтепродукт 0,5-5,0

Чешуированный или гранулированный тротил 2,0-19,0

при этом суммарное количество угольного порошка, загущающей добавки и нефтепродукта находится в пределах 1,8-9,5 мас.%.