СОСТАВ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 2008 года по МПК C06B31/28 C06B45/30 

Изобретение относится к области ведения взрывных работ, а именно к взрывчатым веществам, изготавливаемым вблизи или непосредственно на местах применения, и может быть использовано при ведении взрывных работ скважинными зарядами на разрезах.

Известно двухкомпонентное ВВ простейшего типа «игданит», содержащее 94,5% плотной гранулированной аммиачной селитры (АС) и 5,5% жидкого горючего, например, дизельного топлива или солярового масла (Б.Н.Кутузов. Взрывные работы. - М.: Недра, 1988, с.105-106).

Основным недостатком известного ВВ является частичная потеря взрывчатых свойств при длительном заряжании из-за плохого удержания солярового масла гладкими гранулами селитры. Кроме того, игданит относится к ВВ невысокой мощности и предназначен преимущественно для взрывания пород некрепких и средней крепости.

Известно взрывчатое вещество гранулит С-6М, состоящий из 64% гранулированной аммиачной селитры, 6% индустриального масла и 30% порошковой водоустойчивой аммиачной селитры марки ЖВ (Чикунов В.И. и др. Бестротиловые взрывчатые вещества для скважинных зарядов. ЦНИЭИуголь. - М., 1991, с.24). Специфическая особенность этого ВВ заключается в том, что гранулированная АС после смачивания соляровым маслом, нагретым до 80°С, опудривается порошкообразной АС. Однако, как показали испытания, эффект стабилизации не достигается, ВВ комкуется, слеживается и при хранении слипается в монолит. Кроме того, производство данного ВВ осложняется тем, что забивается оборудование, особенно трубы, по которым оно транспортируется.

Известно взрывчатое вещество гранулит Д-5, содержащее плотную гранулированную аммиачную селитру - 94%, дизельное топливо - 2% и угольный порошок - 4% (Безопасность угольных предприятий. Научные труды. НЦ ВостНИИ. - Кемерово, 2001, с.122-124).

Порядок получения гранулита Д-5 включает смешивание гранулированной АС и дизельного топлива в течение 10 мин с последующей добавкой угольного порошка и перемешиванием компонентов еще в течение 10 мин.

Практика применения углесодержащих гранулитов показала, что по эффективности действия они приемлемы не для любых условий в части крепости разрушаемых пород - при взрываний крупноблочных пород наблюдается выход негабаритных кусков, не подлежащих экскавации без дополнительного дробления. Поэтому, несмотря на преимущества в экономическом плане, такие гранулиты нуждаются в повышении мощности. Общим же недостатком таких гранулитов является недостаточная гомогенизация смеси окислитель-горючее по причине традиционно неверного принципа только удержать нефтепродукт на гранулах АС. Разделение же этих составляющих не позволяет полностью извлечь потенциальную энергию взрыва, потенциал рецептуры ВВ реализуется не в полной мере. Основным направлением усовершенствования их можно считать совмещение двух или более горючих компонентов в составе, которые взаимно дополняют друг друга функционально и выполняют роль энергетической добавки и сенсибилизатора. К основным недостаткам гранулита Д-5 следует также отнести то, что применяемый в качестве твердого горючего угольный порошок значительно повышает чувствительность ВВ к механическим воздействиям и не обеспечивает стабильность взрывных характеристик, т.к. угли разных марок характеризуются значительным разбросом показателей (содержание золы, влаги, петрографического состава). Кроме того, угольный порошок не обладает сенсибилизирующими свойствами, что снижает эффективность ВВ.

Предложен состав взрывчатого ВВ, содержащий окислитель на основе гранулированной аммиачной селитры и горючую добавку с использованием жидких нефтепродуктов.

Отличием предложенного состава является то, что в качестве горючей добавки используют смесь жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса тепловых электростанций в соотношении от 6:1 до 3:1, при этом компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):

окислитель на основе гранули-92-93рованной аммиачной селитры смесь жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса тепловых электростанций в соотношении от 6:1 до 3:17-8

Окислитель в составе данного ВВ может содержать плотную и пористую гранулированную аммиачную селитру в соотношении 2:1 или плотную гранулированную и порошковую аммиачную селитру в соотношении 5:1 в виде полидисперсной структуры для равномерного распределения горючей добавки. Этим приемом обеспечивается определенная гомогенизация состава гранулита в сочетании с приемлемой технологичностью и экономической целесообразностью.

Проведенные исследования показывают, что увеличения мощности гранулитов на основе плотной гранулированной АС можно достигнуть путем замены части этой селитры на пористую гранулированную АС или на порошковую АС, заполняющую межгранульное пространство и являющуюся компонентом, удерживающим нефтепродукт. Однако в этих способах повышения мощности взрыва необходимо обеспечить технологичность изготовления состава, стабилизацию его и создание горячих точек по ходу распространения детонации. Последнее требование удовлетворяется путем ввода в состав активной добавки в виде микросфер золы-уноса тепловых электростанций. Свойства зольных алюмосиликатных микросфер весьма разнообразны и в зависимости от состава угля и технологии его сжигания микросферы представляют собой микрошарики из разного вида стеклянных оболочек моно- или полиячеистой структуры с насыпной плотностью 240-360 кг/м³. Микросферы золы-уноса тепловых электростанций применяют, например, для изготовления водоэмульсионных ВВ в качестве активной добавки и параметры их регламентированы ТУ 7276-002-16359200-96. «Микросферы алюмосиликатные для взрывчатых веществ».

В простейших взрывчатых составах с увеличением плотности гранул уменьшается число пустот внутри каждой гранулы, а следовательно, уменьшается и число точек воспламенения, что приводит к соответствующему снижению скоростей разложения и детонации. По этой причине взрывчатые смеси типа АС-ДТ, состоящие из плотных гранул АС или смеси их с порошковой АС или пористой гранулированной АС, имеют низкую детонационную способность и, соответственно, низкие показатели взрыва. Ввод в простейшее ВВ данного типа микросфер золы-уноса тепловых электростанций позволяет устранить указанные недостатки, однако при этом значительно повышается уровень чувствительности состава к механическим воздействиям, что представляет большую опасность, т.к. средства механизации используются как непосредственно при смешивании компонентов, так и при заряжании скважин. Для поддержания чувствительности предложенного состава к механическим воздействиям на удовлетворительном уровне предложено перед смешиванием с АС микросферы золы-уноса перемешать со всем количеством жидкого нефтепродукта (до 6-7% от массы состава), т.е. в соотношении от 6:1 до 3:1. Такая смесь обеспечивает снижение чувствительности состава к механическим воздействиям до безопасного уровня, создает условия для полного взрывного разложения компонентов ВВ (смеси различных видов АС) по всей длине скважины и увеличение скорости детонации.

В составе водоэмульсионного ВВ по патенту России № 2055064 (кл. СО 6 В 31/28, опубликован в 1996 г., №6) используют омасленную флотационную золу электростанций с целью защиты поверхности микросфер от хлористого кальция, который отрицательно влияет на скорость и полноту детонации. Для этой цели используют часть нефтепродуктов (0,3-0,5% от общей массы состава) и омасливание производят в соотношении жидкие нефтепродукты-микросферы от 1:10 до 1:12. Необходимо отметить, что для водоэмульсионных ВВ такой показатель, как чувствительность к механическим воздействиям не имеет такого значения, как для простейших ВВ типа АС-ДТ, и, кроме того, ввод микросфер, омасленных в таком соотношении (1:10-1:12), в предлагаемый состав не окажет никакого влияния на данный показатель.

Таким образом, предложенный состав ВВ имеет следующие преимущества перед известными:

искусственное формирование воспламенительных точек, способствующих устойчивости режима детонации путем ввода микросфер золы-уноса;

обеспечение стабильности, повышения плотности и мощности взрыва при замене части плотной гранулированной селитры на порошковую или пористую АС;

обеспечение безопасного уровня чувствительности состава к механическим воздействиям;

более тонкое распределение компонентов в составе ВВ и достаточная гомогенизация состава (при необходимом качестве нефтепродукта) за счет использования повышенного до 6% количества жидкого нефтепродукта в качестве горючей части ВВ и исключение твердого горючего типа порошка угля с трудно контролируемыми параметрами.

Механизм действия микросфер в составах эмульсионных ВВ достаточно хорошо объясняется с точки зрения гидродинамической теории детонации, однако влияние этой добавки в составах на основе гранулированной АС исследовано недостаточно. Здесь, видимо, имеет место совокупное проявление активных зон в виде газовых включений как в межгранульном пространстве АС, так и в микросферах.

Для определения физических показателей, чувствительности к механическим воздействиям и эффективности действия были изготовлены опытные образцы гранулитов. Приготовление составов осуществлялось в две стадии, при этом исходили из предположения снижения чувствительности составов к механическим воздействиям за счет пассивации нефтепродуктом наиболее опасной части - микросфер золы-уноса тепловых электростанций.

Вначале смешивали эти компоненты между собой, а затем - с аммиачной селитрой.

Влияние очередности смешивания компонентов гранулита на чувствительность к удару приведено в таблице 1.

Таблица 1
Влияние очередности смешивания компонентов на чувствительность ВВ к механическим воздействиям№ ппНаименование компонентовМассовая доля компонентов, %Очередность смешивания компонентовЧувствительность к удару, % взрывов1Прототип (гранулит Д-5): Селитра аммиачная гранулированная (АС)93,0Одновременное перемешивание всех компонентов24 Жидкие нефтепродукты (НП)4,0   Порошок угольный (УП)3,0  2Смесь порошковой и плотной гранулированной АС93,0Одновременное перемешивание всех компонентов20 Жидкие нефтепродукты (НП)6,0   Микросферы золы-уноса (МС)1,0  3Смесь плотной и пористой гранулированной АС93,0Вначале НП с МС, а затем полученная смесь с АС14 Жидкие нефтепродукты (НП)6,0   Микросферы золы-уноса (МС)1,0  4Смесь порошковой и плотной гранулированной АС93,0Вначале НП с МС, а затем полученная смесь с АС16 Жидкие нефтепродукты (НП)6,0   Микросферы золы-уноса (МС)2,0  

Результаты испытаний составов на чувствительность к удару показывают, что предварительное смешивание нефтепродукта с микросферой, а затем с АС позволяет уменьшить этот показатель на 25-30% и достичь необходимого уровня согласно техническим требованиям к ВВ этого типа.

Для установления оптимального состава гранулита по основным эксплуатационным характеристикам были приготовлены и испытаны модельные образцы гранулитов различных составов. Испытания проводились по отраслевой методике, широко применяемой в России, в канальной мортире путем взрывания зарядов массой по 200 г и регистрации эффекта по величине обжатия свинцового цилиндра. Инициирование осуществляли от промежуточного детонатора из аммонита №6ЖВ массой 150 г насыпной плотности. Результаты отдельных испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2
Результаты испытаний модельных составов гранулитов по эффективности действия№ ппСодержание компонентов в составе, мас.%Величина обжатия свинцового цилиндра, ммОтносительный показатель эффективности действия1Гранулит УП-1 (А), прототип: Плотная гранулированная АС...93 Дизельное топливо -3,5 Угольный порошок - 3,515,70,922Плотная и пористая гранулированная АС в соотношении 2:1...93 смесь жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса в соотношении 6:1...716,70,993Плотная и пористая гранулированная АС в соотношении 2:1...92 смесь жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса в соотношении 3:1...817,21,024Плотная гранулированная АС и порошковая АС в соотношении 5:1...93 смесь жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса в соотношении 6:1...717,61,035Плотная гранулированная АС и порошковая АС в соотношении 5:1...92 смесь жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса в соотношении 3:1...818,01,06

Анализ результатов испытаний показывает, что введение в состав ВВ различных видов АС в принятых соотношениях в виде полидисперсной структуры при использовании горючей и активирующей добавки в виде смеси жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса позволяет повысить стабильность составов и эффективность их действия. Содержание компонентов в заданных пределах является оптимальным. По теплоте взрыва, как наиболее значимому показателю при оценке энергетической ценности ВВ, рассматриваемые составы гранулитов превосходят прототип - гранулит Д-5. По аналогии и тротиловый эквивалент этих составов находится в таком же соотношении.

По результатам испытаний в промышленных условиях и с учетом механизированного приготовления и заряжания скважин по совокупности чувствительности к механическим воздействиям, стабильности и эффективности действия состав допущен Госгортехнадзором России к промышленному использованию.

Изобретение относится к взрывчатым веществам и может быть использовано при ведении взрывных работ скважинными зарядами на разрезах. Предложен состав взрывчатого вещества, содержащий окислитель и горючую добавку. В качестве окислителя состав содержит смесь плотной и пористой гранулированной аммиачной селитры в соотношении 2:1 в виде полидисперсной структуры или смесь плотной гранулированной и порошковой аммиачной селитры в соотношении 5:1 в виде полидисперсной структуры. В качестве горючей добавки состав содержит смесь жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса тепловых электростанций в соотношении от 6:1 до 3:1. Изобретение обеспечивает высокую эффективность действия взрывчатого состава при безопасном уровне его чувствительности к механическим воздействиям. 2 табл.

Состав взрывчатого вещества, содержащий аммиачную селитру в качестве окислителя и горючую добавку, отличающийся тем, что в качестве горючей добавки он содержит смесь жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса тепловых электростанций в соотношении от 6:1 до 3:1, окислитель содержит смесь плотной и пористой гранулированной аммиачной селитры в соотношении 2:1 в виде полидисперсной структуры или смесь плотной гранулированной и порошковой аммиачной селитры в соотношении 5:1 в виде полидисперсной структуры при следующем содержании компонентов, мас.%:

окислитель92-93смесь жидких нефтепродуктов и микросфер золы-уноса тепловых электростанций7-8