СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 2010 года по МПК F42D1/02 F42D3/04 

Изобретение относится к горной промышленности, гидротехническому строительству, а также к другим отраслям промышленности, где возможно использование зарядов взрывчатых веществ (ВВ) большой массы.

При формировании зарядов в выработках большого сечения (траншея, штольня, камера, шурф, ствол и др.) для производства крупномасштабных массовых взрывов возникают проблемы, связанные с изменением физических и взрывчатых свойств ВВ. Наиболее часто такие явления наблюдаются при использовании смесевых ВВ на основе аммиачной селитры (АС). К таким ВВ, например, относится «игданит», основу которого составляет АС и дизельное топливо (ДТ).

При сооружении IV очереди Каракумского канала им. В.И. Ленина в третьей серии взрывов использовали «игданит», приготавливаемый на местах производства работ без специальных смесительных установок путем смачивания ДТ селитры, размещенной в траншее россыпью. Т.к. ВВ формировали без оболочки, во время выполнения работ происходило интенсивное испарение ДТ, что ухудшало условия заряжания и не всегда обеспечивало требуемое (стехиометрическое) соотношение между АС и ДТ, в результате чего произошло уменьшение запланированных геометрических параметров получаемой выемки. Недоборы составляли до 50% от проектного сечения выемки [1].

Данные о величине энергии, выделяемой при детонации смеси АС-ДТ представлены в табл.1 [2], на основании чего видно, что энергия в значительной степени зависит от соотношения масс компонентов.

Таблица 1 % ДТ в АС-ДТ 0 1 2 4 6 8 10 20 Удельная энергия, МДж/кг 1,72 2,14 2,56 3,4 3,87 3,55 3,2 1,64

При формировании зарядов большой высоты в оболочках (мешки) может происходить интенсивное уплотнение ВВ. В табл.2 [3] представлены зависимости плотности АС (ГОСТ 2-85) в нижних мешках от высоты заряда. Зависимости представлены для двух значительно отличающихся друг от друга конструкций заряда, а именно цилиндрического, расположенного вертикально (восстающая горная выработка, не имеющая выход на дневную поверхность), данные по которому представлены в числителе, и горизонтального (штольневого - штольню заряжали практически на полное сечение) - данные представлены в знаменателе.

С увеличением плотности ВВ свободная поверхность частиц уменьшается, что затрудняет инициирование и распространение горения на поверхности частиц. Затрудняются также процессы диффузного смешивания продуктов первичного распада, необходимые для вторичных реакций с большим тепловыделением.

Таблица 2 Зависимость плотности АС в нижних мешках от высоты зарядов Высота заряда, м 0 10 20 30 40 Вертикальные напряжения, МПа 0 Плотность АС, кг/дм³ 0,95 1,35 1,37

Для зарядов АС-ДТ влияние плотности на скорость и устойчивость детонации исследовано недостаточно. Наибольшая скорость детонации зарядов «игданита» диаметром 36 мм, взрываемых в стальных трубах, отмечена при плотности ВВ 1,0-1,1 г/см³ [4]. В иностранной литературе встречаются утверждения, что при плотности АС в шпуровых зарядах «игданита» 1,3 г/см³ детонация не происходит [5]. В работе [6] сообщается: «взрывчатые смеси АС-ДТ плотностью выше 1,2 г/см³ не обеспечивают надежной детонации и вообще не рассчитаны на инициирование».

Заявленное изобретение направлено на повышение качества заряда ВВ, формируемого в выработке большого сечения, за счет стабилизации его физических свойств и обеспечения стехиометрического соотношения компонентов, входящих в его состав.

Данный способ может быть эффективно реализован при использовании смесевых ВВ на основе АС с жидким нефтепродуктом или др. топливными компонентами.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) в выработке большого сечения с применением ВВ в оболочках ВВ в оболочке размещают в оболочку из термоусадочной пленки, после этого производят уплотнение ВВ до заданной плотности с одновременным принудительным выдавливанием лишнего воздуха из оболочек, непосредственно после уплотнения производят обогрев термоусадочной оболочки горячим воздухом, далее размещают на дно заряжаемой выработки оболочки с ВВ с наименьшей плотностью, т.е. с избытком воздуха, который принудительно не удаляли из оболочек, затем оболочки с ВВ, из которых частично был удален воздух, а в верхнюю часть заряда укладываются оболочки с ВВ, из которых был удален воздух настолько, насколько технически это было возможно в данных конкретных условиях, кроме того, температуру обогрева определяют свойствами термоусадочной пленки и ВВ по термобезопасности, ориентировочно в пределах от 120°С до 200°С, а при формировании заряда обеспечивают примерно одинаковую плотность ВВ по всему заряду, расхождение не более 10-15% в зависимости от условий.

Предлагаемый способ реализуется путем размещения ВВ на основе АС в оболочке, например полипропиленовом мешке, в дополнительную оболочку (пакет, мешок и пр.) из термоусадочной пленки.

После этого производится уплотнение ВВ (ролики, пресс или др. приспособления) до заданной плотности с одновременным принудительным выдавливанием лишнего воздуха из оболочек, например, в сторону клапана мешка или др. устройства, обеспечивающего выход воздуха из оболочки. Непосредственно после уплотнения (например, вслед за роликами) производится обогрев термоусадочной оболочки горячим воздухом при температуре, определяемой свойствами термоусадочной пленки и ВВ по термобезопасности (ориентировочно в пределах от 120°С до 200°С). Процесс термоусадки оболочки с ВВ обеспечивает снижение объемной плотности, а также влаго- и воздухоизоляцию ВВ.

В зависимости от требуемой объемной плотности известными способами создаются условия для блокировки воздуха в оболочке с последующей термоусадкой, например путем исключения операции по уплотнению ВВ в мешке роликом с одновременным отжимом воздуха. Промежуточная плотность в оболочке с ВВ может быть достигнута обеспечением разной нагрузки (прижимом), которую можно создавать роликом, прессом или др. устройством (с точки зрения выбора технического решения здесь нет проблемы).

Герметичность каждой отдельной оболочки с ВВ позволяет сохранить в ней стехиометрическое соотношение компонентов ВВ, например АС и ДТ, препятствуя испарению ДТ или его утечке из зарядной выработки по щелям в горной породе.

Сохранение в оболочках избыточного количества воздуха, который в процессе заряжания является буфером, препятствует переуплотнению ВВ, разрушению пор АС и отжиму жидкого нефтепродукта при достаточно большой высоте заряда.

Последовательность размещения (укладки) отдельных оболочек с ВВ при формировании заряда следующая. Сначала на дно заряжаемой выработки укладываются оболочки с ВВ с наименьшей объемной плотностью, т.е. с избытком воздуха, который принудительно не удаляли из оболочек. Затем оболочки с ВВ, из которых частично был удален воздух. В верхнюю часть заряда укладываются оболочки с ВВ, из которых был удален воздух настолько, насколько технически это было возможно в данных конкретных условиях. Главной задачей при формировании заряда является обеспечение примерно одинаковой плотности ВВ по всему заряду (расхождение не более 10-15% в зависимости от условий).

Надежность двойной и герметичной оболочки позволяет использовать ее не только при формировании больших зарядов, но и в других условиях, где требуется повышенная защита от влаги, например при речных и морских перевозках гигроскопичных веществ.

Литература

1. Авдеев Ф.А., Барон В.Л., Блейман И.Л. Производство массовых взрывов. М.: Недра, 1977, с.165-172.

2. Методические указания по расчетному определению свойств промышленных взрывчатых веществ. Викторов С.Д. СФТГП ИФЗ АН СССР. - М., 1977.

3. Шведов К.К., Пацюк В.В. К вопросу о выборе зарядов ВВ при проведении крупномасштабного взрыва для возведения Камбаратинской ГЭС №1. М.: Энергетическое строительство, 1991, №7, с.38-42.

4. Демидюк Г.П., Бугайский А.Н. Средства механизации и технологии взрывных работ с применением гранулированных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1975.

5. Исследование скорости детонации смеси АС-ДТ. «Реферативный журнал. Механика», 1969, 8Б, 195.

6. Барон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США. М.: Недра, 1989, - 376 с.

Изобретение относится к горной промышленности, гидротехническому строительству, а также к другим отраслям промышленности, где возможно использование зарядов взрывчатых веществ (ВВ) большой массы. Способ формирования заряда ВВ используется в выработках большого сечения с применением ВВ в оболочках. ВВ в оболочке размещают в оболочку из термоусадочной пленки, после этого производят уплотнение ВВ до заданной плотности с одновременным принудительным выдавливанием лишнего воздуха из оболочек. Непосредственно после уплотнения производят обогрев термоусадочной оболочки горячим воздухом. Размещают на дно заряжаемой выработки оболочки с ВВ с наименьшей объемной плотностью, т.е. с избытком воздуха, который принудительно не удаляли из оболочек. Затем оболочки с ВВ, из которых частично был удален воздух. В верхнюю часть заряда укладываются оболочки с ВВ, из которых был удален воздух настолько, насколько технически это было возможно в данных конкретных условиях. Температуру обогрева определяют свойствами термоусадочной пленки и ВВ по термобезопасности, ориентировочно в пределах от 120°С до 200°С. При формировании заряда обеспечивают примерно одинаковую плотность ВВ по всему заряду, расхождение не более 10-15% в зависимости от условий. Изобретение позволяет повысить качество формируемого заряда. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ формирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) в выработке большого сечения с применением ВВ в оболочках, отличающийся тем, что ВВ в оболочке размещают в оболочку из термоусадочной пленки, после этого производят уплотнение ВВ до заданной плотности с одновременным принудительным выдавливанием лишнего воздуха из оболочек, непосредственно после уплотнения производят обогрев термоусадочной оболочки горячим воздухом, далее размещают на дно заряжаемой выработки оболочки с ВВ с наименьшей объемной плотностью, т.е. с избытком воздуха, который принудительно не удаляли из оболочек, затем оболочки с ВВ, из которых частично был удален воздух, а в верхнюю часть заряда укладываются оболочки с ВВ, из которых был удален воздух настолько, насколько технически это было возможно в данных конкретных условиях.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру обогрева определяют свойствами термоусадочной пленки и ВВ по термобезопасности, ориентировочно в пределах от 120 до 200°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании заряда обеспечивают примерно одинаковую плотность ВВ по всему заряду, расхождение не более 10-15% в зависимости от условий.