КОМПОЗИЦИИ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В РЕАКЦИОННОСПОСОБНОМ ГРУНТЕ И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ СПОСОБЫ Российский патент 2022 года по МПК C06B31/28 C06B31/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее описание относится по существу к взрывчатым веществам. Более конкретно, некоторые варианты осуществления настоящего описания относятся к композициям взрывчатого вещества для использования в условиях высоких температур и/или в реакционноспособном грунте.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0002] Письменное описание сущности изобретения в настоящем документе раскрывает иллюстративные варианты осуществления, которые не имеют ограничительного характера и не являются исчерпывающими. На некоторые из таких иллюстративных вариантов осуществления, которые показаны на фигурах, даны ссылки.

[0003] На ФИГ. 1 представлен график, на котором показана температура первого образца реакционноспособного грунта во время изотермического испытания реакционноспособного грунта на нитрат аммония (AN) в сравнении с составом C.

[0004] На ФИГ. 2 представлен график, на котором показана температура второго образца реакционноспособного грунта во время изотермического испытания реакционноспособного грунта на нитрат аммония в сравнении с составом C.

[0005] На ФИГ. 3 представлен график, на котором показана температура третьего образца реакционноспособного грунта во время изотермического испытания реакционноспособного грунта на нитрат аммония в сравнении с составом C.

[0006] На ФИГ. 4 представлен график, на котором показана температура первого образца реакционноспособного грунта во время проведения изотермического испытания реакционноспособного грунта на нитрат аммония в сравнении с составом B.

[0007] На ФИГ. 5 представлен график, на котором показана температура второго образца реакционноспособного грунта во время изотермического испытания реакционноспособного грунта на нитрат аммония в сравнении с составом B.

[0008] На ФИГ. 6 представлен график, на котором показана температура третьего образца реакционноспособного грунта во время изотермического испытания реакционноспособного грунта на нитрат аммония в сравнении с составом B.

[0009] На ФИГ. 7 представлен график, на котором показана температура четвертого образца реакционноспособного грунта во время отдельных изотермических испытаний реакционноспособного грунта на нитрат аммония, нитрат кальция (CN) и нитрат натрия (SN).

[0010] На ФИГ. 8 представлен график, на котором показана температура пятого образца реакционноспособного грунта во время изотермических испытаний реакционноспособного грунта на нитрат аммония и составов D и E.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0011] В настоящем документе описаны композиции взрывчатого вещества для использования в реакционноспособном грунте и/или в условиях высоких температур, а также связанные с ними способы. Взрывчатые вещества широко применяют для разрушения горных пород и руд в горнодобывающей промышленности, при разработке карьеров и котлованов. По существу в поверхности земли, например в грунте, бурят скважину, которую называют «взрывной скважиной». Затем во взрывную скважину можно поместить композицию взрывчатого вещества. После этого композиция взрывчатого вещества может быть взорвана.

[0012] В некоторых вариантах осуществления композиция взрывчатого вещества представляет собой эмульсию или смесь, включающую в себя эмульсию. В некоторых вариантах осуществления эмульсия содержит топливное масло в качестве непрерывной фазы и окислитель в качестве дисперсной фазы. Например, в некоторых вариантах осуществления эмульсия содержит капли водного раствора окислителя, которые распределены в непрерывной фазе топливного масла (т. е. эмульсии «вода в масле»).

[0013] Потенциальной опасностью, связанной с композициями взрывчатого вещества, такими как эмульсионные взрывчатые вещества, является преждевременная детонация. По существу взрывчатый материал оставляют в взрывной скважине в течение определенного периода времени (т. е. на «время сна») до тех пор, пока он не будет активирован. Иными словами, «время сна» для взрывчатого материала представляет собой время между помещением материала во взрывную скважину и запланированной активацией взрывчатого вещества. Преждевременная детонация (т. е. детонация в течение предполагаемого времени сна) создает значительные риски.

[0014] Одной из потенциальных причин преждевременной детонации является повышенная температура грунта. Повышенная температура грунта может уменьшать (или обеспечивать) энергию активации, необходимую для запуска детонации взрывчатого вещества. Используемый в настоящем документе термин «высокотемпературный грунт» относится к грунту с температурой 55 °C или выше.

[0015] Вторая потенциальная причина преждевременной детонации заключается в помещении композиции взрывчатого вещества в реакционноспособный грунт. «Реакционноспособный грунт» представляет собой грунт, который претерпевает спонтанную экзотермическую реакцию при контакте с нитратами, такими как нитрат аммония. Реакция часто влечет за собой химическое окисление сульфидов (например, сульфида железа или сульфида меди) нитратами и высвобождение тепла. Другими словами, когда композиция взрывчатого вещества помещается в реакционноспособный грунт, сульфиды в реакционноспособном грунте могут взаимодействовать с нитратами в композиции взрывчатого вещества. Реакция нитратов с сульфидсодержащим грунтом может приводить к автокатализируемому процессу, который после некоторого периода индукции может привести к самопроизвольному экзотермическому разложению. В некоторых случаях результирующее увеличение температуры (т.е. результирующее количество выделившегося тепла) может приводить к преждевременной детонации. Один пример реакционноспособного грунта представляет собой грунт, содержащий пирит.

[0016] Кроме того, подлежащий взрыванию грунт может представлять собой как высокотемпературный грунт, так и реакционноспособный грунт.

[0017] Для предотвращения экзотермического эффекта и преждевременной детонации можно использовать несколько стратегий. Например, в некоторых вариантах осуществления между композицией взрывчатого вещества и грунтом размещают физический барьер. В других или дополнительных вариантах осуществления реакция композиции взрывчатого вещества с реакционноспособным грунтом может быть химически ингибирована. Например, композиция взрывчатого вещества может включать в себя работающую в качестве ингибитора добавку, такую как карбамид, аммиак, кальцинированная сода, оксид цинка, органические амины или их комбинации (например, ингибитор на основе карбамида/аммиака).

[0018] Как более подробно описано ниже, в вариантах осуществления, описанных в настоящем документе, композиция взрывчатого вещества включает в себя один или более нитратов группы I или группы II. Например, окислительная фаза эмульсионного взрывчатого вещества может содержать одну или более нитратных солей группы I или группы II в комбинации с одной или более нитратными солями, не относящимися к группе I или группе II, такими как, например, нитрат аммония. Использование нитрата группы I или группы II в окислительной фазе может снижать реактивность эмульсионного взрывчатого вещества с реакционноспособным грунтом и/или высокотемпературным грунтом по сравнению с другими композициями взрывчатого вещества или эмульсиями, которые не содержат нитрата группы I или группы II (или имеют относительно более низкое количество нитрата группы I или группы II) в окислительной фазе. В другом примере все или часть одной или более нитратных солей группы I или группы II могут быть включены в композицию взрывчатого вещества в виде сухих фракций (например, гранул), смешанных с эмульсионным взрывчатым веществом. Композиции взрывчатого вещества, описанные в настоящем документе, могут снижать риск нежелательных экзотермических эффектов и/или преждевременной детонации и таким образом обеспечивать контролируемую детонацию.

[0019] Примеры нитратов группы I или группы II включают нитрат натрия, нитрат калия и нитрат кальция. В некоторых вариантах осуществления нитраты группы I или группы II состоят из одного или более нитратов группы I.

[0020] В настоящем документе описаны композиции для использования в реакционноспособном грунте и/или при повышенных температурах грунта. В некоторых вариантах осуществления композиция взрывчатого вещества представляет собой эмульсию. Например, эмульсия может включать в себя непрерывную органическую топливную фазу и дисперсную окислительную фазу. В некоторых вариантах осуществления непрерывная органическая топливная фаза состоит из топливного масла (например, дизельного топлива) или содержит его. В других или дополнительных вариантах осуществления непрерывная органическая топливная фаза состоит из минерального масла или содержит его. В некоторых вариантах осуществления непрерывная органическая топливная фаза включает некоторое другое органическое топливо.

[0021] Дисперсная окислительная фаза эмульсионного взрывчатого вещества может представлять собой водный раствор. Если дисперсная окислительная фаза представляет собой или содержит водный раствор, вода в дисперсной окислительной фазе может составлять от приблизительно 3% до приблизительно 30% дисперсной водной фазы по массе. (Если не указано иное, все диапазоны, описанные в настоящем документе, включают в себя обе конечные точки.) В конкретных вариантах осуществления вода в дисперсной окислительной фазе может составлять от приблизительно 10% до приблизительно 30% или от 12% до приблизительно 25%.

[0022] Как описано выше, композиция взрывчатого вещества может включать в себя один или более нитратов группы I или группы II в комбинации с одним или более нитратами, не относящимися к группе I или группе II. Например, в некоторых вариантах осуществления нитрат группы I или группы II присутствует в эмульсии в количестве от приблизительно 3% до приблизительно 35% по массе. Более конкретно, в некоторых вариантах осуществления один или более нитратов группы I или группы II составляют от приблизительно 3% до приблизительно 35%, от приблизительно 5% до приблизительно 25%, от приблизительно 5% до приблизительно 18%, от приблизительно 10% до приблизительно 35% или от приблизительно 10% до приблизительно 25% дисперсной окислительной фазы по массе.

[0023] Некоторые варианты осуществления включают нитратную соль, которая не относится к нитрату группы I или группы II. Например, дисперсная окислительная фаза некоторых эмульсионных взрывчатых веществ может включать нитрат аммония в дополнение к одному или более нитратам из группы I или группы II. Например, в некоторых вариантах осуществления нитратная соль, не относящаяся к нитрату группы I или группы II, представляет собой нитрат аммония, а соотношение (по массе) нитрата аммония и одного или более нитратов группы I или группы II составляет от приблизительно 2 : 1 до приблизительно 14 : 1, а именно от приблизительно 6 : 1 до 9 : 1 (например, соотношение нитрата аммония и нитрата натрия).

[0024] В отношении вариантов осуществления, включающих одинаковое количество нитратных солей, варианты осуществления, которые включают нитрат группы I или группы II, могут быть менее склонны к нежелательным экзотермическим реакциям с реакционноспособным грунтом. Иными словами, присутствие нитрата группы I или группы II может задерживать наступление и/или снижать степень экзотермической реакционноспособности с сульфидсодержащим грунтом.

[0025] В некоторых вариантах осуществления дисперсная окислительная фаза дополнительно содержит один или более ингибиторов, таких как карбамид, аммиак, кальцинированная сода, оксид цинка, органические амины или их комбинации (например, ингибитор на основе карбамида/аммиака). Ингибитор может уменьшать термическую деградацию эмульсионного взрывчатого вещества, когда эмульсионное взрывчатое вещество находится в контакте с реакционноспособным грунтом. Иными словами, когда эмульсионное взрывчатое вещество находится в контакте с сульфидсодержащим грунтом, ингибитор может уменьшать скорость реакции между нитратными солями дисперсной окислительной фазы и сульфидами в реакционноспособном грунте. В некоторых вариантах осуществления ингибитор растворяют в водном растворе дисперсной окислительной фазы.

[0026] В некоторых вариантах осуществления ингибитор представляет собой или содержит карбамид. Карбамид может присутствовать в любой подходящей концентрации. Например, в некоторых вариантах осуществления карбамид составляет от приблизительно 0,5% до приблизительно 35% дисперсной окислительной фазы по массе. Более конкретно, в некоторых вариантах осуществления дисперсная окислительная фаза составляет от приблизительно 0,5% до приблизительно 10%, от приблизительно 1% до приблизительно 10%, от приблизительно 1% до приблизительно 5% или от приблизительно 2% до приблизительно 5% карбамида по массе. Например, в некоторых вариантах осуществления карбамид можно растворять в водной окислительной фазе в концентрации от приблизительно 1% до приблизительно 5% по массе, а именно приблизительно 3% по массе.

[0027] Используемый в настоящем документе термин «эмульсия» относится как к несенсибилизированной эмульсионной матрице, так и к эмульсии, которая была сенсибилизирована в эмульсионное взрывчатое вещество. Например, несенсибилизированную эмульсионную матрицу можно транспортировать как окислитель класса 5.1 ООН. Эмульсионные взрывчатые вещества содержат достаточное количество сенсибилизатора для приведения эмульсии в состояние детонации стандартными детонаторами. Эмульсия может быть сенсибилизирована на месте взрывных работ или даже во взрывной скважине. Следует понимать, что описание, приведенное в настоящем документе применительно к «эмульсии» или «эмульсионному взрывчатому веществу», по существу будет применяться взаимозаменяемо. В некоторых вариантах осуществления сенсибилизатор представляет собой химический газообразующий агент. В некоторых вариантах осуществления сенсибилизатор содержит полые микросферы или другие твердые вещества, содержащие в себе газ. В некоторых вариантах осуществления сенсибилизатор представляет собой пузырьки газа, которые были механически введены в эмульсию. Введение в эмульсию пузырьков газа может снижать плотность эмульсии, подаваемой во взрывную скважину.

[0028] По существу взрывчатые эмульсии состоят из перенасыщенной дисперсной фазы. Если один и тот же раствор в дисперсной фазе хранили в химическом стакане в стандартных условиях, он легко кристаллизуется. Однако структура эмульсий снижает скорость кристаллизации перенасыщенной дисперсной фазы. Это связано с тем, что эмульгаторы создают изогнутую поверхность, что приводит к увеличению давления внутри капли, тем самым стабилизируя перенасыщенный раствор. Это повышение давления называется давлением Лапласа. Результирующая несенсибилизированная эмульсия производится с плотностью выше критической, а это означает, что она не сможет детонировать полностью при такой плотности. Вследствие этого несенсибилизированная эмульсия проходит испытания ООН серии 8 и классифицируется как окислитель класса 5.1 ООН. Уменьшение плотности эмульсии ниже критической плотности позволяет поддерживать детонирующие характеристики продукта на должном уровне.

[0029] Также описаны способы применения описанных в настоящем документе взрывчатых композиций. Например, эмульсионное взрывчатое вещество, описанное в настоящем документе, можно использовать для взрывания в реакционноспособном грунте и/или грунте с повышенной температурой.

[0030] Например, один из способов взрывания в реакционноспособном грунте включает в себя этап помещения эмульсионного взрывчатого вещества в реакционноспособный грунт. Например, эмульсионное взрывчатое вещество можно загружать во взрывную скважину, пробуренную в реакционноспособном грунте.

[0031] Реакционноспособный грунт может содержать любые минеральные вещества, которые, по существу взаимодействуют с одной или более нитратными солями, при этом вызывая экзотермическую реакцию. Например, в некоторых вариантах осуществления реакционноспособный грунт включает один или более сульфидов. Более конкретно, определенный реакционноспособный грунт включает сульфид железа, такой как железный колчедан. Грунт можно идентифицировать как реакционноспособный грунт путем проведения изотермического испытания реакционноспособного грунта «Австралийской группы по производству взрывчатых веществ и технике безопасности» (см. Australian Explosives Industry and Safety Group Inc., Code of Practice: Elevated Temperature and Reaction Ground, март 2017 г.).

[0032] При помещении в реакционноспособный грунт температура эмульсионного взрывчатого вещества может существенно не меняться (например, изменяться менее чем на 5°C, менее чем на 3°C, менее чем на 2°C или менее чем на 1,5°C) по сравнению с температурой реакционноспособного грунта вследствие экзотермической (-их) реакции (-й) с реакционноспособным грунтом. Иными словами, эмульсионное взрывчатое вещество можно помещать в реакционноспособный грунт, а затем позволять находиться в спящем состоянии в течение некоторого периода времени перед детонацией. «Реакционноспособный экзотермический эффект» определяется как увеличение температуры по меньшей мере на 2°C выше фоновой температуры на температурной/временной регистрограмме для конкретного образца, где увеличение температуры показывает возврат к фоновой температуре после завершения реакции. Такие реакции могут сопровождаться видимыми признаками, такими как образование газовых пузырей и/или генерирование коричневых паров оксидов азота.

[0033] В некоторых вариантах осуществления самопроизвольная экзотермическая реакция эмульсионного взрывчатого вещества не наступает в течении «времени сна». Иными словами, эмульсионное взрывчатое вещество не испытывает существенного изменения температуры вследствие экзотермической реакции с реакционноспособным грунтом. В некоторых вариантах осуществления экзотермический эффект отсутствует (или по существу отсутствует), даже когда эмульсионное взрывчатое вещество остается в реакционноспособном грунте при повышенных температурах, например в реакционноспособном грунте, который находится при повышенных температурах вследствие геотермальной активности. В некоторых вариантах осуществления реакционноспособный грунт, в который помещают эмульсионное взрывчатое вещество, имеет температуру более 55°C, более 65°C, более 75°C, более 100°C, более 125°C, более 150°C, более 160°C и/или более 180°C.

[0034] Более конкретно, некоторые способы взрывания в реакционноспособном грунте включают этап, на котором эмульсионное взрывчатое вещество оставляют в спящем состоянии в течение по меньшей мере одного дня, по меньшей мере двух дней, по меньшей мере двух недель, по меньшей мере одного месяца, по меньшей мере двух месяцев или по меньшей мере трех месяцев при средней температуре грунта 55 °C или более. Некоторые способы взрывания в реакционноспособном грунте могут в дополнительном или альтернативном варианте осуществления включать этап, на котором эмульсионное взрывчатое вещество оставляют в спящем состоянии в течение по меньшей мере 12 часов при средней температуре грунта выше или равной 150°C или выше или равной 180°C. Например, эмульсионное взрывчатое вещество может находиться в спящем состоянии в течение некоторого периода времени в реакционноспособном грунте при температуре от 150°C до 200°C без провоцирования самопроизвольной экзотермической реакции, которая значительно изменяет температуру эмульсионного взрывчатого вещества. Предупреждение такой самопроизвольной экзотермической реакции может предотвратить или уменьшить риск преждевременной детонации.

[0035] Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, комбинация нитратной соли группы I или группы II и карбамида в дисперсной окислительной фазе может синергетически задерживать или иным образом замедлять самопроизвольную экзотермическую реакцию нитратной (-ых) соли (солей) в окислительной фазе с реакционноспособным грунтом. Иными словами, в вариантах осуществления, включающих в себя нитрат группы I или группы II и карбамид, увеличение времени задержки до развития значительного экзотермического эффекта может быть больше, чем совокупная задержка только от нитрата группы I или группы II и только от карбамида.

[0036] После того как эмульсионное взрывчатое вещество помещено в реакционноспособный грунт, эмульсионное взрывчатое вещество можно детонировать в желаемое время. Например, в некоторых вариантах осуществления эмульсионное взрывчатое вещество можно детонировать после того, как эмульсионному взрывчатому веществу позволили находиться в спящем состоянии в течение более 3 часов, 5 часов, 12 часов, 24 часов, 2 дней, одной недели, двух недель, по меньшей мере одного месяца, по меньшей мере двух месяцев или по меньшей мере трех месяцев.

Примеры

[0037] Пример 1 - реактивность реакционноспособного грунта с составами, содержащими различные количества нитрата натрия

[0038] Реактивность образцов из высокореакционноспособного грунта, полученного из подземного медного/золотого рудника, проверяли в соответствии с изотермическим испытанием реакционноспособного грунта «Австралийской группы по производству взрывчатых веществ и технике безопасности» (см. Australian Explosives Industry and Safety Group Inc., Code of Practice: Elevated Temperature and Reaction Ground, март 2017 г.), но измененного для длительного испытания. Во время длительных испытаний образцы высыхают под воздействием высоких температур в течение длительных периодов времени. По этой причине в каждый образец добавляли 1 мл воды каждые 3-4 дня. Что касается образцов, то богатые сульфамидом образцы из руды сначала измельчали в мелкодисперсный порошок. Затем каждый образец смешивали с составом A, составом B, составом C или нитратом аммония (AN) (см. таблицу 1 ниже). Значения, приведенные в таблице 1, показывают относительные количества каждого компонента на основе соотношения по массе.

Таблица 1. Композиции составов A, B и C и нитрата аммония

Состав A B C Нитрат аммония нитрат аммония 62 67 76 100 нитрат натрия 14 9 0 0 карбамид 3 3 3 0 тиоцианат натрия 0,3 0,3 0,3 0 вода 15 15 15 0 топливное масло № 2 6 6 6 0

[0039] Затем каждую смесь нагревали и выдерживали при температуре 55°C, отслеживая экзотермические реакции с использованием термопар, непрерывно регистрирующих температуру. Все реакции контролировали в течение по меньшей мере 15 дней. Например, образцы реакционноспособного грунта, протестированные с составом B, отслеживали в течение 19 дней, а образцы реакционноспособного грунта, протестированные с составом A, отслеживали в течение более 110 дней. Данные экспериментов приведены на ФИГ. 1-6 и в таблице 2. Более конкретно, на ФИГ. 1 показаны изменения температуры для первого образца реакционноспособного грунта (образец 1), который был обработан нитратом аммония и составом C. На ФИГ. 2 и 3 представлены аналогичные графики для второго образца (образец 2, ФИГ. 2) и третьего образца (образец 3, ФИГ. 3), которые были протестированы аналогичным образом. На ФИГ. 4-6 показаны изменения температуры для образца 1 (ФИГ. 4), образца 2 (ФИГ. 5) и образца 3 (ФИГ. 6), где каждый образец испытывали с использованием нитрата аммония и состава B. Испытания с составом A (не показаны) не приводили к существенному экзотермическому эффекту даже спустя более чем 110 дней наблюдения.

Таблица 2. Результаты изотермического испытания реакционноспособного грунта

Композиция реакционноспособного грунта Продукт Макс. темп. (°C) Время до максимального пика экзотермической реакции (Д:ЧЧ:ММ) Средняя темп. (°C) Изменение температуры (°C) Образец 1 Нитрат аммония 144,4 0:00:32 56,8 87,6 Образец 1 Состав С 130,3 5:11:07 56,1 74,2 Образец 1 Состав С 258,7 13:04:17 55,7 203,0 Образец 2 Нитрат аммония 148,5 0:00:40 55,6 92,9 Образец 2 Состав С 105,0 3:07:35 55,6 49,4 Образец 2 Состав С 101,9 4:07:55 55,5 46,4 Образец 3 Нитрат аммония 134,8 0:00:33 56,1 78,7 Образец 3 Состав С 61,4 2:03:54 55,5 5,9 Образец 3 Состав С 62,6 3:03:11 54,8 7,8 Образец 1 Нитрат аммония 137,5 0:00:38 56,7 80,8 Образец 1 Состав B 56,4 55,8 0,6 Образец 1 Состав B 56,3 55,7 0,6 Образец 2 Нитрат аммония 143,5 0:00:39 56,0 87,5 Образец 2 Состав B 56,3 55,9 0,4 Образец 2 Состав B 56,1 55,6 0,5 Образец 3 Нитрат аммония 123,0 0:00:51 56,2 66,8 Образец 3 Состав B 56,8 7:01:26 54,9 1,9 Образец 3 Состав B 56,7 7:03:47 55,0 1,7 Образец 1 Состав А ~ 55 ~ 55 < 1,5 Образец 2 Состав А ~ 55 ~ 55 < 1,5

[0040] Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, считается, что нитраты группы I или группы II могут задерживать или замедлять экзотермическую реакцию нитратов с реакционноспособными породами (например, сульфидами) в реакционноспособном грунте. Также считается, что применение ингибитора, такого как карбамид, в комбинации с одним или более нитратов группы I или группы II синергетически задерживает и/или уменьшает такую экзотермическую (-ие) реакцию (-и).

[0041] Пример 2 - реактивность реакционноспособного грунта с различными нитратными солями

[0042] Реактивность известного образца реакционноспособного грунта (образец 4) проверяли в соответствии с изотермическим испытанием реакционноспособного грунта Australian Explosives Industry and Safety Group Inc. Более конкретно, образец отдельно смешивали с гранулами нитрата аммония, нитрата кальция или нитрата натрия.

[0043] Затем каждую смесь нагревали и выдерживали при температуре 55 °C и отслеживали экзотермические реакции с использованием термопар, непрерывно регистрирующих температуру. Результаты представлены на ФИГ. 7 и в таблице 3.

Таблица 3. Результаты изотермического испытания реакционноспособного грунта с различными нитратными солями

Композиция реакционноспособного грунта Тестируемый материал Макс. темп. (°C) Время до максимального пика экзотермической реакции (Д:ЧЧ:ММ) Средняя темп. (°C) Изменение температуры Образец 4 Нитрат аммония 100,3 0:00:27 55,3 45,0 Образец 4 Нитрат аммония 108,8 0:00:29 55,9 52,9 Образец 4 Нитрат кальция 80,3 0:00:26 55,8 24,5 Образец 4 Нитрат кальция 83,7 0:00:29 55,9 27,8 Образец 4 Нитрат натрия 65,0 0:00:42 54,7 10,3 Образец 4 Нитрат натрия 65,5 0:00:41 55,2 10,3

[0044] Как показано на ФИГ. 7 и в таблице 3, проходил аналогичный промежуток времени до экзотермического пика смеси нитрата аммония и нитрата кальция, хотя максимальная температура смесей нитрата кальция была меньше, чем для смесей нитрата аммония. Неожиданно было обнаружено, что в отличие от смесей нитрата аммония и нитрата кальция время достижения экзотермического пика для смесей нитрата натрия было значительно больше, чем для смесей нитрата аммония и нитрата кальция. Изменение температуры смесей нитрата натрия также было ниже, чем изменение температуры смесей нитрата аммония или нитрата кальция.

[0045] Пример 3 - ингибирование реакционноспособного грунта составами D и E

[0046] Ингибирование образца реакционноспособного грунта (образец 5) проверяли в соответствии с изотермическим испытанием реакционноспособного грунта Australian Explosives Industry and Safety Group Inc. Более конкретно, образец реакционноспособного грунта смешивали с нитратом аммония, составом D или составом E (см. таблицу 5 ниже). Значения, приведенные в таблице 4, показывают относительные количества каждого компонента на основе соотношения по массе.

Таблица 4. Композиция составов нитратной соли

Материал/состав Нитрат аммония D E нитрат аммония 100 68,6 59,2 нитрат натрия 0 0 8,5 карбамид 0 14,1 14,1 вода 0 11,3 12,2 топливное масло № 2 0 6 6

Затем смесь нагревали и выдерживали при температуре 165 °C, и отслеживали экзотермические реакции с использованием термопар, непрерывно регистрирующих температуру. Результаты представлены на ФИГ. 8 и в таблице 5.

Таблица 5. Сравнение ингибированных составов без нитрата натрия (состав D) и с нитратом натрия (состав E)

Композиция грунта Тестируемый материал Макс. темп. (°C) Время до максимального пика экзотермической реакции (Д:ЧЧ:ММ) Средняя темп. (°C) Изменение температуры Образец 5 Нитрат аммония 256,1 0:00:07 164,6 91,5 Образец 5 Состав D 168,3 0:15:20 164,5 3,8 Образец 5 Состав D 168,4 0:15:49 164,9 3,5 Образец 5 Состав E 166,6 165,5 1,1 Образец 5 Состав E 166,3 165,2 1,1

[0047] Как показано в таблице 5, композиция, которая включает нитрат натрия, менее подвержена экзотермическому эффекту в условиях относительно высоких температур (~ 165 °C).

[0048] Любые способы, описанные в настоящем документе, включают в себя один или более этапов или действий для осуществления описанного способа. Этапы и/или действия способа могут быть взаимозаменяемы друг с другом. Иными словами, если для надлежащей работы варианта осуществления не требуется конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование определенных этапов и/или действий могут быть изменены. Более того, подпроцедуры или только часть способа, описанного в настоящем документе, могут быть отдельным способом в рамках объема настоящего описания. Другими словами, некоторые способы могут включать только часть этапов, описанных более подробно.

[0049] В данном описании ссылка на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в отношении данного варианта осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления. Таким образом, приведенные в настоящем описании выражения или их вариации не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления.

[0050] Как следует из приведенных ниже пунктов формулы изобретения, обладающие признаками изобретения аспекты заключаются в комбинации меньшего количества из всех признаков любого отдельного описанного выше варианта осуществления. Таким образом, формула изобретения, следующая за настоящим подробным описанием, тем самым в прямой форме включена в настоящее подробное описание, причем каждый пункт формулы изобретения является самостоятельным в качестве отдельного варианта осуществления. Настоящее описание включает все сочетания независимых пунктов формулы изобретения с зависимыми от них пунктами формулы изобретения.

[0051] Включение в формулу изобретения термина «первый» по отношению к какому-либо признаку или элементу не обязательно предполагает наличие второго или дополнительного такого признака или элемента. Специалистам в данной области будет очевидно, что в отдельные аспекты описанных выше вариантов осуществления можно внести изменения без отклонения от основных принципов, представленных в настоящем описании.

[0052] В настоящем описании, если в контексте четко не указано иное, термин «содержащий» имеет неисключительное значение слова в смысле «включающий в себя по меньшей мере», а не исключительное значение в смысле «состоящий только из». То же самое относится и к соответствующим грамматическим изменениям в других формах этого слова, таких как «содержать», «содержит» и так далее.

[0053] Любое обсуждение информации предшествующего уровня техники в данной спецификации не следует рассматривать как какую-либо форму подтверждения того, что информация, представленная на предыдущем уровне техники, будет считаться знаниями общего характера специалистом в данной области как в Австралии, так и в любой другой стране.

Группа изобретений относится к области взрывчатых веществ. Способ взрывания в высокотемпературном грунте, реакционноспособном грунте или в обоих видах грунта предусматривает помещение композиции взрывчатого вещества, содержащей эмульсионное взрывчатое вещество, включающее в себя непрерывную органическую топливную фазу и дисперсную окислительную фазу, в подлежащий взрыванию грунт, для обеспечения контакта композиции взрывчатого вещества с грунтом. Дисперсная окислительная фаза содержит от 3% до 35% по массе одного или более нитратов группы I или группы II. Грунт содержит реакционноспособный грунт, высокотемпературный грунт или оба вида грунта. Эмульсионное взрывчатое вещество оставляют в спящем состоянии в течение периода времени от 3 часов до трех месяцев. Производят детонирование эмульсионного взрывчатого вещества контролируемым способом после указанного периода времени. Композиция взрывчатого вещества, предназначенная для использования в высокотемпературном грунте, реакционноспособном грунте или в обоих видах грунта, содержит эмульсию, включающую в себя непрерывную органическую фазу, содержащую топливное масло, дисперсную окислительную фазу, содержащую карбамид, причем карбамид составляет от 0,5% до 35% дисперсной окислительной фазы по массе, а также нитрат, не относящийся к группе I или группе II и один или более нитратов группы I или группы II. Нитраты группы I или группы II составляют от 3% до 35% дисперсной окислительной фазы по массе, где соотношение по массе нитрата аммония и одного или более нитратов группы I или группы II составляет от приблизительно 6:1 до 9:1. Формирование смеси для взрывания в высокотемпературном грунте, реакционноспособном грунте или в обоих видах грунта предусматривает смешивание суспензии, содержащей нитрат аммония и топливное масло, с эмульсией. Эмульсия содержит непрерывную органическую фазу, содержащую топливное масло, и дисперсную окислительную фазу, содержащую карбамид, причем карбамид составляет от 0,5% до 35% дисперсной окислительной фазы по массе, а также нитрат, не относящийся к группе I или группе II; и один или более нитратов группы I или группы II, причем один или более нитратов группы I или группы II составляют от 3% до 35% дисперсной окислительной фазы по массе. Обеспечивается контролируемая детонация, т.е. снижение риска нежелательных экзотермических эффектов и/или преждевременной детонации. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ взрывания в высокотемпературном грунте, реакционноспособном грунте или в обоих видах грунта, включающий:

помещение композиции взрывчатого вещества, содержащей эмульсионное взрывчатое вещество, включающее в себя непрерывную органическую топливную фазу и дисперсную окислительную фазу, в подлежащий взрыванию грунт, для обеспечения контакта композиции взрывчатого вещества с указанным грунтом, причем дисперсная окислительная фаза содержит от 3% до 35% по массе одного или более нитратов группы I или группы II, при этом грунт содержит реакционноспособный грунт, высокотемпературный грунт или оба вида грунта; и

оставление эмульсионного взрывчатого вещества в спящем состоянии в течение периода времени от 3 часов до трех месяцев, и детонирование эмульсионного взрывчатого вещества контролируемым способом после указанного периода времени.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий определение, что подлежащий взрыванию грунт содержит реакционноспособный грунт.

3. Способ по п. 2, в котором реакционноспособный грунт включает в себя сульфидный минерал.

4. Способ по п. 2 или 3, в котором реакционноспособный грунт включает в себя железный колчедан, марказиты, халькопириты или их комбинации.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором один или более нитратов группы I или группы II содержат нитрат натрия, нитрат калия, нитрат кальция или их комбинации.

6. Способ по п. 5, в котором один или более нитратов группы I или группы II состоят из одного или более нитратов группы I.

7. Способ по любому из пп. 1-4, в котором помещение композиции взрывчатого вещества в грунт включает загрузку взрывной скважины композицией взрывчатого вещества.

8. Способ по любому из пп. 1-7, дополнительно включающий определение, что подлежащий взрыванию грунт представляет собой высокотемпературный грунт.

9. Способ по п. 8, в котором высокотемпературный грунт имеет среднюю температуру грунта т от 100°C до 200°C.

10. Способ по любому из пп.1-9, в котором один или более нитратов группы I или группы II содержат от 3% до 35%, от 5% до 25%, от 5% до 18%, от 10% до 35% или от 10% до 25% окислительной фазы по массе.

11. Способ по п. 10, в котором окислительная фаза дополнительно содержит нитрат аммония, а соотношение нитрата аммония с одним или более нитратами группы I или группы II составляет от 2:1 до 14:1 или от 6:1 до 9:1 по массе.

12. Способ по п. 10 или 11, в котором окислительная фаза дополнительно содержит воду в количестве от 5% до 30% или от 12% до 25% по массе.

13. Способ по любому из пп. 1-12, дополнительно включающий обеспечение спящего состояния композиции взрывчатого вещества в течение указанного периода времени при средней температуре грунта от 150°C до 200°C.

14. Способ по любому из пп. 1-13, включающий обеспечение спящего состояния композиции взрывчатого вещества в течение по меньшей мере 3 часов при средней температуре грунта от 180°C до 200°C.

15. Способ по любому из пп. 1-14, дополнительно включающий обеспечение спящего состояния композиции взрывчатого вещества в грунте на по меньшей мере один день дольше, чем допускается для спящего состояния в грунте эмульсионного взрывчатого вещества, по существу свободного от нитратов группы I или группы II в дисперсной окислительной фазе.

16. Способ по любому из пп. 1-15, в котором окислительная фаза дополнительно содержит ингибитор.

17. Способ по п. 16, в котором ингибитор содержит карбамид, оксид цинка, аммиак, кальцинированную соду или их комбинации.

18. Способ по п. 16 или 17, в котором ингибитор содержит карбамид, а карбамид присутствует в концентрации от 0,5% до 35%, от 0,5% до 10% или от 0,5% до 5% окислительной фазы по массе.

19. Способ по любому из пп. 1-18, в котором взрывчатая композиция дополнительно содержит сенсибилизатор.

20. Композиция взрывчатого вещества, предназначенная для использования в высокотемпературном грунте, реакционноспособном грунте или в обоих видах грунта, содержащая эмульсию, которая включает в себя:

непрерывную органическую фазу, содержащую топливное масло;

дисперсную окислительную фазу, содержащую:

карбамид, причем карбамид составляет от 0,5% до 35% дисперсной окислительной фазы по массе;

нитрат, не относящийся к группе I или группе II; и

один или более нитратов группы I или группы II, причем нитраты группы I или группы II составляют от 3% до 35% дисперсной окислительной фазы по массе,

где соотношение по массе нитрата аммония и одного или более нитратов группы I или группы II составляет от приблизительно 6:1 до 9:1,

где эмульсия способна находиться а в спящем состоянии в течение периода времени от 3 часов до трех месяцев.

21. Композиция взрывчатого вещества по п. 20, в которой вода в дисперсной водной фазе присутствует в диапазоне от 10% до 30% дисперсной водной фазы по массе.

22. Композиция взрывчатого вещества по п. 20 или 21, в которой карбамид составляет от 1% до 25% или от 2% до 5% дисперсной окислительной фазы по массе.

23. Композиция взрывчатого вещества по любому из пп. 20-22, в которой один или более нитратов группы I или группы II составляют от 5% до 25%, от 5% до 18%, от 10% до 35% или от 10% до 25% дисперсной окислительной фазы по массе.

24. Композиция взрывчатого вещества по любому из пп. 20-23, в которой эмульсия составляет по меньшей мере 30% композиции взрывчатого вещества по массе.

25. Композиция взрывчатого вещества по любому из пп. 20-24, в которой один или более нитратов группы I или группы II содержат нитрат натрия, нитрат калия, нитрат кальция или их комбинации.

26. Композиция взрывчатого вещества по любому из пп. 20-25, в которой эмульсия дополнительно содержит сенсибилизатор.

27. Способ формирования смеси для взрывания в высокотемпературном грунте, реакционноспособном грунте или в обоих видах грунта, включающий:

смешивание суспензии, содержащей нитрат аммония и топливное масло, с эмульсией, причем эмульсия содержит:

непрерывную органическую фазу, содержащую топливное масло; и

дисперсную окислительную фазу, содержащую:

карбамид, причем карбамид составляет от 0,5% до 35% дисперсной окислительной фазы по массе;

нитрат, не относящийся к группе I или группе II; и

один или более нитратов группы I или группы II, причем один или более нитратов группы I или группы II составляют от 3% до 35% дисперсной окислительной фазы по массе.

28. Способ по п. 27, в котором эмульсия составляет по меньшей мере 30% смеси по массе.