Способ приготовления взрывчатых смесей на основе аммиачной селитры и вспененного полимера

Способ приготовления взрывчатых смесей на основе аммиачной селитры и вспененного полимера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в взрывных работах в горнодобывающей промышленности в обводненных условиях. Сущность изобретения: способ заключается в смешении гранулированной аммиачной селитры и вспененного полистирола плотностью 0,005-0,01 г/см3 в соотношении по объему 0,5 : 9,5-1,0 : 1,0 и введении эмульсии,-содержащей по массе 20,0-25,0% воды, 5,0- 10,0 % дизельного топлива; 1,5-5,0 % смеси алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции Gio-Ci6 и диэфиров сульфоянтарной кислоты на основе алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции Сю- Ci6 в соотношении 1,0 : 1,5-1,0 : 2,5, аммиачная селитра - остальное, при соотношении объемов эмульсии и взрывчатой смеси 1 : 1-1,0 : 2,5. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>>s С 06 В 21/00, 31/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4901489/23 (22) 09,01.91 (46) 23,04.93. Бюл. N 15 (71) Институт физики и механики горных пород АН КиргССР (72) В.И.Нифадьев, Э.И,Евремов, Н.М.Калинина, В.Д.Савинков и С.Б.Барсанаев (73) Институт физики и механики горных пород АН Республики Кыргызстан . (56) Патент США N 4151022, кл; 149-194, опублик. 24,04,79, Патент США N 4181546, кл. 149-21, опублик. 1,01.80. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ И ВСПЕНЕННОГО

ПОЛИМЕРА

Изобретение относится к способам приготовления на местах взрывчатых смесей пониженной. плотности -на основе гранули. рованной аммиачной селитры (АС) и пенополистирола (ПП) и может быть использовано при ведении взрывных работ в горнодобывающей промышленности в обводненных условиях.

Целью изобретения является повышение водоустойчивости гранулированных взрывчатых смесей при обеспечении их чув- ствительности к инициирующему импульсу при пониженной плотности 0,4-0,9 г/см .

Указанная цель достигается тем, что в способе приготовления взрывчатых смесей на основе аммиачной селитры и пенополистирола (АС и ПП), смешивают пенополистирол плотностью 0,005-0,01 г/см, с

3 гранулированной аммиачной селитрой в полученную взрывчатую смесь вводят

„„. Ы „„1811519 А3 (57) Использование: в взрывных работах в горнодобывающей промышленности в обводненных условиях. Сущность изобретения: способ заключается в смешении гранулированной аммиачной селитры и вспененного полистирола плотностью

0,005-0,01 г/см в соотношении по обьему

0,5: 9,5-1,0: 1,0 и введении эмульсии, содержащей по массе 20,0-25,0ф, воды, 5,010,0 g, дизельного топлива, 1,5-5,0 $ смеси алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции Сщ-С16 и диэфиров сульфоянтарной кислоты на основе алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции СюС16 в соотношении 1,0-: 1,5 — 1,0: 2,5, аммиачная селитра — остальное, при 3 соотношении обьемов эмульсии и взрывчатой смеси 1: 1 — 1,0; 2,5, эмульсию, содержащую компоненты, мас о(, Вода 20-25

Дизельное топливо 5-10

Смесь алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции С<о-С16 и диэфиров сульфоянтарной кислоты на основе алкилоламидов синтетических жирных кислот ! фракции С10 С16 в соотношении 1: 1,5-1:2,5 1,5-5

Аммиачная селитра Остальное, при соотношении обьемов эмульсии и взрывчатой смеси 1: 1-1: 2,5,:

При предлагаемом способе достаточная водоустойчивость смеси достигается при соотношении обьемов эмульсии и смеси АСПП в пределах 1: 1 1; 2,5, чем обеспечивается полное заполнение эмульсией

1811519 обходимой температуры при такой низкой степени вспененности, с другой стороны, при повышении плотности взрывчатого состава до 1,0 кг/см и более на фронте детонационной волны развивается давление, при котором газовые включения уже не ус55 пространства между гранулами селитры и пенополистирола. Уменьшение содержания эмульсии приводит к снижению водоустойчивости взрывчатой смеси и расслоению компонентов по высоте столба воды, Увеличение содержания эмульсии приводит к снижению чувствительности взрывчатой смеси к инициирующему импульсу.

Для обеспечения достаточной чувствительности взрывчатой смеси, получаемой по указанному способу, в качестве горючего компонента, выполняющего роль сенсибилизирующей добавки, используют сверхлегкий пенополистирол плотностью

0,005-0,01 г/см . Размер гранул ПП при 15 этом может находиться в пределах от 1 мм до 2 — 3 см.

При плотности ПП менее 0,005 г/см полистирол теряет необходимые для саморазогрева упруго-прочностные свойства и 20 становится непригодным для использования в качестве компонента взрывчатой смеси.

При плотности ПП более 0,01 г/см степени саморазогрева гранул недостаточно 25 для обеспечения достаточной чувствительности взрывчатой смеси, получаемой по предлагаемому способу, к инициирующему импульсу и.устойчивой детонации в скважинах малого и среднего диаметра (70-150 мм). 30

Для получения водоустойчивости взрывчатой смеси, обладающей достаточо ной чувствительностью к инициирующему импульсу, необходимо, чтобы плотность смеси АС-ПП находилась в пределах 0,05-.35

0,5 г/см при объемном соотношении АС и

ПП в пределах 0,5: 9,5 — 1: 1, Уменьшение плотности смеси АС-ПП ниже указанных пределов, а также увеличение объемного содержания ПП возможно 40 только за счет уменьшения количества АС, что приводит к недостатку окислителя в составе и сопровождается снижением его работоспособности, 45

Применение смеси АС-ПП плотностью более 0,5 г/см, а также уменьшение обьемз ного содержания ПП за счет повышения его плотности приводит к снижению чувствительности водоустойчивой взрывчатой сме- 50 си к инициирующему импульсу, поскольку, с одной стороны, ПП повышенной плотности не может играть роль "горючих точек", поскольку не способен разогреваться до непевают проявляться и активно влиять на процесс распространения детонации.

Использование эмульсии типа "вода в масле" предлагаемого простейшего состава. позволяет сделать заявляемый способ .достаточно дешевым и простым в исполнении, Уменьшение воды приводит к повышению температуры раствора АС, что может сопровождаться термическим разложением

АС.

Увеличение содержания воды упрощает процесс приготовления эмульсии, однако значительно снижает чувствительность получаемой взрывчатой смеси к инициирующему импульсу.

Дизельное топливо в эмульсии играет роль внешней фазы в комплексе вода.-масло, от содержания которой зависит стабильность и водоустойчивость эмульсии.

Уменьшение содержания ДТ приводит к образованию нестабильной эмульсии, расслаивающейся сразу же после приготовления.

Увеличение содержания ДТ сверх указанных пределов приводит к образованию избытка горючего во взрывчатой смеси.

Количество эмульгатора выбирают таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая стабильность эмульсии: Этому требованию удовлетворяет содержание его в эмульсии 1,5 — 5 t,, Уменьшение содержания приводит ктому, что эмульсия либо вообще не образуется, либо расслаивается сразу же поСле образования.

Увеличение содержания эмульгатора приводит к избытку горючего во взрывчатой смеси и необоснованному ее удорожанйю;

В целом содержание дизельного топлива, эмульгатора и аммиачной селитры в указанных пределах подбирают таким образом, чтобы смесь АС, ПП и эмульсия была сбалансирована по кислороду или имела отрицательный кислородный баланс не более 10-30 $, Для обеспечения высокой степени водоустойчивости в качестве эмульгатора используют смесь алкилоламидов синтетических жирных кислот (СЖК) и диэфиров сульфоянтарной кислоты на основе алкилоламидов СЖК.

Алкилоламиды СЖК относятся к поверхностно-активным веществам (ПАВ) анионного типа, химическая формула

ЯСОМНС2Н4ОН, где R — алкил Cio-Ñû.

Диэфиры — ПАВ неионогенного типа, химическая формула

Я

ЯСОМ Н С2Н40-С-OH-Я 020 М СI

ЯСОМНСгН40-ЧH

1811519 где R — алкил С1ю-С16, Змульгатор представляет собой смесь анионного и неионогенного ПАВ; адсорбирующихся на границе раздела вода-углеводород, где внешней фазой является дизельное топливо. Использование указанного эмульгатора в предлагаемом взрывчатом составе позволяет получить устойчивую эмульсию, которая обладает стабильностью и неизмененными структурными свойствами при температуре от 50 до 140 С.

При изменении фракции компонентов эмульгатора (например, íà С1а-..С24) высококонцентрированная эмульсия обратного типа не образуется, поскольку эмульгатор в этом случае теряет свою эмульгирующую способность.

Соблюдение соотношения компонентов эмульгатора в пределах 1: 1,5 — 1; 2,5 имеет большое значение для формирования стабильной эмульсии, При содержании диэфиров сульфоянтарной кислоты менее 1,5 частей на одну часть смеси алкилоламидов

СЖК образуется эмульсия, существующая только в процессе эмульгирования и разрушающаяся при прекращении поме иивания.

При содержании в эмульгаторе диэфиров сульфоянтарной кислоты более 2,5 частей на одну часть алкилоламидов СЖК,образуется эмульсия, неустойчивая при хранении и расслаивающаяся через 2-3 суток, Соблюдение указанного выше оптимального соотношения обеспечивает получение эмульсии, физически стабильной в течение месяца и более.

Предлагаемый способ приготовления водоустойчивых взрывчатых смесей на основе гранулированной АС и ПП позволяет значительно расширить диапазон применения ВВ пониженной плотности (0,4-0,9 г/см ) при одновременном повышении каз чества взрывной отбойки. Значительный экономический эффект может быть получен за счет простоты компонентов состава, доступности и относительно невысокой стоимости входящих в него компонентов.

Обеспечение достаточной чувствительности указанных взрывчатых смесей к инициирующему импульсу позволяет использовать их в скважинах не только большого, но и малого и среднего диаметра.

Способ приготовления водоустойчивой взрывчатой смеси на основе гранулированной АС и ПП при применении сверхлегкого пенополистирола, использование указанного эмульгатора для получения водоустойчивости эмульсии, а также приведенного объемного и массового соотношения компонентов авторам неизвестны.

Взрывчатую смесь по предлагаемому способу готовят непосредственно на месте производства взрывных работ путем подачи компонентов в смесительный шнек заряд5 ной машины.

Поскольку плотность взрывчатых смесей, получаемых по указанному способу, ниже плотности воды, заряжение осуществляют сразу после предварительно10 го осушения скважин, во избежание всплывания заряда.при дальнейшем поступлении воды сразу же после заряжения производят забойку скважин.

В зависимости от степени обводненчо15 сти и скорости водопритока применяют взрывчатую смесь с различной степенью водоустойчивости, которая регулируется изменением содержания эмульсии во взрывчатом составе в указанных пределах.

20 Способ поясняется примерами.

Требуется приготовить 1 т взрывчатой смеси плотностью 0,9 г/см с высокой стез пенью водоустойчивости, Для обеспечения необходимой водо25 устойчивости состава при укаэанной плотности в смесь АС-ПП плотностью 0,5 г/см вводят эмульсию плотностью 1,2 г/см при соблюдении объемного соотношения АСПП и эмульсии 1: 1.

30 Обьем 1 т укаэанного ВВ будет равен

1т

3 1.1 м

09r/vз

Объем исходной смеси АС-ПП и эмульсии будет равен

35 11мз з

0,9 2 = 0,6 м, где 0,9 — коэффициент уменьшения суммарного объема за счет заполнения межгра40 нульного пространства смеси АС-ПП эмульсий, Расчет компонентов состава эмульсий.

Количество эмульсии, необходимое для получения 1 т ВВ:.

0,6 х 1,2 - 0,72 т

Компоненты, необходимые для получения 0,72 т эмульсии:Вода 144 кг:

ДТ 36 кг;

50 Эмульгатор

10,8 кг;

АС 529,2 кг.

Для обеспечения стабильности и водоустойчивости ВВ соотношение компонентов эмульгатора принимается 1; 2,5

55 Фракции С1ю-С з.

Расчет компонентов состава смеси АСПП, Количество смеси AC-ПП, необходимое для получения 1 т ВВ5

0,5 х 0,6 = 0,3 т.

1811519

Вода

Дизельное топливо

Э мул ьгатор

Пенополистирол плотностью 0,01 г/см.

Аммиачная селитра

Итого .

0,144 т;

0,036 т;.

0,0108 т;

0,003 т;

QQQ9 2т

1,003 т .

Составитель Л, Екимова

Техред M.Ìîðãåíòàë КоРРектоР T. Вашкович

Редактор О. Стенина

Заказ 1462 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Объем АС и ПП плотностью 0.01 г/см. для получения 0,3 т смеси определится следующим образом:

0,6 з

0,9 2 =0,35м, 5 где 0,9 — коэффициент, учитывающий заполнение пространства между гранулами ПП аммиачной селитры при плотности смеси

АС-ПП 0,5 г/см .

Количество АС и ПП в весовом выраже- 10 нии будет равно, АС: 0 35 х 0,85 = 0,28 т;

ПП: 0,35 х 0,01. = 0,003 т.

Таким образом, для приготовления 1 т. водоустойчивой взрывчатой смеси плотно- 15 стью 0,9 r/см требуется:

Кислородный баланс взрывчатой смеси при указанном содержании компонентов практически равен нулю (+ 0,3 ), Боевик—

200 г аммонита N. 6.ЖВ при взрывании в скважине диаметром 100 мм, 30

Формула изобретения

Способ приготовления взрывчатых смесей на основе аммиачной селитры и вспе. ненного полимера, заключающийся в перемешивании компонентов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения водоустойчивости взрывчатых смесей и их чувствительности к инициирующему импульсуу, в качестве вспененного полимера используют вспененный полистирол с плотностью 0,005-0,01 г/см ., который смешиваз ют с гранулированной аммиачной селитрой с соотношением по объему 1: 1 — 0,5: 9,5, в полученную смесь вводят эмульсию. содержащую, мас, $:

Вода 20,0 — 25,0.

Дизельное топливо 5,0 — 10,0

Смесь алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции С1о-С>о. и диэфира сульфоянтарной кислоты на основе алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции С1о-С15 В соотношении 1: 1,51: 2,5 1,5 — 5,0

Аммиачная селитра Остальное, при соотношении объемов эмульсии и взрывчатой смеси 1: 1-1:2;5,