Промышленное взрывчатое вещество

Промышленное взрывчатое вещество

Реферат

Изобретение относится к области промышленных взрывчатых веществ, используемых при взрывных работах в горнодобывающей, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

В мире широко известны гранулированные промышленные взрывчатые вещества (далее по тексту ПВВ) типа «аммиачная селитра - дизельное топливо», в России, например, игданит (Дубнов Л.В. и др. Промышленные взрывчатые вещества. - М., Недра, 1988 г.), представляющий собой смесь окислителя - аммиачной селитры и горючих жидких нефтепродуктов, составляющих до 60% применяемых в горнодобывающей промышленности ПВВ. Однако в связи с невысокой физической стабильностью, выражающейся в межфазном расслоении жидких и твердых компонентов и невысокими детонационными характеристиками, данные ПВВ используются только для подрыва пород средней крепости.

Известно взрывчатое вещество, включающее взрывчатый сенсибилизатор в количестве 9-30 мас.% и водно-гелевую основу, содержащую, мас.%: аммиачную селитру 50-70, гелеобразующий полимер - полиакриламид или натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, структурирующую добавку ряда боратов, антимонатов, хроматов, этиловый спирт или этиленгликоль и добавку, регулирующую скорость структурирования (RU 2180328 С1, 2002).

Недостатками известного взрывчатого вещества являются достаточно узкий температурный диапазон его работоспособности, а также сложность технологии его получения, обусловленная необходимостью введения водорастворимой добавки ряда этилового спирта или этиленгликоля и добавки, регулирующей скорость структурирования.

В патенте US 3235425 А, 1966, раскрывается взрывчатое вещество, лишенное указанных недостатков, следующего состава, мас.%: взрывчатый сенсибилизатор ряда бездымных нитроцеллюлозных порохов - 8-70, аммиачная селитра 20-80, вода 5-45, гелеобразующий полимер (загуститель) 0,2-5,0 и структурирующая добавка 0,2-3,0.

Однако недостатком известного взрывчатого вещества является низкая чувствительность к ударной волне, обусловленная используемым сенсибилизатором.

Использование в составе взрывчатого вещества (RU 2076089 С1, 1997) в качестве взрывчатого сенсибилизатора баллиститного ракетного топлива обеспечивает повышенную чувствительность к ударной волне, однако недостатком его является отрицательный кислородный баланс, приводящий к получению токсичных продуктов взрыва и снижению работоспособности ВВ.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному взрывчатому веществу является ПВВ (RU 2038348 С1, 1995), содержащее, мас.%: взрывчатый сенсибилизатор 20-35 в сочетании с 0,5-2,0 приборного масла, гелеобразующий полимер 0,5-2,0, структурирующую добавку 0,015-0,1, воду 13-18 и аммиачную селитру остальное до 100.

К недостаткам указанного состава следует отнести:

- высокое содержание воды (до 18 мас.%), приводящее к фазовому расслоению взрывчатой композиции, снижающему детонационные характеристики;

- высокое значение критического диаметра детонации (80-90 мм), что не позволяет использовать состав в скважинах малого диаметра.

Предлагаемый состав промышленного взрывчатого вещества не имеет указанных недостатков.

При создании изобретения ставилась задача разработки недорогой, но высокоэффективной взрывчатой композиции, которая обладает

- значением критического диаметра детонации не более 50 мм;

- высокими эксплуатационными характеристиками, в том числе физической стабильностью в течение гарантийного срока хранения: сыпучестью, неслеживаемостью, отсутствием расслоения твердой и жидкой фазы;

Кроме того, при создании изобретения ставилась задача расширения сырьевой базы производства ПВВ путем использования в качестве взрывчатого сенсибилизатора порохов и твердых ракетных топлив, снятых с вооружения.

Для решения поставленной задачи предлагается состав промышленного взрывчатого вещества, включающий взрывчатый сенсибилизатор, аммиачную селитру в качестве окислителя, полиакриламид или натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы в качестве гелеобразующего полимера, структурирующую добавку в виде соли поливалентного металла, флегматизатор и воду, отличающийся тем, что оно содержит взрывчатый сенсибилизатор с размерами частиц не более 6 мм и с влажностью от 0 до не более 5 мас.% в виде измельченных порохов и/или топлив баллиститного, пироксилинового типа, или сферических порохов, или их смеси, в качестве флегматизатора оно содержит трансформаторное масло, приборное масло, соляровое масло, индустриальное масло или их смесь, а в качестве соли поливалентного металла - соль Cr⁺², Cr⁺³, Fe⁺³, Al⁺³ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

взрывчатый сенсибилизатор	20,0-40,0
гелеобразующий полимер	0,02-1,0
структурирующая добавка	0,001-0,014
флегматизатор	1,0-4,0
вода	1,0-5,0
аммиачная селитра	остальное.

Изобретение направлено на создание недорогих, но высокоэффективных экологически безопасных ПВВ для проведения взрывных работ на породах средней и высокой крепости на земной поверхности, в шахтах и рудниках, не опасных по газу и пыли.

Предлагаемый состава может быть использован в сухих и обводненных скважинах и шпурах диаметром не менее 50 мм.

Температурный диапазон эксплуатации предлагаемого состава от минус 50°С до плюс 60°С.

Введение в состав ПВВ порохов и/или топлив различного типа или их смеси в измельченном состоянии с размерами частиц не более 6 мм приводит к увеличению детонационных характеристик ПВВ: бризантности, снижению критического диаметра детонации до 30-35 мм, что позволяет высокоэффективно использовать ПВВ в скважинах и шпурах малого диаметра.

Выбранный гранулометрический состав порохов и/или топлив или их смеси (размер частиц не более 6 мм) взрывчатого сенсибилизатора обеспечивает его равномерное распределение в среде гранулированного окислителя, физическую стабильность, сыпучесть и высокую насыпную плотность.

Использование в составе гелеобразующего полимера способствует снижению пыления, увеличению насыпной плотности, соответственно, скорости детонации, снижению чувствительности к механическим воздействиям и статическому электричеству, улучшению санитарно-гигиенических условий изготовления и применения предлагаемого ПВВ.

Гелеобразующий полимер, входящий в состав предлагаемого ПВВ, взаимодействуя с водой, содержащейся в составе ПВВ, образует гелевую оболочку на поверхности частиц порохов и/или топлив. Вследствие этого при детонации отдельно взятой частицы пороха и/или топлива гелевая оболочка играет роль высокопрочной недеформируемой капсулы, что обеспечивает минимальный критический диаметр детонации ПВВ не более 50 мм.

Одновременно гелевая оболочка частиц пороха и/или топлива баллиститного, пироксилинового типа позволяет исключить образование пороховой «пены» на поверхности устья обводненной скважины, состоящей из высокодисперстных частиц, что повышает безопасность эксплуатации ПВВ, увеличивает плотность заряжения скважины и допускает использование в его составе частиц пороха менее 1 мм.

Прочность гелевой оболочки обеспечивает эффективная поперечная сшивка линейных цепей гелеобразующего полимера. Это достигается введением в составе ПВВ оптимального содержания структурирующих добавок. Введение структурирующих добавок менее 0,001% не обеспечивает образования устойчивой оболочки и приводит к ее разрушению при эксплуатации в скважине от воздействия скважинной воды.

Введение структурирующих добавок в пределах 0,001-0,014% обеспечивает образование устойчивой оболочки и эффективность работы ПВВ при эксплуатации.

Дальнейшее увеличение содержания структурирующих добавок нецелеобразно, т.к. избыточное их содержание в виду высокой активности, приводит к деструкции (уменьшению прочности) гелевой оболочки и ее разрушению в скважине от воздействия воды.

Введение структурирующей добавки способствует также образованию прочной защитной пленки на поверхности гранул аммиачной селитры, что ведет к снижению гигроскопичности аммиачной селитры и слеживаемости ПВВ.

Флегматизатор, включающий трансформаторное масло, или приборное масло, или соляровое масло, или индустриальное масло, или их смесь, способствует снижению чувствительности к механическим воздействиям взрывчатого сенсибилизатора и, кроме того, является еще и дополнительным горючим. При этом омасливание твердых компонентов ведет к снижению гигроскопичности, уменьшению пыления при изготовлении и при снаряжении скважин и шпуров.

Подобранное опытным путем оптимальное соотношение гелеобразующего полимера (не более 0,02-1 мас.%), вида структурирующей добавки (не более 0,001-0,014 мас.%), флегматизатора (не более 1,0-4,0 мас.%), воды (не более 1,0-5,0 мас.%), окислителя и расширение состава взрывчатого сенсибилизатора обеспечивает сохранение высокой физической стабильности (сыпучесть, отсутствие пыления) состава, снижение критического диаметра детонации, высокие детонационные свойства ПВВ в широком диапазоне температур от минус 50°С до плюс 60°С, гарантирует возможность инициирования взрыва штатными средствами, например, такими как недорогой патронированный Аммонит - 6ЖВ, что снижает стоимость проведения взрывных работ в целом.

Технология изготовления ПВВ включает в себя

- подготовку взрывчатого сенсибилизатора: измельчение порохов и/или топлив до размера частиц не более 6 мм на аппаратах роторного типа или дисковых мельницах, сушку измельченного пороха и/или топлив до влажности не более 5,0%;

- смешение аммиачной селитры с гелеобразующим полимером, структурирующей добавкой, флегматизатором и взрывчатым сенсибилизатором;

- расфасовку в транспортную тару.

Готовое ПВВ может храниться на складе в течение гарантийного срока без изменения его эксплуатационных свойств.

Готовое ПВВ доставляют в транспортной таре к месту проведения взрывных работ, а заряжение скважин осуществляют непосредственно засыпкой ПВВ из транспортной тары в скважину.

Примеры вариантов составов предлагаемого ПВВ в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Предлагаемое промышленное взрывчатое вещество прошло натурные испытания на карьерах в Свердловской области и республике Беларусь. Проведенные испытания ПВВ подтвердили его физическую стабильность при хранении, снаряжении скважин и высокие детонационные характеристики. Инициирование ПВВ осуществлялось штатными средствами, в т.ч. и патронированным Аммонитом - 6ЖВ. Отказов при массовом подрыве не отмечено.

Промышленное взрывчатое вещество, включающее взрывчатый сенсибилизатор, аммиачную селитру в качестве окислителя, полиакриламид или натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы в качестве гелеобразующего полимера, структурирующую добавку в виде соли поливалентного металла, флегматизатор и воду, отличающееся тем, что оно содержит взрывчатый сенсибилизатор с размерами частиц не более 6 мм и с влажностью от 0 до не более 5 мас.% в виде измельченных порохов и/или топлив баллиститного, пироксилинового типа, или сферических порохов, или их смеси, в качестве флегматизатора оно содержит трансформаторное масло, приборное масло, соляровое масло, индустриальное масло или их смесь, а в качестве соли поливалентного металла - соль Cr⁺², Cr⁺³, Fe⁺³, Al⁺³ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

взрывчатый сенсибилизатор	20,0-40,0
гелеобразующий полимер	0,02-1,0
структурирующая добавка	0,001-0,014
флегматизатор	1,0-4,0
вода	1,0-5,0
аммиачная селитра	остальное