RU2103248C1 - Explosive - Google Patents

Abstract

FIELD: explosives. SUBSTANCE: explosive designed for borehole charges in minerals and construction industry includes (in wt %): liquid petroleum product, e.g. diesel fuel, 0.3-4.8; pyroxylin, or ballistite powder, or their mixture with particle size 0.01-2.95 mm, 4.0-29.0; water, 2.0-10.0; ammonium nitrate, the balance. EFFECT: elevated efficiency due to increased detonation parameters on explosion, and increased stability. 1 tbl

Description

Изобретение относится к разработке взрывчатых веществ, используемых в качестве скважинных зарядов в горнодобывающей промышленности и строительстве. The invention relates to the development of explosives used as borehole charges in the mining and construction industries.

Известно взрывчатое вещество (ВВ), представляющее собой двухкомпонентную смесь аммиачной селитры и жидких нефтепродуктов - игданит, доля потребления которого в России составляет 50-60% от общего объема потребления промышленных ВВ (ПВВ) [1]. Указанное ВВ отличается доступностью компонентов и невысокой стоимостью, простотой изготовления, однако обладает низкой физической стабильностью (склонно к расслаиванию) и низкими детонационными параметрами, что не позволяет использовать его при взрывании крепких пород. Известны взрывчатые вещества на основе пороховых составов. Так, известен пороховой состав, включающий, мас. %: гранулы артиллерийского баллиститного пороха 34-37, гранулы аммиачной селитры 25-30, приборное масло 1-2 и зерненый пироксилиновый порох определенного состава - остальное, используемый в качестве скважинных зарядов [2]. Известен также пороховой состав, включающий, мас.%: гранулы баллиститного твердого ракетного топлива (БРТТ) 30-42, гранулы аммиачной селитры 15-33, приборное масло 1-2 и зерненый пироксилиновый порох определенного состава - остальное [3]. Known explosive (BB), which is a two-component mixture of ammonium nitrate and liquid petroleum products - igdanite, the share of consumption in which is 50-60% of the total consumption of industrial explosives (PVV) [1]. The specified explosive is distinguished by the availability of components and low cost, ease of manufacture, however, it has low physical stability (prone to delamination) and low detonation parameters, which does not allow using it when blasting hard rocks. Explosives based on powder compositions are known. So, a powder composition is known, including, by weight. %: granules of artillery ballistic gunpowder 34-37, granules of ammonium nitrate 25-30, instrumental oil 1-2 and granular pyroxylin powder of a certain composition - the rest used as well charges [2]. Also known is a powder composition, including, wt.%: Granules of ballistic solid rocket fuel (BRTT) 30-42, granules of ammonium nitrate 15-33, instrumental oil 1-2 and granular pyroxylin powder of a certain composition - the rest [3].

Известен пороховой состав, включающий, мас.%: аммиачную селитру 20-50, приборное (индустриальное) масло 0,5-2,0 и пироксилиновый порох определенного состава - остальное, предназначенный для изготовления скважинных зарядов [4]. Known powder composition, including, wt.%: Ammonium nitrate 20-50, instrument (industrial) oil 0.5-2.0 and pyroxylin powder of a certain composition - the rest is intended for the manufacture of borehole charges [4].

Указанный состав, как наиболее близкий по назначению и рецептуре, принят за прототип. Высокие детонационные параметры позволяют использовать его для взрывания пород различной крепости. The specified composition, as the closest in purpose and formulation, is taken as a prototype. High detonation parameters allow it to be used to explode rocks of various strengths.

К недостаткам указанного состава следует отнести:
- повышенную чувствительность к механическим и тепловым воздействиям, в сравнении с простейшими ВВ на основе аммиачной селитры и жидкого нефтепродукта;
- несбалансированность состава по содержанию горючего и окислителя (отрицательный кислородный баланс), что приводит к образованию при взрыве токсичных продуктов взрывчатого превращения (окись углерода, окись азота и др.) и не обеспечивает максимальную работоспособность ВВ.The disadvantages of this composition include:
- increased sensitivity to mechanical and thermal influences, in comparison with the simplest explosives based on ammonium nitrate and liquid petroleum;
- unbalanced composition according to the content of fuel and oxidizing agent (negative oxygen balance), which leads to the formation of toxic products of explosive transformation during the explosion (carbon monoxide, nitric oxide, etc.) and does not provide maximum explosive performance.

Целью изобретения является повышение эффективности использования ВВ за счет снижения чувствительности к механическим воздействиям, уменьшения содержания токсичных газов в продуктах взрыва за счет сбалансированности содержания в нем горючего и окислителя, обеспечение физической стабильности состава ВВ. The aim of the invention is to increase the efficiency of use of explosives by reducing sensitivity to mechanical stress, reducing the content of toxic gases in the explosion products due to the balance of the content of fuel and oxidizing agent in it, and ensuring the physical stability of the composition of explosives.

Поставленная цель достигается разработкой ВВ на основе аммиачной селитры и жидких нефтепродуктов с введением пироксилинового или баллистичного пороха с размером частиц 0,01-2,95 мм, или их смеси и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкий нефтепродукт, например, дизельное топливо - 0,3-4,8
Пироксилиновый или баллиститный порох с размерами частиц 0,01-2,95 мм или их смесь - 4,0-29,0
Вода - 2,0-10,0
Аммиачная селитра - Остальное.This goal is achieved by the development of explosives based on ammonium nitrate and liquid petroleum products with the introduction of pyroxylin or ballistic powder with a particle size of 0.01-2.95 mm, or their mixture and water in the following ratio of components, wt.%:
Liquid oil, for example, diesel fuel - 0.3-4.8
Pyroxylin or ballistic powder with a particle size of 0.01-2.95 mm or a mixture of them - 4.0-29.0
Water - 2.0-10.0
Ammonium Nitrate - Else.

Разработка состава ВВ проводилась с учетом обеспечения более высоких, по сравнению с прототипом, детонационных параметров при взрыве (теплоты взрыва, скорости детонации, критического диаметра детонации и др.), физической стабильности системы (исключение расслаивания компонентов), низкой чувствительности ВВ к механическим воздействиям (чувствительность к удару). Стабилизация ВВ достигнута введением в его состав измельченного пороха (пироксилинового или баллиститного или их смеси) с размерами частиц 0,01-2,95 мм, обладающего высокой удерживающей способностью по отношению к жидким нефтепродуктам (до 40-45%). Введение измельченного пороха позволило (см. таблицу) значительно повысить детонационные характеристики ВВ: до 15% увеличить теплоту взрыва и снизить критический диаметр детонации со 120-130 мм до 80-90 мм. Жидкие нефтепродукты, введенные в состав ВВ в качестве горючего, обеспечивают одновременно флегматизацию пороха и позволяют сохранить чувствительность к удару на уровне малочувствительных штатных ВВ - игданитов. The composition of explosives was developed taking into account the provision of higher detonation parameters during explosion (heat of explosion, detonation velocity, critical detonation diameter, etc.), physical stability of the system (exclusion of delamination of components), and low sensitivity of explosives to mechanical impacts ( sensitivity to shock). The stabilization of explosives was achieved by introducing crushed gunpowder (pyroxylin or ballistite or a mixture thereof) with particle sizes of 0.01-2.95 mm, which has high retention capacity with respect to liquid petroleum products (up to 40-45%). The introduction of ground powder allowed (see table) to significantly increase the detonation characteristics of explosives: up to 15% increase the heat of explosion and reduce the critical diameter of detonation from 120-130 mm to 80-90 mm. Liquid petroleum products, introduced into the explosives as a fuel, simultaneously provide phlegmatization of gunpowder and allow maintaining sensitivity to shock at the level of insensitive regular explosives - igdanites.

Введение в состав ВВ воды в количестве 2-10% позволяет на 15-20% увеличить плотность, на 20% повысить скорость детонации, получить нечувствительное к открытому пламени ВВ, что немаловажно с точки зрения обеспечения безопасных условий транспортировки и эксплуатации ВВ. Наличие в ВВ воды исключает пыление при зарядке, обеспечивая хорошую его "потопляемость" при загрузке частично обводненных скважин. Эффект увеличения скорости детонации ВВ при введении в их состав воды заключается в создании в заряде сплошной высокоплотной среды в виде водной суспензии, для которой детонационные процессы распространяются с более высокой скоростью, чем для ВВ в виде смеси твердых частиц с воздушным межгранульным пространством. The introduction of 2-10% water into the explosive composition makes it possible to increase the density by 15-20%, increase the detonation speed by 20%, and obtain an insensitive to the open flame of the explosive, which is important from the point of view of ensuring safe conditions for the transportation and operation of explosives. The presence of water in the explosive excludes dusting during charging, ensuring its good "flooding" when loading partially flooded wells. The effect of increasing the detonation velocity of explosives when water is introduced into their composition is to create a continuous high-density medium in the form of an aqueous suspension in the charge, for which detonation processes propagate at a higher speed than for explosives in the form of a mixture of solid particles with inter-granular air space.

Примеры предлагаемого ВВ с сравнении с прототипом приведены в таблице. Examples of the proposed explosives in comparison with the prototype are shown in the table.

Как видно из таблицы (образцы 1,2,3,4), предлагаемое ВВ обеспечивает физическую стабильность системы - смесь не расслаивается, имеет сбалансированное соотношение горючих элементов и кислорода (нулевой кислородный баланс) и характеризуется более высокими, по сравнению с прототипом, теплотами взрыва и скоростями детонации при низких (на уровне малочувствительных) значениях показателей чувствительности к механическим воздействиям. При запредельном содержании в составе ВВ пороха (2%) и жидкого нефтепродукта (дизельное топливо - 5,1%) - образец N 5, а также при заявленном содержании компонентов, но с запредельным значением размеров частиц пороха (более 2,95 мм)- образец N 6, физическая стабильность системы не обеспечивается: компоненты расслаиваются, жидкие нефтепродукты стекают в нижние слои заряда. Использование пороха с размером частиц менее 0,01 мм нецелесообразно, в связи с очень большими энергозатратами на измельчение, а также значительным усложнением технологии получения ВВ и повышением взрывоопасности. As can be seen from the table (samples 1,2,3,4), the proposed explosive ensures the physical stability of the system - the mixture does not separate, has a balanced ratio of combustible elements and oxygen (zero oxygen balance) and is characterized by higher heat of explosion compared to the prototype and detonation velocities at low (at the level of insensitive) values of indicators of sensitivity to mechanical stresses. With a prohibitive content of gunpowder (2%) and liquid petroleum product (diesel fuel - 5.1%) in the explosive composition - sample No. 5, and also with the declared content of components, but with a prohibitive particle size of the powder (more than 2.95 mm) - sample No. 6, the physical stability of the system is not ensured: the components are stratified, liquid petroleum products flow into the lower layers of the charge. The use of gunpowder with a particle size of less than 0.01 mm is impractical, due to the very large energy consumption for grinding, as well as a significant complication of the technology for producing explosives and an increase in explosive risk.

При содержании в составе ВВ 31% измельченного пороха и 0,1% жидких нефтепродуктов - образец N 7, физическая стабильность системы обеспечивается, однако при этом значительно возрастает чувствительность ВВ к удару (с 0-4% до 20-30%), что делает невозможным обеспечение безопасных условий его транспортировки и применения, особенно с учетом механизированного способа зарядки скважин. При содержании в составе ВВ 1% воды, 20% пороха с размером частиц 0,01-2,95 мм, 1,9% жидкого нефтепродукта и 77,1% аммиачной селитры -образец N 8, наблюдается его высокая чувствительность к открытому пламени (горючесть), а при содержании 15% воды, 20% измельченного пороха с размером частиц 0,01-2,95 мм, 1,9% жидкого нефтепродукта и 63,1% аммиачной селитры ВВ теряет сыпучесть, что не позволяет обеспечить его загрузку в скважину. If the explosive contains 31% of powdered powder and 0.1% of liquid petroleum products - sample No. 7, the physical stability of the system is ensured, however, the sensitivity of the explosive to impact increases significantly (from 0-4% to 20-30%), which makes it is impossible to ensure safe conditions for its transportation and use, especially taking into account the mechanized method of charging wells. When the explosive contains 1% water, 20% gunpowder with a particle size of 0.01-2.95 mm, 1.9% liquid oil and 77.1% ammonium nitrate - sample No. 8, its high sensitivity to an open flame is observed ( flammability), and with a content of 15% water, 20% of ground powder with a particle size of 0.01-2.95 mm, 1.9% of liquid petroleum product and 63.1% of ammonium nitrate, explosives lose their flowability, which does not allow it to be loaded into well.

В предлагаемом составе ВВ в качестве порохов могут быть использованы все типы штатных пироксилиновых и баллиститных порохов, а также их смесь при различном соотношении. In the proposed composition of explosives, all types of regular pyroxylin and ballistic powders, as well as their mixture at different ratios, can be used as gunpowders.

Технологический процесс изготовления предлагаемого ВВ с использованием существующего оборудования (резательные станки, вальцы) включает следующие основные операции:
- измельчение в водной среде пироксилинового или баллиститного пороха до размера частиц 0,01-2,95 мм;
- отжим измельченного пороха до влажности 15-40%;
- омасливание поверхности гранул селитры жидкими нефтепродуктами;
- смешение омасленной селитры и измельченного пороха;
- упаковка ВВ в бумажные битумированные многослойные мешки с полиэтиленовым мешком-вкладышем.The manufacturing process of the proposed explosives using existing equipment (cutting machines, rollers) includes the following basic operations:
- grinding in an aqueous medium of pyroxylin or ballistic powder to a particle size of 0.01-2.95 mm;
- extraction of ground powder to a moisture content of 15-40%;
- oiling the surface of the nitrate granules with liquid petroleum products;
- a mixture of oily nitrate and ground powder;
- packaging of explosives in paper tarred multilayer bags with a plastic bag insert.

Предлагаемый состав ВВ и технологический процесс его получения позволяют расширить сырьевую базу ВВ с включением в нее пироксидиновых и баллиститных порохов. В первую очередь это относится к использованию в качестве компонентов ВВ трубчатых пироксилиновых и баллиститных порохов (после их измельчения), по которым до настоящего времени отсутствуют решения по способам их утилизации. The proposed composition of explosives and the technological process for its preparation allow expanding the raw material base of explosives with the inclusion of pyroxidine and ballistic powders. This primarily relates to the use of tubular pyroxylin and ballistic gunpowders (after grinding), as components of explosives, so far there are no solutions for their disposal methods.

Испытания предлагаемого ВВ в натурных условиях показали, что зарядка скважин осуществляется без осложнений, перераспределения компонентов во взрывчатом веществе при транспортировке, хранении и испытаниях не происходит. При инициировании зарядов от штатных средств инициирования отказов не зафиксировано. По эффективности действия (детонационным параметром, дроблению пород) предлагаемое ВВ существенно превосходит прототип. Tests of the proposed explosives in full-scale conditions showed that the wells are charged without complications, the redistribution of components in the explosive during transportation, storage and testing does not occur. When initiating charges from standard means of initiating failures, it was not recorded. In terms of effectiveness (detonation parameter, crushing rocks), the proposed explosive significantly exceeds the prototype.

Claims (1)

Взрывчатое вещество, включающее аммиачную селитру, жидкий нефтепродукт и бездымный порох, отличающееся тем, что оно содержит дополнительно воду, а порох имеет размеры частиц 0,01 2,95 мм при следующем соотношении компонентов, мас. Explosive, including ammonium nitrate, liquid petroleum product and smokeless powder, characterized in that it contains additional water, and the powder has a particle size of 0.01 to 2.95 mm in the following ratio of components, wt. Жидкий нефтепродукт, например, дизельное топливо 0,3 48
Бездымный порох, например, пироксилиновый или баллиститный порох, или их смесь 4,0 29,0
Вода 2,0 10,0
Аммиачная селитра ОстальноеоLiquid oil, e.g. diesel fuel 0.3 48
Smokeless powder, for example pyroxylin or ballistic powder, or a mixture thereof 4.0 29.0
Water 2.0 10.0
Ammonium Nitrate

Images