Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к области взрывных работ в горной промышленности на земной поверхности с ручным и механизированным заряжанием скважин любой степени обводненности эмульсионным взрывчатым веществом (ЭВВ) по крепким, средним, слабым породам и углю.
С 1955-1957 г. в США, Канаде и СССР начали применять взрывчатые смеси, состоящие из аммиачной селитры (АС) и дизельного топлива (ДТ). В наиболее простой взрывчатой смеси (АС-ДТ) аммиачная селитра составляет 94%, дизельное топливо 6% [1, с.8]. Однако она легко теряет детонационную способность под воздействием воды и поэтому не может применяться в обводненных условиях, которые характерны для значительной части взрывных работ. Недостаточная водоустойчивость этой смеси требует использование сложных методов осушения скважин. Отмеченные недостатки смесей АС-ДТ обусловили необходимость проведения исследований, направленных на создание водоустойчивых взрывчатых смесей. В результате были созданы [1, с.9] эмульсионные водосодержащие взрывчатые смеси.
Эмульсия порэмита 1А (эмульсионная водосодержащая взрывчатая смесь, эмульсионное промышленное взрывчатое вещество) состоит из аммиачной селитры 64,3 мас.%, кальциевой селитры 15,0 мас.% и воды 20,7 мас.% [2, с.166, таблица 6.35]. В качестве газообразователей используют нитрит натрия [2, с.187].
Газовая вредность порэмита 1А равна 40 л/кг [2, с.185, таблица 6.48]. Для снижения газовой вредности путем приближения кислородного баланса к нулю в эмульсионные промышленные взрывчатые вещества (ПВВ) добавляют гранулированную аммиачную селитру.
Наиболее близким изобретением того же назначения, прототипом к заявляемому изобретению по совокупности признаков является патент RU №2252926 от 25.08.2003 [3]. Приведенный состав содержит водоустойчивую эмульсию, гранулированную аммиачную селитру, жидкие нефтепродукты; в качестве водоустойчивой эмульсии он содержит эмульсию порэмита при следующем соотношении компонентов, мас.%: эмульсия порэмита 60±2,2; гранулированная аммиачная селитра 39,5±2,0; жидкие нефтепродукты 0,5±0,2; газогенерирующая добавка 1,0±0,5 сверх 100%.
Прототип содержит только невзрывчатые компоненты, поэтому эффективность действия взрыва состава незначительна.
Для устранения имеющегося недостатка прототипа предлагается состав эмульсионного взрывчатого вещества.
Технический результат заявляемого изобретения - увеличение эффективности действия взрыва - достигается тем, что состав эмульсионного взрывчатого вещества, содержащий эмульсию и аммиачную селитру, содержит аммиачную селитру в газифицированной обратной эмульсии при следующем соотношении компонентов, мас.%: частицы аммиачной селитры 10-45; газифицированная обратная эмульсия - остальное до 100, при этом газифицированная обратная эмульсия содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%: масло индустриальное 3,0-9,5; эмульгатор 1,0-3,5; вода 13,0-18,0; аммиачная селитра - остальное до 100; газогенерирующая добавка 0,4-2,5 сверх 100, причем газифицированная обратная эмульсия содержит 0,09-6,0 мас.% дополнительного компонента, образующего ионы металлов.
В качестве дополнительного компонента, образующего ионы металлов, используют хлорид натрия, соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарата натрия, или растительного происхождения, например талового мыла.
В качестве эмульгатора используют эмульгатор РЭМ или любой другой эмульгатор, не уступающий по своим техническим характеристикам указанному эмульгатору.
Газифицированная обратная эмульсия дополнительно содержит карбамид 0,5-2,5 мас.%.
Состав содержит частицы аммиачной селитры со средней удельной поверхностью не менее 11900 мм2/г.
Газогенерирующая добавка содержит 8-12 мас.% нитрита натрия в водном растворе.
Предлагаемый состав обеспечивает увеличение эффективности действия взрыва по сравнению с прототипом за счет каталитического влияния ионов металлов на реакцию взрывчатого превращения.
Оптимальное содержание частиц аммиачной селитры от 10 до 45 мас.%. Если содержание частиц больше 45 мас.%, то вязкость состава значительно возрастает.
Если масла индустриального меньше 3,0 мас.%, то эмульсия не устойчивая, если больше 9,5 мас.%, то эмульсионное взрывчатое вещество существенно смещается по кислородному балансу.
При содержании эмульгатора менее 1,0 мас.% образуется неустойчивая эмульсия, а при содержании - более 3,5 мас.% существенно возрастает стоимость предлагаемого состава.
Если содержание воды менее 13,0 мас.%, то образуется очень вязкая эмульсия, если больше 18,0 мас.%, то существенно снижается эффективность действия взрыва. При содержании газогенерирующей добавки менее 0,4 мас.% оно не достаточно для поддержания детонационной волны, а если больше 2,5 мас.%, то газогенерирование будет в избыточном количестве. Если газогенерирующая добавка содержит менее 8 мас.% нитрита натрия в водном растворе, то газогенерирование не достаточное, а если больше 12 мас.%, то газогенерирование будет избыточное.
Оптимальное содержание в газифицированной обратной эмульсии дополнительного компонента, образующего ионы металлов, проявляющееся в каталитическом влиянии на взрывчатое превращение предлагаемого состава изменяется от 0,09 мас.% до 6,0 мас.%.
В качестве дополнительного компонента, образующего ионы металлов в водной среде, используют хлорид натрия, соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарата натрия, или растительного происхождения, например талового мыла.
Предлагаемый состав обеспечивает увеличение эффективности действия взрыва по сравнению с прототипом за счет каталитического влияния ионов металлов на реакцию его взрывчатого превращения.
Для получения устойчивой эмульсии используют эмульгатор РЭМ. Эмульгатор РЭМ производят по ТУ 75 11903-631-93 [4].
Карбамид дополнительно входит в состав газифицированной обратной эмульсии для использования предлагаемого состава при дроблении сульфидных пород и руд путем взрыва. Если содержание карбамида менее 0,5 мас.%, то влияние карбамида не существенное, если больше 2,5%, то эффективность действия взрыва уменьшается.
Эффективность действия взрыва составов определяли по величине обжатия стандартного свинцового цилиндра. Методика проведения исследований была следующей.
Испытуемый состав массой 1000 г помещали в полиэтиленовую оболочку диаметром 120 мм. Промежуточный детонатор (промдетонатор) заполняли тротилом в виде порошка массой 100 г. Диаметр промдетонатора 50 мм. Сверху по оси заряда погружали в исследуемый патрон промдетонатор на 2/3 его высоты. Свинцовый цилиндр помещали на ровную стальную плиту. Цилиндр имеет диаметр 40 мм и высоту 60 мм. На цилиндр устанавливали стальной конусный боек с наибольшим диаметром, равным 300 мм.
Затем на боек помещали картонную стойку, обеспечивающую заданное расстояние (150 мм) от бойка до заряда (картонную стойку сгибали в виде боковой поверхности прямой треугольной призмы). На картонную стойку устанавливали приготовленный состав в оболочке. После центровки исследуемого образца в промдетонатор помещали электродетонатор и проводили подрыв. В результате резкого удара продуктов детонации по стальному бойку свинцовый цилиндр деформируется. После взрыва измеряли высоту свинцового цилиндра в четырех взаимно перпендикулярных направлениях.
Мерой эффективности действия взрыва является величина обжатия цилиндра (разность между средними его высотами до и после взрыва). Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва составов приведены в таблице «Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва составов».
|
Из таблицы «Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва составов» видно, что эффективность действия взрыва прототипа, определенная по величине обжатия свинцового цилиндра, изменяется от 4 до 5 мм, а предлагаемого состава эмульсионного взрывчатого вещества существенно больше и изменяется от 17 до 26 мм.
Следовательно, состав эмульсионного взрывчатого вещества обеспечивает заявленный технический результат - увеличение эффективности действия взрыва.
Источники информации
1. Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ. Учеб. пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004.
2. Михайлов Ю.М., Колганов Е.В., Соснин В.А. Безопасность аммиачной селитры и ее применение в промышленных взрывчатых веществах. - Дзержинск, ООО «Партнер-плюс», 2008.
3. Патент на изобретение RU 2252926 от 25.08.2003.
4. ТУ 7511903-631-93. Эмульгатор полимерный для эмульсионных промышленных взрывчатых веществ. Технические условия.