ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО

Изобретение относится к области взрывных работ, а именно к взрывчатым веществам без детонирующего сенсибилизатора, приготовляемым вблизи мест их применения, и может быть использовано в горном деле для производства взрывных работ скважинными зарядами на открытых разработках угля и руд и в подземных выработках шахт и рудников, не опасных по газу и (или) пыли.

Известна простейшая сбалансированная по кислороду бинарная смесь гранулированной аммиачной селитры (АС) с дизельным топливом (ДТ), изготавливаемая вблизи мест применения (Дубнов Л.В. и др. Промышленные взрывчатые вещества. -М. , 1988. -С. 243-245). Недостатком известного ВВ (игданита) являются экссудация - стекание жидкого горючего с гранул АС в межгранульное пространство, снижение детонационной способности из-за расслоения, а также выделение при взрыве большого количества ядовитых газов (40-95 л/кг).

В качестве прототипа принято взрывчатое вещество, состоящее из аммиачной селитры, жидкого горючего - масла и угольного порошка (патент США 5397405, С 06 В 31/28, 14.03.1995). Угольный порошок в составе прототипа препятствует экссудации жидкого горючего, он также повышает энергию взрыва гранулированной АС и усиливает ее взрывчатость. Из этого следует, что уголь выполняет функцию горючей добавки и абсорбента жидкого горючего.

Однако крупным недостатком прототипа является то. что он при взрыве образует большой объем токсичных газов (35-60 л/кг) из-за применения крупнодисперсного угольного порошка с размером частиц 500-1000 мкм, уменьшающего полноту химического превращения ВВ, а также понижающего эффект сенсибилизации АС (критический диаметр детонации прототипа 120-150 мм). Такой большой объем токсичных газов наносит колоссальный вред экологии окружающей среды. На угольных разрезах объем взрывных работ велик: только за один прием взрывается от 50 до 500 т ВВ. При взрывании в скважинах 50 т ВВ в воздух выбрасывается 1750-3000 м³ ядовитых газов - условной окиси углерода, а при взрыве 500 т ВВ объем ядовитых газов, выбрасываемых в атмосферу, возрастает до 17500-30000 м³. Кроме того, отсутствие регламентации состава угольного порошка сильно увеличивает разброс характеристик взрыва углесодержащего ВВ.

В связи с этим задача заявляемого изобретения заключается в том, чтобы уменьшить объем токсичных газов в продуктах взрыва за счет самонейтрализации, а также увеличения детонационной способности гранулированного углесодержащего ВВ - углегранулита.

Исследованиями установлено, что зола от сжигания угля состоит в основном из окисленных металлов. При детонации ВВ уголь в его составе сгорает и образуется зола, которая нейтрализует окись углерода и окислы азота в продуктах взрыва. Чем больше золы в угле, тем меньше содержится ядовитых газов в продуктах взрыва углегранулита. Следовательно, в процессе взрыва образуются нейтрализаторы токсичных газов в продуктах взрыва, то есть происходит их самонейтрализация.

В то же время с увеличением зольности угольного порошка и уменьшением содержания летучих веществ снижается сенсибилизирующее действие угля и уменьшается детонационная способность углегранулитов, что также является существенным недостатком известного состава.

Сущность изобретения заключается в том, что во взрывчатом веществе, содержащем гранулированную аммиачную селитру, до 2% жидкого горючего и угольный порошок в количестве, недостающем до стехиометрического количества жидкого горючего, используют угольный порошок с размером частиц 20-50 мкм и содержанием золы 9-30 мас.%.

В известных гранулированных ВВ, содержащих угольный порошок, используют в основном частицы размером 0,5-1,0 мм. При такой дисперсности угля большое влияние на сенсибилизирующую способность оказывает содержание летучих. Экспериментально доказано, что с увеличением содержания золы в составе ВВ уменьшается его детонационная способность, и компенсировать это можно путем уменьшения размеров частиц угольного порошка, вводимого в ВВ, до 20-50 мкм.

Предлагаемый состав ВВ позволяет резко уменьшить содержание токсичных газов в продуктах взрыва и увеличить эффективность взрыва.

Технология приготовления предлагаемого ВВ заключается в следующем.

Гранулированную АС пропитывают жидким горючим, например дизельным топливом, индустриальным маслом и др., а затем омасленные гранулы АС опудривают угольной пылью, имеющей в своем составе 9-30 мас.% золы при размере частиц 20-50 мкм. ВВ перемешивают до получения на гранулах АС сплошного покрытия черного однородного цвета, сухого на ощупь. Угольный порошок указанной дисперсности блокирует поры гранул АС, впитывает жидкое горючее и не дает ему возможности стекать в межгранульное пространство.

По приведенной выше технологии были изготовлены модельные образцы ВВ на каменных углях с различной зольностью и различной дисперсностью и проведены их испытания. В таблице приведены составы испытуемых ВВ и результаты их испытаний.

Для определения объема токсичных газов в продуктах взрыва в бетонной камере емкостью 96 м³ взрывались заряды массой 900 г, диаметром 120 мм, которые инициировались промдетонатором - зарядом аммонита ПЖВ-20 массой 100 г. Из бетонной камеры отбирались пробы продуктов взрыва для анализа на содержание окиси углерода и окислов азота. Окись углерода определялась хроматографически, а содержание окислов азота - колориметрически.

Эффективность взрыва определялась по величине обжатия вертикально стоящего свинцового столбика, помещенного между двумя стальными пластинами, на верхней из которых располагался заряд ВВ массой 900 г и диаметром 120 мм.

Одним из основных показателей детонационной способности является критический диаметр детонации. Для определения критического диаметра детонации были приготовлены заряды цилиндрической формы в бумажных гильзах, которые инициировались промдетонатором.

Результаты испытаний, приведенные в таблице, показывают, что использование в составе угольного порошка с зольностью 9-30% и частицами размером 20-50 мкм резко уменьшает содержание токсичных газов в продуктах взрыва с повышением детонационной способности (критический диаметр уменьшается со 120 до 60 мм) и увеличением эффективности взрыва с 14-16 мм до 28-36 мм.

Наглядно данные преимущества демонстрирует состав, содержащий 94% гранулированной АС, 2% дизельного топлива и 4% угольного порошка с зольностью 26,7% и частицами размером 20-50 мм.

Уголь выполняет функции горючей добавки, сенсибилизатора и нейтрализатора токсичных газов в продуктах взрыва. Добавка этого вида угля в простейшее ВВ придает ему новое качество - повышенная детонационная способность и уменьшенное содержание токсичных газов в продуктах взрыва.

На базе проведенных исследований разработано новое ВВ. Оно обладает высокой экологической чистотой взрыва из-за сведенного до минимума объема токсичных газов в продуктах взрыва. При содержании золы в угольном порошке более 30 мас.% снижаются показатели эффективности взрыва, а при содержании золы менее 9% увеличивается количество токсичных газов в продуктах взрыва. Размеры частиц угольного порошка также имеют существенное значение - с увеличением их размера более верхнего предела снижается детонационная способность ВВ, а при снижении величины их ниже нижнего предела снижается эффективность взрыва и увеличивается пыление при изготовлении ВВ и заряжании скважин. Состав ВВ обладает повышенной детонационной способностью и сохраняет стабильные свойства в течение длительного времени.

Проведенные испытания нового ВВ с добавкой жидкого горючего и угольного порошка показали, что применение угольного порошка с содержанием золы 9-30 мас. % и с размером частиц 20-50 мкм уменьшает содержание токсичных газов в продуктах взрыва до 0-3 л/кг, снижает критический диаметр детонации до 40 мм и увеличивает в сравнении с прототипом эффективность взрыва на 10-15%.