Взрывчатый состав

(51) 06 43/00 (2009.01) 06 31/00 (2009.01) 06 25/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ нагрева состава в трубопроводе, искрения и удара о дно зарядной полости, пыления и выноса частиц компонентов и ВВ из заряда, исключение налипания взрывчатого состава в зарядных устройствах и на стенках трубопроводов. Указанный результат достигается тем, что взрывчатый состав, содержащий гранулированную аммиачную селитру и жидкое и твердое горючее,согласно изобретению, дополнительно включает разуплотняющую добавку, в качестве твердого горючего содержит гранулированный карбамид, а в качестве жидкого горючего - эмульсию, состоящую из раствора карбамида в воде и раствора парафина в нефтепродукте в присутствии эмульгатора П, при этом содержание компонентов эмульсии составляет,мас.нефтепродукт 48,0 - 77,9 вода 10,0-18,0 эмульгатор П 10,0 - 20,0 парафин 0,1-10,0 карбамид 2,0-4,0 при соотношении компонентов состава, мас.аммиачная селитра 67,8-95,9 гранулированный карбамид 1,0-4,7 эмульсия 1,53,9 разуплотняющая добавка остальное. Твердое горючее дополнительно содержит алюминиевый порошок в количестве до 3,0 мас. . В качестве разуплотняющей добавки он включает пенополистирол, перлит, микросферы.(72) Ольшанский Евгений Николаевич Тамбиев Петр Геннадьевич Забудкин Игорь Леонтьевич Гаврилко Роман Валерьевич(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Научно - производственное предприятие ИНТЕРРИН(56) Предварительный патент РК 9508, кл. С 06 В 45/00, 2000(ВВ),представляющим собой смеси гранулированного окислителя с жидким и тонкодисперсным твердым горючим, предназначенным для пневмозаряжания шпуров и скважин на подземных и открытых работах в горной промышленности. Технический результат повышение эффективности взрывчатого состава за счет увеличения объема взорванной горной массы,снижения удельного расхода ВВ, увеличения КИШ,уменьшения выхода негабаритов,снижение опасности обращения с ВВ за счет устранения 25077 Изобретение относится к аммиачно - селитренным взрывчатым веществам (ВВ), представляющим собой смеси гранулированного окислителя с жидким и тонкодисперсным твердым горючим,предназначенным для пневмозаряжания шпуров и скважин на подземных и открытых работах в горной промышленности. Взрывчатые вещества, предназначенные для пневмозаряжания,должны обладать эксплуатационными свойствами, обеспечивающими эффективность их применения и безопасность обращения с ВВ. При пневмозаряжании взрывчатый состав не должен расслаиваться в зарядном трубопроводе по гранулометрическому и химическому признакам, а при укладке в заряд не должен пылить,выноситься из зарядной полости в виде частиц компонентов и ВВ, уменьшающих массу заряда и ухудшающих стехиометрическое соотношение окислителя и горючего в составе смеси. Состав также не должен налипать в зарядчике и на стенках трубопровода, не должен нагреваться, искрить и укладываться в заряд с излишне резким ударом. Известен взрывчатый состав,содержащий аммиачную селитру, дизельное топливо или жидкое масло и горючий компонент. Состав представляет собой стехиометрическую смесь, сбалансированную по кислороду,в которую для снижения электризуемости при пневмозаряжании в качестве горючего компонента введен порошок ферросиликоалюминия крупностью до 200 мкм,содержащий 38 - 48 кремния, 32 - 42 железа, 1030 алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас. дизельное топливо или жидкое масло 4-6 ферросиликоалюминиевый порошок 4-10 аммиачная селитра марки Б - остальное (патент РК 14195, кл. С 06 В 31/28, 2009). Недостатком данного состава являются его низкие эксплуатационные свойства,снижающие эффективность применения и повышающие опасность обращения с ВВ. Этот состав не обладает прочным соединением горючего и окислителя в микропорциях,представляющих собой омасленную дизельным топливом или жидким маслом гранулу селитры, к поверхности которой за счет адгезии прикреплены частицы твердого горючего компонента. Низкая вязкость пленки жидкого горючего, покрывающего гранулу, и отсутствие в нем агента, способствующего преобразованию свойств и увеличению внутреннего трения жидкого горючего, не позволяет надежно и прочно скрепить компоненты ВВ между собой. Поэтому при пневмозаряжании под воздействием сжатого воздуха, а также соударения гранул между собой и трения их о внутреннюю поверхность зарядного трубопровода происходит срыв тонкодисперсных частиц твердого и жидкого горючего с поверхности гранулы. В результате взрывчатый состав расслаивается по гранулометрическому и химическому признакам. На выходе из трубопровода в зарядную полость гранулы окислителя, обладающие большой инерционной массой, отделяются от сжатого воздуха и укладываются в заряд, формируемый с дефицитом горючего. А горючее в виде твердой и жидкой тонкодисперсной фракции, обладающей малой инерционной массой, увлекаются сжатым воздухом и выносятся из зарядной полости вместе с выхлопом. При этом концентрация пыли в воздухе рабочей зоны может достигать значений,опасных по воспламенению и взрыву горючего аэрозоля. Поскольку взрывчатый состав содержит высокоабразивные частицы порошка с содержанием кремния до 48 и железа до 42 опасность случайного взрыва заряда при пневмозаряжании многократно усиливается от трения и нагрева состава в трубопроводе, резкого удара о дно зарядной полости и высокой вероятности искрообразования. Это повышает опасность обращения с подобным взрывчатом составом. Данный состав не эффективен в применении. Формируемый с дефицитом горючего заряд не выделяет должного количества энергии при взрыве, в результате чего снижается объем взорванной горной массы, увеличивается удельный расход ВВ,уменьшается коэффициент использования шпура(КИШ), растет выход негабаритов. Известен взрывчатый состав, включающий селитру аммиачную гранулированную, жидкий нефтепродукт и металлическое горючее. В качестве металлического горючего состав содержит ферросилиций с содержанием кремния 45-92 или ферросиликоалюминий с содержанием железа 10-20,кремния 50-70 и алюминия 15-30, при этом массовая доля их частиц по размерам составляет до 20 мкм - 15 свыше 20 до 70 мкм - 45 свыше 70 до 100 мкм - 20 свыше 100 до 200 мкм - 15 свыше 200 до 500 мкм - 3 свыше 500 до 1500 мкм - 2 при соотношении компонентов, мас. нефтепродукт 4 ферросилиций или ферросиликоалюминий 8 - 20 селитра аммиачная гранулированная - остальное(предварительный патент РК 9508, кл. С 06 В 45/00,2000). Недостатком указанного взрывчатого состава являются его низкие эксплуатационные свойства,снижающие эффективность применения и повышающие опасность обращения с ВВ. Взрывчатый состав представляет собой легко дестабилизируемую смесь из гранул окислителя, омасленных жидким горючим, непрочно удерживающим на поверхности гранул частицы порошка ферросилиция или ферросиликоалюминия размером 20 - 30 мкм с образованием вязкого слоя, в свою очередь удерживающего следующие по размеру частицы порошка в 40 - 70 мкм и так далее. Вязкий слой является суспензией, которая не имеет связующих свойств. Взвешенные в суспензии частицы порошка не оказывают скрепляющего воздействия, повышающего сопротивление отрыву вязкого слоя от поверхности гранулы под действием внешних факторов. Отсутствие в нефтепродукте связующего агента,увеличивающего внутреннее трение и сопротивление частиц к взаимному перемещению не позволяет стабилизировать состав применительно к условиям пневмозаряжания. Таким образом, эксплуатационные свойства взрывчатого состава остаются низкими несмотря на применение полидисперсного порошка в качестве 25077 твердого горючего. При пневмозаряжании происходит срыв вязкого слоя с поверхности гранул под воздействием сжатого воздуха, соударения гранул между собой и трения их о поверхность трубопровода. В результате состав расслаивается по гранулометрическому и химическому признакам. На выходе из трубопровода гранулы окислителя,лишенные вязкого слоя, за счет инерции укладываются в заряд резким ударом,а тонкодисперсные частицы жидкого и твердого горючего, сорванные с гранул, увлекаются сжатым воздухом и выносятся из зарядной полости вместе с выхлопом. При этом аэрозоль горючей пыли в воздухе рабочей зоны может достигать концентрации 40-45 мг/м 3,что значительно увеличивает риск воспламенения и взрыва пыли при пневмозаряжании. Наличие в составе металлического горючего высокоабразивных частиц порошка с содержанием кремния до 92 и железа до 20 способствует еще большему увеличению риска от трения и нагрева состава в трубопроводе, резкого удара гранул,лишенных смягчающего удар слоя, при укладке в заряд, высокой вероятности высекания искры при ударе абразивных частиц о дно зарядной полости. В результате избирательного выноса твердого и жидкого горючего из зарядной полости нарушается стехиометрическое соотношение компонентов в заряде. При взрывании заряда с недостаточным количеством горючего химические реакции разложения компонентов не доводятся до конца. В результате выделяется меньшее количество энергии,чем это происходит в сбалансированном заряде. При этом снижается скорость детонации взрывчатого состава, выделяется гораздо больше ядовитых газов,являющихся продуктами неполного разложения смеси. Увеличение выхода ядовитых газов при взрыве повышает опасность применения состава на взрывных работах. При применении подобного взрывчатого состава для взрывной отбойки горных пород снижается объем взорванной горной массы, увеличивается удельный расход ВВ, уменьшается КИШ, растет выход негабаритов. Это снижает эффективность применения подобного взрывчатого состава. А в случае применения более вязкого нефтепродукта происходит налипание взрывчатого состава в зарядных устройствах и на стенках трубопроводов. Задачей изобретения является разработка взрывчатого состава,предназначенного для пневмозаряжания,обладающего высокими эксплуатационными свойствами,повышающего эффективность применения и снижающего опасность обращения с взрывчатым составом. Технический результат повышение эффективности взрывчатого состава за счет увеличения объема взорванной горной массы,снижения удельного расхода ВВ, увеличения КИШ,уменьшения выхода негабаритов, снижение опасности обращения с ВВ за счет устранения нагрева состава в трубопроводе, искрения и удара о дно зарядной полости, пыления и выноса частиц компонентов и ВВ из заряда, исключение налипания взрывчатого состава в зарядных устройствах и на стенках трубопроводов. Указанный результат достигается тем, что взрывчатый состав, содержащий гранулированную аммиачную селитру и жидкое и твердое горючее,согласно изобретению, дополнительно включает разуплотняющую добавку, в качестве твердого горючего содержит гранулированный карбамид, а в качестве жидкого горючего - эмульсию, состоящую из раствора карбамида в воде и раствора парафина в нефтепродукте в присутствии эмульгатора П, при этом содержание компонентов эмульсии составляет, мас. нефтепродукт 48,0-77,9 вода 10,0-18,0 эмульгатор П 10,0-20,0 парафин 0,1-10,0 карбамид 2,0-4,0 при соотношении компонентов состава, мас.аммиачная селитра 67,8-95,9 гранулированный карбамид 1,0 - 4,7 эмульсия 1,5 - 3,9 разуплотняющая добавка остальное. Твердое горючее дополнительно содержит алюминиевый порошок в количестве до 3,0 мас В качестве разуплотняющей добавки он включает пенополистирол, перлит, микросферы. Разуплотняющую добавку из пенополистирола,перлита или микросфер вводят во взрывчатый состав для увеличения диапазона регулирования удельного расхода ВВ и уменьшения плотности заряда. Применяют микросферы из стекла,алюмосиликата,керамики,полимера. Размер микросфер от 1 до 20 микрон. Использование эмульсии,гранулированного карбамида и алюминиевого порошка в сочетании с гранулированной аммиачной селитрой позволяет придать взрывчатому составу необходимые эксплуатационные свойства, повышающие его эффективность и безопасность. Состав не содержит абразивных компонентов, не нагревается от трения о поверхность трубопровода, не искрит от трения и удара о дно зарядной полости. Доля тонкодисперсной фракции в виде алюминиевого порошка в составе уменьшена в 7-8 раз по сравнению с прототипом (1 - 3 вместо 8-20). Дополнительно в качестве твердого горючего в состав введен гранулированный карбамид, обеспечивающий стехиометрическое соотношение окислителя и горючего в смеси и высокие эксплуатационные свойства взрывчатого состава за счет резкого уменьшения фракции, подверженной срыву, склонной к расслоению и выносу из зарядной полости. Введение твердого горючего в виде гранулированного карбамида улучшает эксплуатационные свойства состава. Появляется дополнительная поверхность для омасливания гранул жидким горючим, уменьшается толщина слоя жидкого горючего, покрывающего гранулу, уменьшается вероятность срыва жидкого горючего с гранул окислителя при пневмозаряжании. Отличительным признаком в предлагаемом составе является использование жидкого горючего в виде эмульсии, представляющей собой структурированное особым образом бинарное горючее, образованное гетерогенной смесью двух растворов водного раствора карбамида и раствора парафина и эмульгатора П в нефтепродукте. Водный раствор карбамида представляет собой дискретную фазу в виде микрокапелек,равномерно распределенных в непрерывной фазе раствора парафина и эмульгатора в 25077 нефтепродукте. При этом нефтепродукт структурирован на молекулярном уровне таким образом, что длинные цепочки углеводородных молекул парафина и эмульгатора П создают сотообразную водонепроницаемую пленку,образующую прочную поверхность раздела между двумя несмешиваемыми жидкостями. Подобная пленка обволакивает и изолирует друг от друга микрокапельки раствора карбамида,закапсулированного в сотах, и надежно удерживает их от коагуляции и коалесценции. Это предотвращает разрушение сотовой структуры жидкого горючего и обеспечивает его эластичные свойства и достаточно прочные внутренние связи, способные удерживать сам слой и прикрепленные к нему частицы твердого горючего от срыва с поверхности гранул. Подобные прочностные связи внутри слоя, покрывающего гранулу, препятствуют срыву тонкодисперсных частиц твердого горючего при пневмозаряжании и расслоению состава по гранулометрическому и химическому признакам. Это предотвращает состав от выноса мелкодисперсных фракций из зарядной полости, а эластичные свойства слоя горючего,покрывающую гранулу, смягчают удар о дно зарядной полости. Таким образом, введение специальных агентов в виде воды, эмульгатора П, парафина и карбамида в нефтепродукт позволяет структурировать его путем эмульгирования и увеличения внутреннего трения. При этом эмульгированное горючее приобретает вязкие свойства, что усиливает скрепляющее воздействие на все компоненты состава. Использование эмульгированного горючего в составе стабилизирует компоненты в микропорциях, устраняет расслоение, пыление и вынос ВВ из зарядной полости при пневмозаряжании. Введение парафина и эмульгатора П в нефтепродукт придает гранулам глянцевую поверхность с низким трением скольжения и качения между гранулами и тем самым обеспечивает сыпучесть и пневмотранспортируемость состава без налипания в зарядных устройствах и на стенках трубопроводов. За счет отсутствия выноса компонентов ВВ из заряда состав после пневмозаряжания сохраняет свои первоначальные качества. Сохраняется масса заряда и стехиометрическое соотношение компонентов,обеспечивающее полноту протекания химических реакций при взрыве. В результате взрыва выделяется максимальное количество энергии, увеличивается скорость детонации,уменьшается количество ядовитых газов, выделяемых при взрыве. Это повышает эффективность применения состава для взрывной отбойки горных пород. Увеличивается объем взорванной горной массы, снижается удельный расход ВВ, повышается КИШ, уменьшается выход негабаритов. Таким образом, взрывчатый состав обладает высокими эксплуатационными свойствами,обеспечивающими эффективность применения и безопасность обращения с ВВ. Реализуют изобретение следующим образом. Для проверки свойств и эксплуатационных показателей были изготовлены образцы взрывчатых составов по прототипу и предлагаемому изобретению. Предлагаемые варианты взрывчатого состава названы Игдарин ЭГ и Игдарин ЭГА. Таблица Аммиачная селитра марок А и Б Массовое соотношение компонентов эмульсии следующее Дизельное топливо Эмульгатор П пигментный по СТ ТОО 3844379-01-2006 Полученные составы представляют собой гранулы аммиачной селитры, равномерно покрытые прочным слоем эмульсии, прочно удерживающей на гранулах частицы порошка. Слои эмульсии прилегают к гранулам, образуя глянцевую поверхность, придающую составу высокосыпучие свойства и пневмотранспортируемость без налипания. Сравнительные испытания взрывчатого состава по прототипу и по предлагаемому изобретению проводили на моделях шпуров и в реальных условиях при шпуровой отбойке руды. Испытания на моделях шпуров с пневмозаряжанием их зарядчиком РПЗ - 06 показали наличие выноса частиц ВВ из шпура при применении состава по прототипу в количестве 1,2 1,8 от массы заряда. При пневмозаряжании моделей шпуров образцами предлагаемого состава выноса частиц ВВ из зарядной полости не наблюдалось. В шахтных условиях испытывались составы по прототипу и по заявленному изобретению, а именно ЭГ и ЭГА. Образец игдарина ЭГ не содержал в своем составе алюминиевого порошка. Взрывные работы проводились в действующих забоях. Шпуры диаметром 51 мм и длиной 3,5 - 4 м заряжали пневмозарядчиком РПЗ - 06. В процессе пневмозаряжания контролировали пыление и замеряли концентрацию пыли штатным анализатором Даст-1. При пневмозаряжании составом по прототипу концентрация пыли,замеренная у устья шпура, составила 14-16 мг/м 3. При пневмозаряжании образцами предлагаемого состава пыления не наблюдалось. По условию налипания в зарядчиках и на стенках трубопровода все составы показали отрицательные результаты. После взрывания забоев были зафиксированы следующие показатели эффективности взрывной отбойки. Объем взорванной горной массы у состава по прототипу составляет 70 м 3 у предлагаемых вариантов 1 - 4 соответственно 74, 72, 80, 82 м 3. Удельный расход ВВ у состава по прототипу составляет 2,17 кг/т 3, у заявленного состава 2,05 2,11 1,9 1,85. КИШ-у состава по прототипу 0,87 у заявленного состава 0,89 0,88 0,91 0,92. Выход негабаритов у состава по прототипу 7 ,у заявленного состава 6, 5, 5, 4 соответственно. Таким образом, предлагаемый взрывчатый состав обладает высокими эксплуатационными качествами, позволяет повысить безопасность в обращении и эффективность применения ВВ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Взрывчатый состав,содержащий гранулированную аммиачную селитру, жидкое и твердое горючее, отличающийся тем, что он дополнительно включает разуплотняющую добавку,в качестве твердого горючего содержит гранулированный карбамид, а в качестве жидкого горючего - эмульсию, состоящую из раствора карбамида в воде и раствора парафина в нефтепродукте в присутствии эмульгатора, при этом содержание компонентов эмульсии составляет,мас. Нефтепродукт 48,0 - 77,9 Вода 10,0 - 18,0 Эмульгатор 10,0 - 20,0 Парафин 0,1 - 10,0 Карбамид 2,0 - 4,0 при соотношении компонентов состава, мас.аммиачная селитра 67,8 - 95,9 гранулированный карбамид 1,0 - 4,7 эмульсия 1,5 - 3,9 разуплотняющая добавка остальное. 2. Взрывчатый состав по п.1, отличающийся тем, что твердое горючее дополнительно содержит алюминиевый порошок в количестве до 3,0 мас 3. Взрывчатый состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве разуплотняющей добавки он включает пенополистирол, перлит, микросферы.