способ применения алюминия в составах и зарядах взрывчатых веществ

Формула изобретения

Способ применения алюминия в составах и зарядах взрывчатого вещества, включающий изготовление промышленных взрывчатых веществ и заполнение ими оболочек, отличающийся тем, что в составы и заряды взрывчатых веществ дополнительно вводится листовой вторичный алюминий, причем при патронировании взрывчатое вещество помещается в оболочку, изготовленную из вторичного алюминия, а при формировании скважинного заряда в процессе заряжания оболочек взрывчатым веществом вторичный алюминий в виде устройства для создания осевой полости в заряде, изготовленного из этих пустотелых оболочек, помещается внутрь состава.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области взрывного дела и может найти применение при изготовлении ВВ и ведении взрывных работ в различных отраслях промышленности, например в горнорудной, при добыче полезного ископаемого.

Известен способ применения алюминия в составах и зарядах гранулированных и водонаполненных ВВ, например гранулиты АС-4, АС-8, заключающийся в том, что в составы ВВ в процессе их изготовления дополнительно вводят в качестве горючей добавки алюминиевый порошок или пудру, после чего эти ВВ помещаются в скважину (Патент № 46810, кл, E21C 37/00, приоритет 01.02.2005 г., опубликовано 27.07.2005 г.).

Указанный способ предусматривает использование алюминия, который значительно повышает эффективность взрывчатых свойств ВВ, только в мелкодисперсном виде. К недостаткам способа относится взрыво- и пожароопасные свойства, а также маркость и способность к пылению порошков и пудр из алюминия, что значительно повышает опасность изготовления ВВ, а также их использования при транспортировании и заряжании ими шпуров и скважин.

Известен способ применения алюминия в ВВ при изготовлении и патронированных эмульсионных ВВ, заключающийся в том, что смесь газифицированной обратной эмульсии помещается в полимерную оболочку с торцевыми зажимами из алюминиевой проволоки (клипсы) диаметром 2,5 мм, а затем эти патроны помещаются в коробки из гофрокартона. При заряжании скважин коробки вскрываются. Затем патроны помещают в скважины, а коробки сжигают.

Основным недостатком известных патронов является их низкая надежность, т.к. в результате заполнения оболочки горячей эмульсией (температура 80-90°С) происходит утончение полимерной пленки (полиэтилен), что может привести к порывам и нарушению ее герметичности при их хранении и транспортировании. А сжигание коробок загрязняет окружающую среду, увеличивает трудозатраты и создает определенные опасности на взрывных блоках.

Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе в составы ВВ и заряды дополнительно вводится листовой вторичный алюминий, причем при патронировании ВВ в полимерной оболочке помещается в оболочку, изготовленную из него, а при формировании скважинного заряда в процессе их заряжания ВВ он, в виде устройства для создания осевой полости в заряде, изготовленного из этих пустотелых оболочек, помещается внутри состава ВВ.

В качестве горючей добавки для ВВ предполагается использовать листовой алюминий для офсетной печати, причем толщина листов составляет 150-300 мкм.

Этот алюминий обладает невысокими прочностью (предел прочности при растяжении 50-60 МПа) и твердостью (170 МПа, по Бринеллю), но высокой пластичностью (до 50%). Алюминий хорошо полируется, анодируется, имеет высокую отражательную способность (90%). Алюминий стоек к действию различных типов природных вод, азотной и органических кислот. На воздухе алюминий покрывается тонкой прочной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и коррозии.

Использование оболочек из алюминия в составах гранулированных и водонаполненных аммиачноселитренных ВВ, особенно эмульсионных ВВ, позволяет не только улучшить взрывные свойства получаемых взрывчатых составов за счет высокой теплоты сгорания алюминия (при «сгорании» алюминия в воде на 1 кг продуктов выделяется 8800 кДж; это в 1,8 раза меньше, чем при сгорании металла в чистом кислороде, но в 1,3 раза больше, чем при сгорании на воздухе), но и повысить безопасность взрывных работ, а также экономить дефицитный мелкодисперсный алюминий за счет исключения его из составов ВВ.

В основу способа заложена потенциальная энергия смесей алюминия с аммиачной селитрой, которая значительно выше, чем смесей тротила с селитрой.

Кроме вышеприведенного новым свойством патронированных ВВ является повышение взрывчатых характеристик зарядов (бризантность и фугасность) за счет повышения их скорости детонации, обусловленной жесткостью листового алюминия, в связи с чем увеличивается полнота сгорания компонентов ВВ при взрыве. При этом данный способ позволяет сократить потребление ВВ на 5-20% за счет его частичной замены устройствами для осевой полости при взрывных работах, что значительно повышает безопасность, т.к. уменьшается контакт людей с ВВ и вредное влияние продуктов взрыва на окружающую среду.

Известен способ применения картона в ВВ в виде устройства для получения осевой полости в скважинном заряде ВВ, в которых в качестве материала для их изготовления применяется картон. Затем они опускаются в скважину, после чего загружается ВВ («Взрывное дело», сборник 78/35, Совершенствование буровзрывных работ. Под ред. акад. П.В.Мельникова, Б.А.Симкина, М., «Недра», 1977 г. «Совершенствование отбойки горных пород при разработке руд на глубоких горизонтах», с. 69-73, Авт: Г.А.Воротеляк, В.А.Салганик, С.Кважинк, Железняк и др.).

Картон в таких устройствах имеет малую прочность, при этом этот материал хорошо впитывает в себя воду и жидкие нефтепродукты. В связи с этим возникает высокая вероятность самовозгорания картона при его контакте с аммиачной селитрой, особенно с ее растворами. При этом у него невысокая температура сгорания (16700 кДж/кг).

Таким образом, то, что в составах и зарядах ВВ осевой полости в скважинном заряде ВВ впервые в качестве материала используется вторичный листовой алюминий в виде оболочек и устройств для получения осевой полости в скважинном заряде ВВ, изобретение соответствует критериям «новизна» и «существенные отличия».

Осуществление способа производилось следующим образом.

Вначале изготавливались оболочки длиной 80 мм, а диаметром 32 мм и 100 мм, из алюминия с толщиной листов 300 мкм и с толщиной листов 1 мм из картона. При этом их размеры (высота, диаметр) учитывали требования к ВВ, испытываемым на стандартном стенде по определению эффективности взрыва ВВ. Затем в эти оболочки помещали ВВ (в количестве - 1 кг) или наоборот оболочки помещали в составы ВВ (в количестве - 0,9 кг), которые соответствовали известным промышленным гранулированным и эмульсионным ВВ типа гранулит УП-1, Порэмит-1А. После чего данные заряды сравнивались между собой путем их подрыва от 10 г тротиловой шашки на вышеуказанном стенде. Метод урезания эффективности действия ВВ по обжатию свинцовых цилиндров предназначен для оценки эффективности действия (относительной работоспособности) нового ВВ на соответствие требованиям технического задания заказчика и нормам технических условий по взрывным показателям. Сущность метода заключается в том, что под воздействием взрыва заряда ВВ заданного объема (1000 см³) или массой 1 кг, размещенного в массивной песчаной оболочке, определенная часть энергии через воздушный промежуток и массивную наковальню воздействует на свинцовый цилиндр, размер обжатия которого характеризует суммарное (главным образом, фугасное) действие ВВ. Метод позволяет определить эффективность действия гранулированных, водосодержащих, литых и других видов ВВ, предназначенных для заряжания скважин и имеющих критический диаметр детонации до 120 мм при взрывании в оболочке из песка.

Критерием пригодности взрывчатых показателей ВВ считается среднее обжатие свинцового цилиндра, удовлетворяющее нормам технического задания или технических условий на испытуемое ВВ.

На графических изображениях приведены чертежи испытуемых зарядов на стандартном стенде по определению эффективности взрыва ВВ.

На фиг.1 изображен стандартный стенд по определению эффективности взрыва ВВ со сплошным зарядом ВВ, включающий в себя следующие объекты: 1 - основание стенда, 2 - свинцовый цилиндр, 3 - наковальня, 4 - песок, 5 - взрывчатое вещество, 6 - промежуточный детонатор, 7 - инициатор.

На фиг.2 изображен стандартный стенд по определению эффективности взрыва ВВ с зарядом взрывчатого вещества 5 в помещенным в оболочку, выполненную из алюминия 8.

На фиг.3 изображен стандартный стенд по определению эффективности взрыва ВВ с зарядом взрывчатого вещества 5 и помещенным в него устройством для образования осевой полости, выполненным из алюминия 9.

На фиг.4 изображен стандартный стенд по определению эффективности взрыва ВВ с зарядом взрывчатого вещества 5 и помещенным в него устройством для образования осевой полости, выполненным из картона 10.

Результаты испытаний составов ВВ с содержанием алюминия или без него приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, лучшие показатели по эффективности взрывания гранулированные и водоэмульсионные ВВ имеют в том случае, когда они содержат алюминий в виде оболочки или осевой полости, который успевает полностью принять участие во взрывных процессах ВВ.

По сравнению с известными способами предлагаемый способ имеет следующие технико-экономические преимущества:

позволяет повысить безопасность изготовления ВВ и взрывных работ за счет исключения мелкодисперсного алюминия из составов ВВ;

обеспечивает стабильность и повышает эффект взрыва как простейших ВВ, так и водонаполненных ВВ,

исключает загрязнение окружающей среды ядовитыми газами и веществами за счет сокращения применяемых ВВ и обеспечения полноты их детонации.