Винахід відноситься до розробки вибухових сумішей, використовуваних для ведення вибухових робіт методом свердловинних зарядів. Згідно винаходу вибухова суміш включає в себе пористу аміачну селітру, рідке пальне - мінеральне масло або суміш мінеральних масел, тверду дисперсну добавку - сипуча вибухова речовина або суміш сипучих вибухових речовин. Винахід направлено на підвищення ефективності вибухової суміші за рахунок підвищення детонаційних і енергетичних характеристик, спрощення технології виготовлення, зниження вартості буропідривних робіт, застосування вибухової суміші для ведення вибухових робіт по породам будь-якої міцності і в свердловинах будь-якого діаметру, розширення сировинної бази і асортименту випуску вибухових речовин. 8 з.п. ф-ли, 1 табл.
Малюнки до патенту РФ 2185354
Винахід відноситься до розробки вибухових сумішей, використовуваних для ведення вибухових робіт методом свердловинних зарядів.
Відомо використання найпростіших вибухових речовин (ВB), що включають пористу аміачну селітру і рідкий нафтопродукт як в Росії (гранулит М), так і за кордоном (декамон, аммонекс в Німеччині, пат. США 3103457, 3279965, 5486247). Недоліком цих вибухових речовин є низькі енергетичні характеристики, що не дозволяє використовувати їх при веденні вибухових робіт по міцних породах.
Технічною задачею винаходу є підвищення ефективності вибухової суміші за рахунок підвищення детонаційних і енергетичних характеристик, спрощення технології виготовлення. зниження вартості буропідривних робіт, застосування для ведення вибухових робіт по породам будь-якої міцності і в свердловинах будь-якого діаметру, розширення сировинної бази і асортименту випуску ВВ.
Технічне завдання вирішується створенням вибухової суміші, що включає пористу аміачну селітру, мінеральне масло або суміш мінеральних масел і сипуча вибухова речовина або суміш сипучих вибухових речовин, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:
Пориста аміачна селітра - 90,7-26,6
Мінеральне масло або суміш мінеральних масел - 1,5-4,3
Сипуча вибухова речовина або суміш сипучих вибухових речовин - 5,0-71,9
Сипуча вибухова речовина або суміш сипучих вибухових речовин може являти собою:
- порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш і поpoшкooбpазний, або гранульований, або лускований тротил;
- порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш, гранульований, або порошкоподібний, або лускований тротил і енергетичну добавку;
- порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш, порошкоподібна органічна пальне і мінеральне масло;
- порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш і мінеральне масло;
- порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш, мінеральне масло і енергетичну добавку;
- тротил, або гексоген, або їх суміш.
Пориста аміачна селітра і мінеральне масло або суміш мінеральних масел береться в стехиометрическом співвідношенні.
Як енергетична добавки сипучих вибухових речовин беруться порошкоподібні алюміній, або алюміній кремнистий, або феросиліцій, або їх суміш.
Як мінеральних масел використовуються масла, що випускаються вітчизняною промисловістю такі, як дизельне, або моторне, або газотурбінне паливо, або індустріальне, або веретенне, або соляровое, або поглотительное, або трансформаторне, або ін. Масло, або їх суміші, тому що вони мають практично однаковий елементний склад і термодинамічні характеристики. Вибір типу мінерального масла для конкретних цілей здійснюється з урахуванням в'язкості, температур спалаху і застигання.
Вибухові речовини за своїм агрегатним станом діляться на сипкі, пастоподібні. емульсійні і ін. В якості окислювача використовується в основному аміачна селітра.
Як горючих в сипучих вибухових речовинах використовуються як рідкі (наприклад, мінеральні масла), так і тверді горючі, наприклад тротил, порошки алюмінію, феросиліцію, останні одночасно виконують роль сенсибілізатора і енергетичних добавок, що підвищують теплоту і температуру вибуху, працездатність, як органічних горючих - торф, або лігнін, або деревне борошно, або їх суміш.
При проектуванні вибухових робіт враховується не тільки міцність гірських порід, а й вимоги, що пред'являються до якості дроблення по розлітання шматків гірський маси, якість опрацювання підошви уступу, розмір одержуваних гірського шматка, вихід нeгабаріта і т.д.
Сипуча вибухова суміш, що складається з крупнодисперсних (гранульованих) компонентів, має низькі детонаційні характеристики, знижену сприйнятливість до детонаційного імпульсу. Детонаційні характеристики можуть бути підвищені за рахунок введення дрібнодисперсних (порошкоподібних, кристалічних) компонентів, енергетичних і сенсибилизирующих добавок, металевих порошків, пористої аміачної селітри, що забезпечують більш тісний контакт окислювача з пальним.
Гладка і щільна аміачна селітра (гранульована, кристалічна і порошкоподібна) погано утримує мінеральні масла, особливо низковязкие, що призводить до розшарування компонентного складу в процесі зберігання, транспортування і заряджання свердловин. Для запобігання цьому в заявляється вибухової суміші використовується пориста аміачна селітра, що володіє підвищеною всмоктуючою і утримує здатністю (до 6-8 мас.%).
Вибухові суміші на основі пористої аміачної селітри мають меншу насипною щільністю, для її підвищення в заявлену вибухову суміш введені сипучі вибухові речовини, що містять більш щільні вибухові сенсибілізатори (тротил, або гексоген, або їх суміш), високодисперсні енергетичні добавки такі, як алюміній, або феросиліцій . або алюміній кремнистий, або їх суміш, які одночасно підвищують теплоту і температуру вибуху, працездатність, чутливість до детонаційного імпульсу, знижують критичний діаметр детонації.
Таким чином, основний технічний результат винаходу - підвищення ефективності вибухової суміші досягається за рахунок обраних компонентів і їх співвідношення. Заявляється вибухова суміш може використовуватися в свердловинах будь-якого діаметру і породах будь-якої міцності, при цьому забезпечується стабільність компонентного складу за рахунок різної в'язкості мінеральних масел, дисперсності і структури компонентів (пориста аміачна селітра, порошкоподібні, кристалічні, лускаті, гранульовані сипучі вибухові речовини). Змінюючи типи вибухових речовин, які є компонентом пропонованої вибухової суміші і cooтношеніе компонентів, можна регулювати ширину зони хімічної реакції, змінювати тиск детонаційної хвилі, частку енергії вибуху, що йде на брізантние форми роботи, а значить вести вибухові роботи по породам будь-якої міцності, забезпечувати вимоги щодо якості отбойки гірської маси: легко регульований кисневий баланс забезпечує екологічну чистої ведення вибухових робіт.
Мінеральні масла, які мають різну в'язкість, за рахунок утворення масляної плівки на поверхні твердих компонентів і часткового заповнення пір пористої аміачної селітри зберігають капілярно-пористу структуру, створюють кращий контакт окислювача з пальним, а отже, підвищують повноту вибухового перетворення пропонованої вибухової суміші. Тому в пропонованій вибухової суміші мінеральне масло не є флегматизаторами, а частково відіграє і роль сенсибилизирующей добавки, прискорюючи взаємодія окислювача з пальним.
Приклади заявляється вибухової суміші, її основні характеристики в порівнянні з прототипом наведені в таблиці.
Працездатність вибухової суміші визначали методом воронкоутворення - за обсягом воронки, що утворюється під час вибуху. При проведенні вибухів маси зарядів, типи і маси детонаторів, діаметр і глибина свердловин для заявляється вибухової суміші і прототипу (стандарту) бралися однаковими. За результатами вибуху розраховувався питома витрата заявляється вибухової суміші і прототипу. Коефіцієнт відносної працездатності - відношення питомої витрати випробуваної вибухової суміші до питомої витрати еталонного ВВ. Чим менше коефіцієнт відносної працездатності, тим ефективніше ВВ.
Виготовлення заявляється вибухової суміші здійснюється в змішувачах, використовуваних при виробництві аміачно-селітрених ВР гравітаційного принципу дії, і змішувально-зарядних машинах, оснащених шнековой системою подачі компонентів, шляхом змішування пористої аміачної селітри і сипучого вибухової речовини до рівномірного розподілу сипучих компонентів з подальшим омасліваніем отриманої суміші мінеральним маслом або сумішшю мінеральних масел при температурі навколишнього середовища. При виготовленні заявлених вибухових сумішей допускається спочатку виробляти омасліваніе аміачної селітри мінеральним маслом, а потім змішувати її з вибуховою речовиною. Виготовлення вибухових сумішей здійснювалося з використанням вітчизняної сировини.
Заявляється вибухова суміш перевірена при отбойке гірських порід з міцністю до 20 за шкалою М.М. Протод'яконова. Ініціювання здійснювалося прийнятим для даного кар'єра способом. Заряджання свердловин проводилося як ручним, так і механізованим способами, прийнятими на даному кар'єрі.
Як випливає з таблиці і за результатами проведених вибухів, що заявляється вибухова суміш перевершує прототип по працездатності, має високу теплоту вибуху, кисневий бaлaнс, близький до нуля, забезпечує задовільну отбойку порід будь-якої міцності свердловинними зарядами будь-якого діаметру.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Вибухова суміш, що включає пористу аміачну селітру, рідке пальне, тверду дисперсну добавку, що відрізняється тим, що в якості рідкого палива вона містить мінеральне масло або суміш мінеральних масел, а в якості твердої дисперсної добавки - сипуча вибухова речовина або суміш сипучих вибухових речовин при наступному співвідношенні компонентів, мас. %:
Пориста аміачна селітра - 90,7-26,6
Мінеральне масло або суміш мінеральних масел - 1,5-4,3
Сипуча вибухова речовина або суміш сипучих вибухових речовин - 5,0-71,9
2. Вибухова суміш по п. 1, яка відрізняється тим, що в якості сипучого вибухової речовини або суміші сипучих вибухових речовин вона містить порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш і порошкоподібний, або гранульований, або лускований тротил.
3. Вибухова суміш по п. 1, яка відрізняється тим, що в якості сипучого вибухової речовини або суміші сипучих вибухових речовин вона містить порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш, порошкоподібний, або гранульований, або лускований тротил і енергетичну добавку .
4. Вибухова суміш по п. 1, яка відрізняється тим, що в якості сипучого вибухової речовини або суміші сипучих вибухових речовин вона містить порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш, енергетичну добавку і мінеральне масло.
5. Вибухова суміш по п. 1, яка відрізняється тим, що в якості сипучого вибухової речовини або суміші сипучих вибухових речовин вона містить тротил, або гексоген, або їх суміш.
6. Вибухова суміш по п. 1, яка відрізняється тим, що в якості сипучого вибухової речовини або суміші сипучих вибухових речовин вона містить порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш, порошкоподібна органічна пальне і мінеральне масло.
7. Вибухова суміш по п. 1, яка відрізняється тим, що в якості сипучого вибухової речовини або суміші сипучих вибухових речовин вона містить порошкоподібну, або гранульовану, або кристалічну аміачну селітру, або їх суміш і мінеральне масло.
8. Вибухова суміш по п. 1-7, яка відрізняється тим, що вона містить пористу аміачну селітру і мінеральне масло або суміш мінеральних масел в стехиометрическом співвідношенні.
9. Вибухова суміш по п. 1, яка відрізняється тим, що в якості енергетичної добавки вона містить порошкоподібний алюміній, або алюміній кремнистий, або феросиліцій, або їх суміш.