Взрывной патрон

Полезная модель относится к взрывным патронам 7-го класса предохранительности, в частности к патронам диаметром 36-37 мм, применяемым в угольных шахтах, опасных по газу, или в разрабатываемых пластах, опасных по пыли, для взрывания в виде накладных зарядов: при пропуске угля (породы), застрявшего в углеспускных выработках и дроблении негабаритных кусков породы, при разрушении деревянных стоек, а также для взрывного способа распыления воды. Заявляемый взрывной патрон содержит заряд из предохранительного взрывчатого вещества на основе нитроэфиров, натриевой селитры; хлористого аммония, натриевой соли КМЦ стеарата кальция, талька, нитроклетчатки и соды кальцинированной, размещенный в снабженной влагоизолирующим покрытием бумажной оболочке, посредством заворота свободных концов которой перекрыты торцы заряда. Особенность заключается в том, что торцы заряда выполнены конусообразно вогнутыми, заворот свободных концов оболочки выполнен в виде звездообразной складчатости, криволинейные ребра которой сходятся в центре каждого торца заряда с образованием выступающего элемента, запирающего внутренний объем оболочки, которая выполнена из бумаги для патронирования, взрывчатое вещество содержит в качестве нитроклетчатки - коллоксилин, натриевую соль КМЦ очищенную или техническую со степенью полимеризации не менее 400 и степенью замещения не менее 75, нитроглицерина в нитроэфирах 60-65%, при этом удельная поверхность частиц натриевой селитры - 600-900 см²/г, хлористого аммония - 700-900 см²/г, нитриевой соли КМЦ - 2500-4000 см²/г, стеарата кальция - не менее 10000 см²/г, при гоотвегствующем соотношении компонентов. Данный взрывной патрон обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет оптимизации качественного и количественного состава заряда и предотвращения несанкционированного его контакта с

окружающей средой до начала использования по назначению путем обеспечения целостности оболочки и повышения качества заделки горцев патрона.

Полезная модель относится к взрывным патронам 7-го класса предохранительности, в частности к патронам диаметром 36-37 мм, применяемым в угольных шахтах, опасных по газу, или в разрабатываемых пластах, опасных по пыли, для взрывания в виде накладных зарядов: при пропуске угля (породы), застрявшего в углеспускных выработках и дроблении негабаритных кусков породы, при разрушении деревянных стоек, а также для взрывного способа распыления воды.

Из уровня техники известен взрывной патрон 7-го класса предохранительности ионит (ТУ 84-922-81. Вещества взрывчатые промышленные. Ионит предохранительный патронированный), содержащий заряд из предохранительного взрывчатого вещества на основе нитроэфиров, натриевой селитры, хлористого аммония, натриевой соли КМЦ стеарата кальция, талька, нитроклетчатки и соды кальцинированной, размещенный в снабженной влагоизолирующим покрытием бумажной оболочке, посредством заворота свободных концов которой перекрыты торцы заряда.

Известный патрон обладает низкими эксплуатационными характеристиками: невысокими предохранительными свойствами (по статистике при испытаниях в опытном штреке на соответствие 7-му классу предохранительности более чем в 80% опытах наблюдаются воспламенения метановоздушной среды 3 взрывными патронами в пучке массой 600 г); низкой детонационной способностью (передача детонации как между сухими взрывными патронами так и после выдержки их в воде осуществляется только при размещении патронов впритык - Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. - М, Недра, 1988. - с.297); имеющими место нарушениями целостности взрывных патронов из-за повышенной ломкости оболочки

заряда, выполненной из подпергамента, ненадежность перекрытия торцев заряда путем подгибания подпергамента с двух сторон с образованием так называемого "флажка" (Фиг.1), который нередко разворачивается, происходит высыпание материала заряда, открывается доступ воде внутрь заряда, и как следствие, наблюдаются частые отказы детонации. Кроме того, происходит снижение детонационной способности патрона из-за многослойности бумаги при выполнении "флажка" и имеющему место затеканию под него влагоизолирующей смеси с образованием пробки.

Задачей заявляемой полезной модели является создание взрывного патрона с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет оптимизации качественного и количественного состава заряда и предотвращения несанкционированного его контакта с окружающей средой до начала использования по назначению путем обеспечения целостности оболочки и повышения качества заделки торцев патрона.

Поставленная задача решается разработкой взрывного патрона, содержащего заряд из предохранительного взрывчатого вещества на основе нитроэфиров, натриевой селитры, хлористого аммония, натриевой соли КМЦ стеарата кальция, талька, нитроклетчатки и соды кальцинированной, размещенного в снабженной влагоизолирующим покрытием бумажной оболочке, посредством заворота свободных концов которой перекрыты торцы заряда. Особенность заключается в том, что торцы заряда выполнены конусообразно вогнутыми, заворот свободных концов оболочки выполнен в виде звездообразной складчатости, криволинейные ребра которой сходятся в центре каждого торца заряда с образованием выступающего элемента, запирающего внутренний объем оболочки, которая выполнена из бумаги для патронирования, взрывчатое вещество содержит в качестве нитроклетчатки - коллоксилин, натриевую соль КМЦ очищенную или техническую со степенью полимеризации не менее 400 и степенью замещения не менее 75, нитроглицерина в нитроэфирах 60-65%, при этом удельная поверхность частиц натриевой селитры - 600-900 см²/г, хлористого аммония - 700-900 см²/г, натриевой соли КМЦ - 2500-4000 см²/г,

стеарата кальция - не менее 10000 см²/г, а компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Сода кальцинированная,

Количественные признаки заявляемой полезной модели являются оптимальными.

Снижение содержания нитроэфиров ниже 8,5% ведет к снижению передачи детонации между взрывными патронами на 1-2 см как у сухих, так и у патронов после выдержки в воде, а при увеличении их содержания выше 9,5% - снижаются предохранительные свойства (при испытаниях в опытном штреке в 5 опытах произошло 2 воспламенения метановоздушной среды 3 патронами в пучке массой 600 г с отражательной стенкой на расстоянии 20 см от мортиры).

Снижение содержания нитроглицерина в нитроэфирах ниже 60% приводит зачастую к отказам детонации, особенно для патронов после выдержки в воде, а увеличение его содержания выше 65% ведет к снижению предохранительных свойств взрывных патронов (наблюдались 1-2 вспышки в 5 опытах при испытаниях в опытном штреке).

Снижение содержания натриевой селитры ниже 52,0% ведет к снижению передачи детонации между патронами, а увеличение ее содержания выше 56,0% снижает предохранительные свойства патрона

Снижение содержания хлористого аммония ниже 33,7% снижает предохранительные свойства патрона, а повышение его содержания выше 35,7% ведет к снижению детонационной способности.

Снижение содержания натриевой соли КМЦ ниже 0,8% приводит к снижению передачи детонации между замоченными в воде патронами, а увеличение ее содержания выше 1,2% снижает передачу детонации между сухими патронами.

Снижение содержания талька ниже 0,6% ведет к снижению передачи как между сухими, так и замоченными в воде патронами, а увеличение его содержания выше 1,0% снижает предохранительные свойства патрона.

Снижение содержания стеарата кальция ниже 0,4% приводит к ухудшению водоустойчивости заряда, а увеличение его содержания выше 0,6% ведет к флегматизации заряда и ухудшению детонационной способности взрывных патронов.

Замена коллодионного хлопка (прототип) на коллоксилин лаковый марок ВВ, ПСВ, ЛМ по ГОСТ Р 50461-92 в заявляемых пределах позволила создать в составе заряда коллоидные системы нитроэфиров с более стойкими к внешним воздействиям структурами, в которых отсутствуют признаки экссудации нитроэфиров, и тем самым повысить предохранительные свойства патрона.

Снижение содержания коллоксилина ниже 0,13% приводит к появлению экссудации нитроэфиров, а повышение его содержания выше 0,23% ведет к появлению в заряде "жучков". "Жучки" представляют собой комочки коллоксилина размерами от 1,0 до 5,0 мм, пластифицированные нитроэфирами. В детонационной волне такие частицы, выгорая, способны воспламенить метановоздушную среду.

Для повышения детонационной способности взрывных патронов в предлагаемой полезной модели оболочка заряда выполнена из бумаги для патронирования по ГОСТ 6662-73, более эластичной по сравнению с подпергаментом (прототип).

Приведенный в заявляемой полезной модели дисперсный состав компонентов оптимален и определен на основе экспериментальных отработок в лабораторных и производственных условиях. Отклонение от указанных пределов по удельной поверхности частиц, хотя бы по одному компоненту, ведет к потере предохранительных и детонационных свойств патрона.

Снижение удельной поверхности частиц ниже 600 см²/г для натриевой селитры и ниже 700 см²/г для хлористого аммония ведет к переуплотнению заряда до 1,3 г/см³ (верхний предел плотности - 1,2 г/см³), а отсюда - к повышению концентрации энергии в единице объема и потере предохранительных свойств взрывных патронов, а увеличение удельной поверхности частиц ионообменной пары солей - натриевой селитры и хлористого аммония - выше 900 см² /г - влечет за собой резкое снижение предохранительных свойств за счет повышения реакционной способности пары из-за присутствия в ней пылевидных фракций (по анализу содержание фракции менее 100 мкм для натриевой селитры достигает 10, а хлористого аммония - до 40 мас.%).

Подобранная тонина помола натриевой соли КМЦ способствует более качественному опудриванию гидрофильных компонентов и защищает заряд в обводненных условиях взрывания.

Снижение удельной поверхности частиц как очищенной, так и технической натриевой соли КМЦ ниже 2500 см² /г приводит к снижению передачи детонации между замоченными патронами, а ее увеличение выше 4000 см²/г- - ведет к снижению детонации между сухими патронами за счет флегматизации заряда.

Снижение удельной поверхности частиц стеарата кальция ниже 10000 см²/г ведет к снижению передачи детонации между выдержанными в воде патронами.

Использование в составе заряда натриевой соли КМЦ со степенью полимеризации менее 400 не обеспечивает детонационную способность замоченных в воде патронов. Натриевая соль КМЦ со степенью полимеризации менее 400 обладает низкой скоростью набухания в воде при попадании взрывных

патронов в обводненные условия - не создается защитный гелевый "каркас" по внутренней поверхности оболочки взрывного патрона, защищающий от размокания заряд.

Ипользование в составе заряда натриевой соли КМЦ со степенью замещения не менее 75 обусловлено тем, что марки натриевой соли КМЦ с меньшей степенью замещения обладают меньшей растворимостью за счет того, что в них понижено содержание основного вещества Пониженная скорость растворения не позволяет вовремя создать защитный "каркас" и тем самым обеспечить устойчивую передачу детонации между взрывными патронами в условиях обводненности. Марки натриевой соли КМЦ со степенью замещения менее 75 содержат большее количество кислот, чем марки со степенью замещения более 75, что снижает безопасность производства и применения нитроэфиросодержащих составов зарядов.

Возможность использовать как очищенную, так и техническую натриевую соль КМЦ позволяет, при введении последней в состав заряда снизить себестоимость изготовления патронов за счет ее более высокой технологичности при подготовке (операции сушки и измельчения занимают в 1,2-2 раза меньше времени, чем у очищенной). Важную роль при выборе данного компонента играет тот факт, что сырьевая база очищенной натриевой соли КМЦ находится в Узбекистане (г.Наманган).

Характеристики предлагаемой полезной модели и прототипа представлены в Таблице.

Сравнение заявляемого патрона с прототипом показывает, что предложенный патрон отличается иным материалом оболочки; иной формой заделки торцев патрона (Фиг.2); иным компонентным и количественным составом заряда из предохранительного взрывчатого вещества; более тонкой дисперсностью ряда входящих в заряд сыпучих компонентов; более высокими предохранительными свойствами и более высокой детонационной способностью.

При патронировании на автомате материал заряда при помощи шарошек удаляется с обоих торцев на одинаковую глубину по оси патрона с образованием конусообразной вогнутости для создания эффекта кумулятивной струи из продуктов детонации. Образцы в виде патронов в оболочке из бумаги для патронирования диаметром 36-37 мм с содержанием в составе заряда нитроэфиров 8,5-9,5% с 60-65% нитроглицерина, натриевой селитры 52,0-56,0% с удельной поверхностью частиц 600-900 см²/г, хлористого аммония 33,7-35,7% с удельной поверхностью частиц 700-900 см² /г, натриевой соли КМЦ 0,8-1,2% со степенью полимеризации не менее 400 и степенью замещения не менее 75, талька 0,6-1,0%, стеарата кальция 0,4-0,6% с удельной поверхностью частиц не менее 10000 см²/г, коллоксилина 0,13-0,23% и соды кальцинированной 0,1-0,2% прошли неоднократные контрольные испытания в ВостНИИ (г.Кемерово). Испытания показали, что патроны по всем показателям соответствуют требованиям, предъявляемым к патронам 7-го класса предохранительности и позволяют решить поставленную задачу, а также расширить арсенал взрывных патронов указанного класса, удовлетворить давно существующую потребность в патронах с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Все элементы заявляемого патрона изготавливаются промышленностью и не являются дефицитными. Предложенный взрывной патрон готовится ФНПЦ «Алтай» к внедрению в промышленное производство для серийного выпуска.

Взрывной патрон, содержащий заряд из предохранительного взрывчатого вещества на основе нитроэфиров, натриевой селитры, хлористого аммония, натриевой соли КМЦ стеарата кальция, талька, нитроклетчатки и соды кальцинированной, размещенный в снабженной влагоизолирующим покрытием бумажной оболочке, посредством заворота свободных концов которой перекрыты торцы заряда, отличающийся тем, что торцы заряда выполнены конусообразно вогнутыми, заворот свободных концов оболочки выполнен в виде звездообразной складчатости, криволинейные ребра которой сходятся в центре каждого торца заряда с образованием выступающего элемента, запирающего внутренний объем оболочки, которая выполнена из бумаги для патронирования, взрывчатое вещество содержит в качестве нитроклетчатки-коллоксилин, натриевую соль КМЦ очищенную или техническую со степенью полимеризации не менее 400 и степенью замещения не менее 75, нитроглицерина в нитроэфирах 60-65%, при этом удельная поверхность частиц натриевой селитры - 600-900 см²/г, хлористого аммония - 700-900 см²/г, натриевой соли КМЦ - 2500-4000 см ²/г, стеарата кальция - не менее 10000 см ²/г, а компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: