Патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (варианты)

Полезная модель относится к средствам ведения взрывных работ в горной промышленности на земной поверхности при ручном заряжании скважин любой степени обводненности. Патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (1 вариант) содержит оболочку с торцевыми зажимами, аммиачную селитру в количестве 12-40 мас.% с размерами частиц не более 0,7 мм и газифицированную обратную эмульсию с катализатором - остальное до 100 мас.%. Патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (2 вариант) содержит оболочку с торцевыми зажимами, аммиачную селитру в количестве 12-40 мас.% с размерами частиц не более 0,7 мм, на поверхности которых помещен слой жидкого нефтепродукта 0,3-3,0 мас.% и газифицированную обратную эмульсию с катализатором - остальное до 100 мас.%. В качестве жидкого нефтепродукта используют дизельное топливо. Газифицированная обратная эмульсия с катализатором содержит катализатор 0,1-5,0 мас.%, масло индустриальное 3,5-9,0 мас.%, эмульгатор 1,5-3,0 мас.%, водный раствор аммиачной селитры с карбамидом - остальное до 100 мас.%. Газогенерирующая добавка 0,5-2,0 сверх 100 мас.%. В качестве катализатора используют натриевую селитру и соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например, стеарат натрия или растительного происхождения, например, талловое мыло. Предлагаемый патрон обеспечивает увеличение эффективности действия взрыва за счет большей удельной поверхности взрывчатого превращения частиц аммиачной селитры и использования катализаторов. В зависимости от требований потребителя патроны могут выпускаться диаметром от 60 до 220 мм, длиной 400-600 мм, массой от 2 до 20 кг.

Полезная модель относится к средствам ведения взрывных работ в горной промышленности на земной поверхности при ручном заряжании скважин любой степени обводненности.

К настоящему времени известен патрон для заряжания обводненных скважин, содержащий оболочку из эластичного водонепроницаемого материала, заполненную гранулированным неводоустойчивым взрывчатым веществом (ВВ) и патрон снабжен наружной оболочкой из тканого полипропилена, причем обе оболочки сшиты между собой с образованием во внутренней оболочке отверстия диаметром 0,5-2,0 мм, при этом длина патрона в 3-7 раз превышает его диаметр [1].

Однако приведенный патрон заполнен неводоустойчивым ВВ. Поэтому его применение для скважин с проточной водой возможно только в день зарядки из-за потерь ВВ за счет растворения.

С появлением на рынке водоустойчивых эмульсионных ВВ различной номенклатуры было разработано несколько конструкций патронов.

Так, например, известна конструкция по свидетельству на полезную модель [2]. Патрон для эмульсионных ВВ, содержащих газогенерирующие добавки, включающий оболочку с торцевыми зажимами и ВВ, содержит воздушную камеру, размещенную в оболочке в любом месте по длине патрона. Опыт производства и применения показал, что технически осуществимым вариантом этого решения является только конструкция с наличием свободного пространства с торца патрона для обеспечения возможности «роста» (увеличения объема) эмульсионного ВВ по ходу процесса газификации. При этом воздух из торца оболочки должен быть предварительно удален, иначе при «росте» заряда он раздует или разорвет оболочку.

Наиболее близкой полезной моделью того же назначения, прототипом к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является патент РФ «Патрон для эмульсионных взрывчатых веществ» 46810 от 01.02.2005 [3]. Приведенный патрон для эмульсионных взрывчатых веществ содержит газогенерирующие добавки, оболочку с торцевыми зажимами, ВВ, гранулированную аммиачную селитру в газифицированной обратной эмульсии, равномерно распределенной по всему объему патрона, при том масса гранулированной аммиачной селитры составляет от 28 до 32% от общей массы эмульсионных ВВ в патроне.

Гранулированная аммиачная селитра марки А содержит массовую долю гранул размером от 1 до 3 мм не менее 93%, менее 1 мм не более 4%, более 6 мм 0,0% [4, с.2, продолжение таблицы, наименование показателя в пункте 5]. Определим средний размер гранул.

При этом поверхность гранулы диаметром 2 мм равна 2²=12,6 мм². Масса гранулы диаметром 2 мм при плотности 1,6 г/см³ (0,0016 г/мм³ ) равна (1/6)2³0,0016=0,0067 г. Удельная поверхность гранулы у прототипа равна 12,6/0,0067=1881 мм²/г.

Крупные гранулы снижают эффективность действия взрыва (у крупных гранул небольшая удельная поверхность).

Для устранения имеющегося недостатка прототипа предлагается патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (варианты).

Технический результат заявляемой полезной модели - увеличение эффективности действия взрыва - достигается тем, что патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (1 вариант), содержащий оболочку с торцевыми зажимами и аммиачную селитру в газифицированной обратной эмульсии, содержит аммиачную селитру с размерами частиц не более 0,7 мм в газифицированной обратной эмульсии с катализатором, при этом патрон содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:

Газифицированная обратная эмульсия

Газифицированная обратная эмульсия с катализатором содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:

с карбамидом

В качестве катализатора используют натриевую селитру и соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например, стеарат натрия или растительного происхождения, например, талловое мыло.

Газогенерирующая добавка представляет собой 10% водный раствор нитрита натрия. Водный раствор аммиачной селитры с карбамидом содержит аммиачную селитру от 76,5% до 88,0% и карбамида - от 0,5% до 2,0%.

Определим средний размер (диаметр) частиц аммиачной селитры в предлагаемом патроне. Он равен 0,7/2=0,35 мм². При этом средняя поверхность частиц диаметром 0,35 мм составляет 0,35²=0,38 мм. Масса частицы диаметром 0,35 при плотности 1,6 г/см (0,0016 г/мм³) равна (1/6)0,35³0,0016=0,000036 г. Удельная поверхность частицы аммиачной селитры у предлагаемого патрона составит 0,38/0,000036=10556 мм²/г.

Следовательно, у предлагаемого патрона удельная поверхность частиц аммиачной селитры больше удельной поверхности гранул аммиачной селитры прототипа в (10556-1881)/1881=4,6 раза.

Поэтому предлагаемый патрон обеспечивает увеличение эффективности действия взрыва по сравнению с прототипом за счет большей удельной поверхности взрывчатого превращения. Дополнительно предлагаемый патрон содержит в газифицированной обратной эмульсии катализатор.

В качестве катализатора используют натриевую селитру и соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например, стеарат натрия или растительного происхождения, например, талловое мыло.

Для повышения эффективности действия взрыва предлагаемого патрона (за счет увеличения стабильности эмульсии) на частицы аммиачной селитры помещен слой жидкого нефтепродукта.

В этом случае патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (2 вариант), содержащий оболочку с торцевыми зажимами и аммиачную селитру в газифицированной обратной эмульсии, содержит аммиачную селитру с размерами частиц не более 0,7 мм, на поверхности которых помещен слой жидкого нефтепродукта, в газифицированной обратной эмульсии с катализатором, при этом патрон содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:

Газифицированная обратная эмульсия с

В качестве жидкого нефтепродукта используют дизельное топливо.

Газифицированная обратная эмульсия с катализатором содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:

с карбамидом

В качестве катализатора используют натриевую селитру и соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например, стеарат натрия или растительного происхождения, например, талловое мыло. Газогенерирующая добавка представляет собой 10% водный раствор нитрита натрия. Водный раствор аммиачной селитры с карбамидом содержит аммиачную селитру от 76,5% до 88,0% и карбамида - от 0,5% до 2,0%. Добавление карбамида в патрон позволяет использовать его в сульфидных породах и рудах.

Предлагаемая полезная модель пояснена рисунками, представленными на Фиг.1, 2, 3, 4.

Патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (1 вариант, см. Фиг.1 и 2) содержит оболочку (1), с торцевыми зажимами (2), аммиачную селитру с размерами частиц не более 0,7 мм (3) в газифицированной обратной эмульсии (4) с катализатором. В качестве оболочки (1) используют полиэтилен толщиной от 0,1 до 0,2 мм. Газифицированная обратной эмульсия (4) с катализатором содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%: катализатор 0,1-5,0; масло индустриальное 3,5-9,0; эмульгатор 1,5-3,0; водный раствор аммиачной селитры с карбамидом - остальное до 100; газогенерирующая добавка 0,5-2,0 сверх 100%.

В качестве катализатора используют натриевую селитру и соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например, стеарат натрия или растительного происхождения, например талловое мыло.

Патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (2 вариант, см. Фиг.3 и 4) содержит оболочку (1) с торцевыми зажимами (2) и аммиачную селитру с размерами частиц не более 0,7 мм (3), на поверхности которых помещен слой жидкого нефтепродукта (5) в газифицированной обратной эмульсии (4) с катализатором. Оболочка (1) выполнена из полиэтилена толщиной от 0,1 до 0,2 мм. В качестве жидкого нефтепродукта используют дизельное топливо.

Газифицированная обратная эмульсия (4) с катализатором содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%: катализатор 0,1-5,0;

масло индустриальное 3,5-9,0; эмульгатор 1,5-3,0; водный раствор аммиачной селитры с карбамидом - остальное до 100; газогенерирующая добавка 0,5-2,0 сверх 100. В качестве катализатора используют натриевую селитру и соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например, стеарат натрия или растительного происхождения, например, таловое мыло.

Эффективность действия взрыва патронов определяли по величине обжатия стандартного свинцового цилиндра. Методика проведения исследований была следующей.

Испытуемый патрон массой 1000 г помещали в полиэтиленовую оболочку диаметром 120 мм. Промежуточный детонатор (промдетонатор) заполняли тротилом в виде порошка массой 100 г. Диаметр промдетонатора 50 мм. Сверху по оси заряда погружали в исследуемый патрон промдетонатор на 2/3 его высоты. Свинцовый цилиндр помещали на ровную стальную плиту. Цилиндр имеет диаметр 40 мм и высоту 60 мм. На цилиндр устанавливали стальной конусный боек с наибольшим диаметром, равным 300 мм.

Затем на боек помещали картонную стойку, обеспечивающую заданное расстояние (150 мм) от бойка до заряда (картонную стойку сгибали в виде боковой поверхности прямой треугольной призмы). На картонную стойку устанавливали приготовленный патрон. После центровки патрона в промдетонатор помещали электродетонатор и проводили подрыв. В результате резкого удара продуктов детонации по стальному бойку свинцовый цилиндр деформируется. После взрыва измеряли высоту свинцового цилиндра в четырех взаимно перпендикулярных направлениях. Мерой эффективности действия взрыва является величина обжатия цилиндра (разность между средними его высотами до и после взрыва). Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва патронов приведены в таблице.

Из таблицы «Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва патронов» видно, что эффективность действия взрыва прототипа, определенное по величине обжатия свинцового цилиндра, изменяется от 3 до 4 мм, а предлагаемого патрона промышленных эмульсионных взрывчатых веществ существенно больше и изменяется от 16 до 30 мм.

Таблица.
Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва патронов
п/п	Наименование показателей	Прототип	Предлагаемый патрон 1 вариант 2 вариант
1	Компоненты, мас.%
1.1	Гранулированная аммиачная селитра*	2	3	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
8	2
1.2	Частицы аммиачной селитры (АС), размер частиц не более 0,7 мм	-	-	12	15	35	40	20	30	12	22	25	40	15	25
1.3	Газифицированная обратная эмульсия	7	6	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2	8
1.4	Жидкий нефтепродукт (дизельное топливо)			-	-	-	-	-	-	0,3	1,0	2,0	3,0	2,5	1
1.5	Газифицированная обратная эмульсия с катализатором	-	-	88	85	65	60	80	70	87,7	77	73	57	82,5	74
1.5.1	Катализатор:
- натриевая селитра	-	-	-	-	-	-	1	5	-	-	-	-	2,0	5,0
- стеарат натрия	-	-	0,1	0,4	-	-	-	-	0,1	0,5	-	-	-	-
- таловое мыло	-	-	-	-	0,5	1,0	-	-	-	-	0,8	1,0	-	-
1.5.2	Масло индустриальное	-	-	3,4	8,7	8,0	9,0	3	4,2	3,5	6,0	7,2	9,0	4,0	3,5
1.5.3	Эмульгатор	-	-	1,5	2,9	2,5	3,0	2	2,8	1,5	2,5	2,0	3,0	2,2	2,5
1.5.4	Водный раствор:	-	-
- 77,0% АС и 0,5% карбамида (К)	-	-	95	-	-	-	-	88	94,9	-	-	-	-	-
- 80,4% АС и 1,0% К	-	-	-	88	89	-	-	-	-	91	90	-	91,8	-
- 88,0% АС и 2,0% К	-	-	-	-	-	87	94	-	-	-	-	87	-	89
1.5.5	Газогенерирующая добавка (сверх 100%)	1	1	0,5	1,0	1,3	1,5	2	1,0	0,6	1,1	1,0	2,0	1,2	1,0
2	Эффективность действия взрыва, мм	3	4	16	23	20	22	24	25	17	24	23	22	27	30
Примечание * - массовая доля гранул от 1 до 3 мм 93%; массовая доля гранул размером менее 1 мм 4%; массовая доля гранул более 6 мм 0,0%

Предлагаемая полезная модель (патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ) обеспечивает заявленный технический результат - увеличение эффективности действия взрыва.

В зависимости от требований потребителя патроны могут выпускаться диаметром от 60 до 220 мм, длиной 400-600 мм, массой от 2 до 20 кг.

Источники информации

1. Свидетельство на полезную модель RU 21934 от 28.02.2001.

2. Свидетельство на полезную модель RU 26323 от 08.05.2002.

3. Патент на полезную модель RU 46810 от 01.02.2005.

4. ГОСТ 2-85. Селитра аммиачная. Технические условия.

1. Патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ, содержащий оболочку с торцевыми зажимами и аммиачную селитру в газифицированной обратной эмульсии, отличающийся тем, что он содержит аммиачную селитру с размерами частиц не более 0,7 мм в газифицированной обратной эмульсии с катализатором, при этом патрон содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:

Частицы аммиачной селитры	12-40
Газифицированная обратная эмульсия
с катализатором	остальное до 100

2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что газифицированная обратная эмульсия с катализатором содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:

Катализатор	0,1-5,0
Масло индустриальное	3,5-9,0
Эмульгатор	1,5-3,0
Водный раствор аммиачной селитры	остальное до 100
с карбамидом
Газогенерирующая добавка	0,5-2,0 сверх 100

3. Патрон по п.2, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют натриевую селитру и соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарат натрия, или растительного происхождения, например талловое мыло.

4. Патрон промышленных эмульсионных взрывчатых веществ, содержащий оболочку с торцевыми зажимами и аммиачную селитру в газифицированной обратной эмульсии, отличающийся тем, что он содержит аммиачную селитру с размерами частиц не более 0,7 мм, на поверхности которых помещен слой жидкого нефтепродукта, в газифицированной обратной эмульсии с катализатором, при этом патрон содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:

Частицы твердой аммиачной селитры	12-40
Жидкий нефтепродукт	0,3-3,0
Газифицированная обратная эмульсия	остальное до 100
с катализатором

5. Патрон по п.4, отличающийся тем, что в качестве жидкого нефтепродукта используют дизельное топливо.

6. Патрон по п.4, отличающийся тем, что газифицированная обратная эмульсия с катализатором содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:

Катализатор	0,1-5,0
Масло индустриальное	3,5-9,0
Эмульгатор	1,5-3,0
Водный раствор аммиачной селитры	остальное до 100
с карбамидом
Газогенерирующая добавка	0,5-2,0 сверх 100

7. Патрон по п.6, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют натриевую селитру и соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарат натрия, или растительного происхождения, например талловое мыло.