Способ изготовления смесевых взрывчатых составов при заряжании шпуров и скважин (варианты)

 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к способам изготовления взрывчатых веществ на основе гранулированной аммиачной селитры. Способ изготовления смесевых взрывчатых составов при заряжании шпуров и скважин, включающий смешивание плотной гранулированной аммиачной селитры (АС) с жидкими горючими и твердыми дисперсными добавками и перевод АС в менее плотное пористое состояние путем ее нагрева до температуры выше 32,3°С, отличающееся тем, что жидкую горючую добавку, одну или с добавкой ПАВ, вводят в нагретую селитру, а готовую смесь охлаждают при постоянном перемешивании до температуры 32,3°С или до температуры окружающей среды, после чего производят подачу смеси в скважину или шпур. По второму варианту способ отличается тем, что нагрев плотных гранул аммиачной селитры производят в процессе или после смешивания с жидкими горючими добавками, нагретыми до температуры ниже их вспышки. Изобретение обеспечивает получение стабильных, сбалансированных по составу гранулированных взрывчатых смесей, что в целом ведет к повышению эффективности взрывных работ при снижении стоимостных затрат на изготовление взрывчатого состава. 2 с. и 3 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к способу изготовления взрывчатых составов на основе гранулированной аммиачной селитры для заряжания шпуров и скважин с целью отбойки горных пород.

Известно, что эффективность и стабильность зарядов смесевых взрывчатых веществ (ВВ) на основе гранулированной аммиачной селитры (АС) в значительной степени определяется впитывающей способностью гранул, которые должны быть пористыми (Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых вещества. - М., Недра, 1980, с. 452).

Пористые гранулы АС могут быть получены различными способами на стадии производства АС на заводе-изготовителе или путем дополнительной обработки готовых непористых гранул. Готовая пористая АС с завода-изготовителя имеет, как правило, не более 0,8 г/см³, насыпную плотность, что приводит к снижению эффективности взрыва из-за малой объемной концентрации энергии во взрывных полостях.

Известны способы получения пористой АС на месте производства взрывных работ. Наиболее близким по отношению к данному изобретению является способ изготовления смесевых взрывчатых составов, согласно которому производят на месте взрывных работ смешивание плотной гранулированной АС с жидкими горючими и твердыми дисперсными добавками и перевод плотной гранулированной АС в менее плотное пористое состояние путем ее нагрева до температуры выше 32,3^oC (патент Польши N95331 от 12.09.74).

Недостатком известного способа, как и аналогичных ему способов, является то, что конечный продукт необходимого качества, которое может быть определено по косвенному показателю пористости в виде впитывающей способности по отношению к стандартному дизельному топливу в размере не менее 5,5% по массе, может быть получен из АС с ограниченным уровнем прочности гранул (не более 700 г/гранулу) и с определенными ограничениями по составу добавок в виде неорганических солей, поверхностно-активного вещества (ПАВ) и т.д. Из гранулированной АС, обладающей большой механической прочностью гранул (более 700 г/гранулу) при однократном нагревании выше 32,3^oC невозможно получить конечный продукт с впитывающей способностью более 4%, что является недостаточным для последующего изготовления ВВ требуемого состава.

Задачей данного изобретения является получение стабильных, сбалансированных по составу гранулированных взрывчатых смесей с высокой, не менее 0,8 г/см³, насыпной плотностью, малой слеживаемостью и хорошей сыпучестью для заряжания шпуров и скважин, а кроме этого, уменьшение стоимости взрывчатого состава и, в целом, буровзрывных работ (БВР).

Указанная задача достигается тем, что изготовление смесевых взрывчатых составов при заряжении шпуров и скважин производят путем смешивания плотной гранулированной АС с жидкими горючими и твердыми дисперсными добавками и переводят плотную гранулированную АС в менее плотное пористое состояние путем ее нагрева до температуры выше 32,2^oC, при этом жидкую горючую добавку вводят в нагретую селитру, а готовую смесь охлаждают при постоянном перемешивании до температуры ниже 32,3^oC или до температуры окружающей среды, после чего производят подачу смеси в скважину или шпур.

Поставленная задача достигается также тем, что при втором варианте способа нагрев плотных гранул АС производят в процессе или после смешивания с жидкими горючими добавками, нагретыми до температуры не выше температуры их вспышки.

Поставленная задача достигается тем, что нагревают АС в присутствии ПАВ, при этом для повышения порообразования, впитывающей и удерживающей способности гранул АС ПАВ используют, предварительно смешав его с жидкой горючей добавкой в количестве от 1 до 30% от массы горючей добавки.

Поставленная задача по одному из вариантов достигается также тем, что при смешивании температура жидкой горючей добавки не должна быть ниже температуры нагретой селитры.

Отличие предлагаемого изобретения от известных способов состоит в том, что повышенную впитывающую и удерживающую способность гранулированной аммиачной селитры получают путем проникновения добавок внутрь гранул в процессе изготовления взрывной смеси на месте производства взрывных работ. За счет нагревания гранул АС выше 32,3^oC образуются поры, в которые проникают при смешивании компонентов смеси-добавки, за счет чего достигается большая площадь контакта окислителя и горючего, стабилизируется состав, повышается энергия взрыва, уменьшается выделение ядовитых газов при взрыве.

Особенностью предлагаемой технологии изготовления смесевых взрывчатых составов является то, что при смешивании нагретых выше твердых добавок происходит проникновение жидких и других добавок внутрь гранул АС в момент (одновременно) образования на поверхности гранул пор-трещин и за счет эффекта вакуумирования это проникновение (впитывание) идет эффективнее. Часть образованных внутренних пор по предлагаемой технологии остается заполненной газом и выполняет роль полых микросфер, активизирующих процесс детонации заряда.

В качестве дополнительного компонента для повышения порообразования в гранулах АС в жидкое горючее добавляют ПАВ в количестве от 1 до 30% от массы горючей добавки. При этом ПАВ выбирают в соответствии с целевым назначением смеси, смешивание гранулированной АС с жидкими горючими или другими, твердыми добавками и добавление ПАВ осуществляют в едином технологическом цикле. Кроме этого, в предлагаемом способе при назначении получаемой взрывчатой смеси для использования на взрывных работах в самостоятельном виде состав и количество ПАВ выбирают из условия обеспечения необходимого уровня поризации АС, стабильности получаемой смеси, ее хорошей сыпучести и малой склеиваемости.

Предлагаемый способ изготовления смесевых взрывчатых составов при заряжании скважин осуществляют следующим образом.

На месте производства взрывных работ по одному из вариантов производят нагрев селитры, а жидкую горючую добавку вводят в уже нагретую селитру, при этом температура жидкой горючей добавки не должна быть ниже температуры нагретой селитры.

По второму варианту выполнения способа, нагрев плотных гранул АС производят в процессе или после смешивания с жидкими горючими добавками, нагретыми до температуры не выше температуры их вспышки.

Готовую смесь охлаждают при постоянном перемешивании до температуры ниже 32,3^oC или до температуры окружающей среды. После чего производят заряжание скважин или шпуров путем подачи в них охлажденного ВВ.

Для повышения порообразования в гранулах селитры в жидкое горючее добавляют ПАВ в количестве от 1 до 30% от массы горючей добавки, а для повышения энергетических характеристик взрывчатого состава в жидкое горючее добавляют дисперсную твердую добавку в количестве до 20% от ее массы.

В результате реализации предлагаемого способа получается гранулированная взрывчатая смесь типа AСДТ. Гранулометрический состав смеси определяется составом исходной высокоплотной АС и отличается от последней увеличением доли гранул с размером не менее 1 мм до 8-10% за счет разрушения части гранул и истирания. Насыпная плотность конечной смеси не отличается от насыпной плотности исходной АС из-за того, что все топливо находится внутри гранул.

По взрывчатым характеристикам получаемая смесь превосходит гранулированную высокоплотную АС и не уступает аналогам известных пористых АС, приготовленных другими способами.

Важными показателями повышенной способности получаемой смеси к взрывному превращению является критический диаметр детонации, который составляет не более 100 мм в открытом заряде, а также способность смеси к взрыву при инициировании шпурового или скважинного заряда только капсюлем-детонатором или с помощью детонирующего шнура, завязанного в узел.

Получаемая смесь пригодна для использования при заряжании, например, скважин в комбинации с эмульсионными ВВ, в которых позволяет исключить или уменьшить количество сенсибилизирующих добавок в виде газовых пузырьков или полых микросфер.

Формула изобретения

1. Способ изготовления смесевых взрывчатых составов при заряжании шпуров и скважин, включающий смешивание плотной гранулированной аммиачной селитры (АС) с жидкими горючими и твердыми дисперсными добавками и перевод АС в менее плотное пористое состояние путем ее нагрева до температуры выше 32,3^oC, отличающийся тем, что жидкую горючую добавку вводят в нагретую селитру, а готовую смесь охлаждают при постоянном перемешивании до температуры ниже 32,3^oC или до температуры окружающей среды, после чего производят подачу смеси в скважину или шпур.

2. Способ изготовления смесевых взрывчатых составов при заряжании шпуров и скважин, включающий смешивание плотной гранулированной аммиачной селитры с жидкими горючими и твердыми дисперсными добавками и перевод АС в менее плотное пористое состояние путем ее нагрева до температуры выше 32,3^oC, отличающийся тем, что нагрев плотных гранул АС производят в процессе или после смешивания с жидкими горючими добавками, нагретыми до температуры ниже их вспышки, готовую смесь охлаждают при постоянном перемешивании до температуры ниже 32,3^oC или до температуры окружающей среды.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что нагревают АС в присутствии поверхностно активного вещества (ПАВ).

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что температура жидкой горючей добавки не должна быть ниже температуры нагретой селитры.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что для повышения порообразования, впитывающей и удерживающей способности гранул АС, ПАВ используют, предварительно смешав его с жидкой горючей добавкой в количестве от 1 до 30% от массы горючей добавки.