Промышленный взрывчатый состав "поротол"

 

Изобретение относится к промышленным взрывчатым составам (ВС), предназначенным для ведения взрывчатых работ в горнодобывающей промышленности и сейсморазведке. Изобретение позволяет получить состав, обладающий высокими энергетическими характеристиками и восприимчивостью к инициирующему импульсу всех известных средств инициирования, а также практически с неограниченным сроком водостойкости. Основу ВС составляет тротил, а в качестве неплавкого активного наполнителя взят одно- или многоканальный зерненый пироксилиновый порох в количестве 20 - 60 мас.%. 1 табл.

Изобретение относится к взрывчатым составам, предназначенным для ведения взрывных работ в горнодобывающей промышленности и сейсморазведке.

Известно использование пироксилиновых и баллиститных порохов в качестве промышленных взрывчатых веществ (ВВ) (Светлов Б.Л. и др. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. - М.: Недра, 1973, с. 184 - 186). Недостатками этих промышленных ВВ являются высокая чувствительность к механическим воздействиям и нестабильность параметров детонации: увеличение критического диаметра детонации при нахождении промышленного ВВ в обводненных условиях.

Известен промышленный взрывчатый состав на основе бездымного пороха, содержащий компоненты в соотношении, мас.%: неорганический окислитель 20 - 80, бездымный порох 8 - 70, вода 5 - 45, желатинозатор 0,5 (патент США N 32355425, НКИ 149-48, 1966). Состав имеет низкую текучесть, невысокие взрывчатые характеристики и повышенную чувствительность к механическим воздействиям.

Известен взрывчатый состав, содержащий кристаллизующееся ВВ-тротил, а в качестве неплавкого и активного наполнителя дисперсную или гранулированную аммиачную селитру, при соотношении компонентов, мас.%: аммиачная селитра 40 - 50, тротил - остальное.

(Переверзев А.Е. Технология снаряжения боеприпасов, ч. I, с. 239) - прототип.

Основные недостатки этого взрывчатого состава: невысокие взрывчатые характеристики, невосприимчивость к детонации при воздействии штатных средств инициирования, для возбуждения необходим мощный дополнительный детонатор, низкая водостойкость в связи с наличием в составе аммиачной селитры.

Указанные недостатки устранены в заявляемом составе за счет использования в качестве неплавкого и активного наполнителя зерненого пироксилинового пороха с диаметром зерна 5 - 18 мм с одним или более каналами диаметром 0,15 - 0,85 мм и высотой зерна 2,5 - 20,0 мм.

при следующем соотношении компонентов, мас.%: Зерненый пироксилиновый порох - 20 - 60 Тротил - Основа Как показали исследования, выполненные авторами, взрывчатые составы на основе кристаллизующегося ВВ-тротила, содержащие в качестве активного наполнителя зерненый пироксилиновый порох, обладают свойствами, существенно отличающими их от аналогичных составов.

Во-первых, порох обладает более высокими энергетическими характеристиками, чем аммиачная селитра, что позволяет улучшить практически все взрывчатые характеристики состава.

Во-вторых, поскольку порох имеет внутренние каналы, содержащие воздух, то при кристаллизации тротила на поверхности порохового зерна происходит надежное капсулирование воздуха, что обеспечивает составу высокую восприимчивость к инициирующему импульсу всех известных средств инициирования.

Надежное капсулирование воздуха обеспечивает составу высокую восприимчивость к инициирующему импульсу при давлении обводненной скважинной среды до 0,5 МПа включительно, что соответствует давлению столба жидкости высотой 50 м.

В-третьих, замена аммиачной селитры на порох позволяет получить состав практически с неограниченным сроком водостойкости.

И последнее, применение пороха, индивидуально имеющего высокую чувствительность к механическим воздействиям, например к удару по ГОСТ 4545-88 100%, с кристаллизующимся ВВ-тротилом, имеющим чувствительность к удару 4% и выполняющим функцию флегматизатора в предлагаемом взрывчатом составе, обеспечивает в целом данный параметр на уровне прототипа.

Минимальное содержание пороха в составе определяется его возможным сенсибилизирующим действием к инициирующему импульсу.

Эксперименты показали, что минимальное содержание, обеспечивающее необходимую чувствительность к инициирующему импульсу, составляет 20%.

Максимальное содержание пороха в составе определяется условиями безопасного применения состава и прежде всего чувствительностью пороха к механическим воздействиям.

Для обеспечения безопасного применения необходимо, чтобы зерна пороха не образовали непрерывного каркаса, т. е. в промежутках между зернами пороха должен располагаться тротил, выполняющий функцию флегматизатора, достаточной толщины.

Расчетное максимальное содержание пороха в составе составляет 65%, однако реальное содержание с учетом плотности упаковки, а также условий технологии приготовления состава не должно превышать 60%.

Минимальный размер зерна 2,5 мм определяет возможность получения состава с максимально возможной упаковкой 60 - 65% и соответственно получение составов с максимальным содержанием пороха.

Максимальный размер порохового зерна, равный 20 мм, является предельным для зерненых семиканальных пироксилиновых порохов, изготавливаемых промышленностью и подлежащих утилизации.

Диаметр каналов и массовая доля пороха в составе, а также его размеры играют решающую роль в возникновении и распространении детонации. Под действием инициирующего импульса происходит адиабатическое сжатие воздуха, который находится в каналах зерна, что вызывает термический разогрев пороха и инициирование взрывчатого превращения.

Размер газовых включений влияет на детонационную способность (Соловьев В. С. , Лазарев В.В., Андреев С.Г. Зажигание кристаллического гексогена при адиабатическом сжатии прилегающей газовой полости//ФГВ. - 1973. - N 4 - с. 130).

В работе (Влодарчик Э. Роль пузырьков газа в инициировании детонации взрывчатых веществ// Biuletyn Wojskowej Akademi Technicznej im Dabrowskiego. - 1985 - т. 34 - N 3 - с. 3) вводится понятие критического пузырька газа.

"Горячие" точки образуются лишь при размере пузырька, большем некоторой критической величины, зависящей от свойств состава.

Показано, что при высокой плотности ВВ более 1,4 г/см³ эффективны только крупные пузырьки (0,1 - 1,0 мм), при малой - определяющее значение имеет количество газовых включений.

Изготовление опытных образцов из взрывчатых составов с содержанием пороха 15 - 30% осуществлялось по следующей схеме: смешение пороха с расплавом тротила при температуре расплава 85 - 95^oC; полученным взрывчатым составом заполняли картонную оболочку внутренним диаметром 75 мм и высотой 160 мм, масса образца 1000 г.

Изготовление образцов с содержанием пороха 40 - 60% осуществлялось способом кусковой заливки: засыпка порохового зерна до верхнего торца картонной оболочки; заполнение расплавом тротила с t = 85 - 95^oC межзеренного объема засыпанного пороха.

Для экспериментальной проверки заявляемого промышленного ВС были подготовлены образцы, представленные в таблице. В таблице отражены также основные характеристики прототипа и заявляемого состава.

Применение зерненого пороха в качестве активного наполнителя совместно с кристаллизующимся ВВ-тротилом, в рекомендуемых соотношениях позволяет получить взрывчатый состав, обладающий необходимой восприимчивостью ко всем существующим штатным средствам инициирования, практически неограниченной водостойкостью при давлении скважинной среды до 0,5 МПа, а также чувствительностью к механическим воздействиям на уровне прототипа, что позволяет повысить эффективность и качество взрывных работ.

Кроме того, применение пороха из утилизированных выстрелов позволит снизить себестоимость заявляемого промышленного взрывчатого состава, расширить сырьевую базу производства промышленных ВВ.

Заявляемый взрывчатый состав имеет специальное название, состоящее из начальных слогов названий основных компонентов, порох, тротил(тол) - "Поротол".

Проведены испытания ВС на объектах "Татнефтегеофизика".

Формула изобретения

1. Промышленный взрывчатый состав, включающий кристаллизующееся взрывчатое вещество - тротил и неплавкий активный наполнитель, отличающийся тем, что в качестве неплавкого активного наполнителя он содержит зерненый одно- или многоканальный пироксилиновый порох с диаметром зерна не более 18 мм и длиной зерна не более 20 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: Тротил - Основа Зерненый одно- или многоканальный пироксилиновый порох с диаметром зерна не более 18 мм и длиной зерна не более 20 мм - 20 - 60 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что диаметр каналов зерна составляет 0,15 - 0,85 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1