Заряд для буровзрывных работ

 

Изобретение относится к горным работам, осуществляемым, например, при разрушении негабаритных камней и валунов, сооружений из кирпича, бетона, отбойке штучного камня и блоков, проходке туннелей, и может быть использовано в процессе добычи полезных ископаемых и драгоценных и полудрагоценных камней. Заряд, включающий целевой реагент, дополнительно содержит горючий реагент, в качестве целевого реагента используют порошкообразный реагент, взаимодействующий с горючим реагентом в соответствии с реакцией горения или разложения, время реакции зависит от соотношения целевого и горючего реагентов. Для осуществления реакции горения соотношение реагентов соответственно равно (1,0-1,5): 1,0, а для реакции разложения - 1,0: (0,1- 1,0), содержание реагентов в заряде составляет, мас.%: целевой реагент - 30-39 или 91-95, а горючий реагент - 5-9 или 61-70, в качестве целевого реагента при реакции разложения могут быть использованы, например, гидрокарбонат аммония или карбонат натрия, при реакции горения - хлорноватокислый натрий, а в качестве горючего реагента - по меньшей мере один горючий полимерный материал из группы, по меньшей мере включающей полиолефин, полиамид, поливинилхлорид и их производные, в качестве горючего реагента могут быть использованы также и металлические материалы, например алюминий, магний, титан или сплавы на их основе. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность действия и экологичность заряда с одновременным снижением его стоимости и упрощением изготовления. 11 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горным работам, осуществляемым, например, при разрушении негабаритных камней и валунов, сооружений из кирпича, бетона, отбойке штучного камня и блоков, проходке туннелей, и может быть использовано в процессе добычи полезных ископаемых и драгоценных и полудрагоценных камней.

Известно использование для проведения буровзрывных работ зарядов взрывчатого вещества (ВВ) (1). Из-за бризантности ВВ в отбиваемом блоке и коренной породе образуются трещины, что снижает качество блоков, при этом повышается опасность работ.

Известен заряд, содержащий реагенты с бездетонационной реакцией разложения (2). Использование такого заряда значительно повышает безопасность работ и улучшает качество получаемого материала. В известном решении заряд содержит целевой реагент - жидкий или пастообразный, обеспечивающий экзотермическую реакцию разложения с выделением газов, которую инициируют запалом или катализатором. В известном решении используют следующие жидкости: концентрированный пероксид водорода, гидразин, гидразингидрат, окись этилена или пасты на их основе. Применение гидразина и гидразингидрата крайне нежелательно из-за ядовитого воздействия. Кроме того, при использовании окиси этилена возможно образование детонационной смеси с кислородом воздуха, что значительно снижает безопасность работ.

При использовании пероксида водорода, инициируемой запалом или катализатором, она разлагается в соответствии с реакцией Однако энергетика процесса значительно ниже, чем при горении штатных ВВ. Так, для 80% пероксида водорода выделяется 296 кДж/кг, тогда как для ВВ - 730 кДж/кг.

Необходимо отметить, что гидразин и гидразингидрат являются канцерогенами первого класса опасности, достаточно дороги и в недалеком будущем станут просто недоступны.

Известен заряд, содержащий горючий недетонирующий состав с высоким тепловыделением при реакции, состоящий из 10-60 вес. ч горючего реагента - порошкового циркония, магния, кремния, алюминия, алюминиево-магниевого сплава или бора и 40-90 вес. ч целевого реагента-хлората калия, перхлората калия, нитрата калия, нитрата бария, перекиси бария, четырехокиси свинца или окиси свинца (3). Указанный заряд является по сущности наиболее близким к заявляемому изобретению.

Задачей заявляемого изобретения является снижение себестоимости и упрощение изготовления заряда за счет обеспечения в качестве его компонентов дешевого сырья, в том числе вторичного.

Технический результат достигается тем, что заряд, содержащий целевой и горючий реагент, последний содержит в виде по меньшей мере одного макроразмерного элемента, а соотношение реагентов составляет, мас.%: Целевой реагент - 30-38 или 91-95 Горючий реагент - 5-8 или 61-70 Существенной отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что горючий элемент выполнен в виде по меньшей мере одного макроразмерного элемента. При этом макроразмерным элементом может быть элемент с достаточно большими размерами (порядка 100 - 200 мм), а также порошок, представляющий собой смесь макроразмерных элементов (частиц) с размерами в диапазоне 0,025 - 3,0 мм. В качестве целевого реагента при реакции разложения могут быть использованы, например, гидрокарбонат аммония или карбонат натрия, при реакции горения - хлорноватокислый натрий, а в качестве горючего реагента - по меньшей мере один горючий полимерный материал из группы, включающей полиолефин, полиамид, поливинилхлорид и их производные. В качестве горючего реагента могут быть использованы также и металлические материалы, например, алюминий, магний, титан или их сплавы.

Фактически реакционная смесь заряда представляет собой высокоструктурированную смесь, равномерно снабжаемую кислородом и эффективно участвующую в горении или разложении, обеспечивающую интенсивное образование газов. Горючий реагент может быть использован, например, в виде порошка, гранул, трубок, лент, в том числе гофрированных, пористых губчатых тел с открытой пористостью и других форм, максимально обеспечивающих контакт с целевым реагентом. Для горючего реагента может быть использовано как первичное, так и вторичное сырье.

Процесс изготовления заряда достаточно прост и состоит в смешении реагентов в необходимой пропорции при нормальных условиях на оборудовании, обычно используемом для таких целей, например, в смесителе. Использование сухих порошкообразных и структурированных реагентов значительно упрощает процесс изготовления заряда и повышает его безопасность, так как при этом исключается возможность самовозгорания смеси и пролива достаточно активного жидкого реагента, что не может быть достигнуто при использовании жидких реагентов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Для изготовления заряда разложения 35 г (64% мас) порошка карбоната натрия (ГОСТ 4201-79) смешивали с 20 г (36% мас) гранулированного полиэтилена (ГОСТ 16338-85) с размерами гранул 1,5 мм в течение 2 мин в вибросмесителе. Готовую смесь использовали при добыче гранитного штучного камня в трубчатом корпусе (ампуле) с воспламенительной головкой с проводами для подачи к ней электроимпульса, ее размещали в шпуре с засыпкой каменной мелочью и песком, далее снаряд герметизировали от внешней среды пробкой (забойкой), после чего подачей электроимпульса на воспламенительную головку с запалом инициировали реакцию разложения, сопровождающуюся интенсивным газовыделением в бездетонационном режиме.

Пример 2. Для изготовления заряда горения 50 г (66% мас) порошка хлорноватокислого натрия (хлорат натрия технический ГОСТ P 12257-83) смешивали с 25 г (34% мас) трубчатых макроразмерных элементов горючего реагента из полипропилена (ГОСТ 26996-86) длиной 100 мм, диаметром 6 мм и с толщиной стенки 0,2 мм в течение 2 мин на вибростенде. Далее размещали, герметизировали заряд и инициировали реакцию горения с газовыделением в наклонно ориентированном шпуре гранитного камня аналогично примеру 1.

Заряды, изготовленные по описанной технологии, позволили в обоих приведенных примерах существенно упростить процесс их изготовления за счет повышения безопасности работ, упрощения процесса хранения и транспортирования как целевого реагента, так и зарядов в целом и использования более простого смесительного и расфасовочного оборудования. Кроме того, существенно повысилась универсальность применения зарядов за счет расширения возможности ориентации зарядов в шпурах и самих шпуров не только вертикально, но и наклонно и горизонтально. Необходимо заметить, что использование заявляемого заряда позволяет разрушить породу по линии забойки.

Использованные источники 1. Ржевский Р.В. Открытые горные работы. - М.Недра. 1985 с. 509.

2. Патент РФ N 2026987.

3. Заявка DE N 1906487, А 42 3/00.

Формула изобретения

1. Заряд для буровзрывных работ, содержащий горючий недетонирующий состав, включающий целевой и горючий реагенты, отличающийся тем, что горючий реагент выполнен в виде по меньшей мере одного макроразмерного элемента, а содержание целевого и горючего реагентов составляет, мас.%: Целевой реагент - 30 - 39 или 91 - 95 Горючий реагент - 5 - 9 или 61 - 70
2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что в качестве целевого реагента он содержит хлорноватокислый натрий.

3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что в качестве целевого реагента он содержит гидрокарбонат аммония.

4. Заряд по п.1, отличающийся тем, что в качестве целевого реагента он содержит карбонат натрия.

5. Заряд по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что в качестве горючего реагента он содержит макроразмерный элемент с размерами 1,0 - 200,0 мм.

6. Заряд по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что макроразмерный элемент выполнен из неметаллического полимерного материала.

7. Заряд по п.6, отличающийся тем, что в качестве неметаллического полимерного материала он содержит по меньшей мере один материал из группы, включающей полиолефин, полиамид, поливинилхлорид и их производные.

8. Заряд по п.7, отличающийся тем, что макроразмерный элемент выполнен в виде полого тонкостенного стержня или трубы.

9. Заряд по п.7, отличающийся тем, что макроразмерный элемент выполнен в виде цилиндрического стакана.

10. Заряд по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что макроразмерный элемент выполнен губчатым с открытой пористостью.

11. Заряд по п.7, отличающийся тем, что макроразмерный элемент выполнен в виде ленты, в том числе гофрированной.

12. Заряд по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве горючего реагента он содержит по меньшей мере один металл из группы, включающей титан и его сплавы с алюминием и магнием.