ЗАРЯД ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Полезная модель относится к зарядам литым для промышленного применения, в том числе предназначена к использованию для сейсмических и других геофизических работах, при температуре от минус 50°С до плюс 50°С. Заряды могут применяться для ведения взрывных работ при инициировании от электродетонаторов типа ЭД-8, ЭДС, ЭДПР, ЭДКЗ и других средств взрывания, подобных им по инициирующей способности, разрешенных Ростехнадзором России.
Известны прессованные гидроизолированные тротиловые шашки (заряды) с центральным каналом [ОСТ 84-1367-76], используемые в качестве взрывчатых материалов (ВМ) при сейсмических и других видах геофизических работ на земной поверхности, а так же в качестве промежуточных детонаторов при проведении открытых взрывных работ горного и негорного характера.
Известна тротило-гексогеновая шашка ТГФ - 850Э, содержащая сквозной канал и гнездо, входные отверстия которых соединены выемкой [Свидетельство на полезную модель (ПМ) RU №3642 от 27.12.95].
Для увеличения сферы применения известна шашка-детонатор ТГФ - 850П, содержащая сквозной канал и гнездо, входные отверстия которых соединены выемкой, изготовленная методом заливки смесевого взрывчатого материала в оболочку из полимерного материала, имеющая скругленные внутрь кромки, заходящие за торцевые части изделия и два кольцевых выступа на цилиндрической поверхности [Свидетельство на ПМ RU №12238 от 03.06.99].
Наиболее близкой полезной моделью (прототипом) того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является заряд литой в полимерном корпусе для промышленного взрывания, содержащий взрывчатый материал, имеющий гнездо, и включающий корпус с днищем, на котором расположено ушко с отверстием для крепления заряда, и отверстием на корпусе для прохождения взрывной магистрали, которое расположено с противоположной стороны от днища корпуса, и крышку, погруженную в корпус, имеющий с двух сторон резьбы с шагом 6 мм и количеством витков от 4 до 7 каждая для завинчивания зарядов друг с другом до получения необходимой общей массы взрывчатого материала, при этом заряд содержит в качестве взрывчатого материала гексолит, содержащий гексоген в количестве 45-75 мас.%, остальное - тротил до 100 мас.% [Патент на ПМ «ЗАРЯД ЛИТОЙ» RU №129622 от 19.11.2012].
Широко известно, что сейсморазведка используется для определения контуров месторождений природного газа и нефти. Для этого необходимо в некотором объеме среды создать взрывное воздействие. Однако воздействие должно быть высокой энергией, чтобы обеспечить возможность приема волн, отраженных или преломленных от глубоких границ. Кроме этого необходимо учесть экономичность сейсморазведки. Сейсморазведка в настоящее время проводится в основном в труднодоступных районах Сибири и Дальнем Востоке. В этом случае заряды для сейсморазведки доставляются на машинах только по зимнику и с помощью вертолетов, что приводит к значительным транспортным расходам.
Поэтому существенным недостатком прототипа является незначительная энергия взрыва (теплота взрыва) тротила и гексогена, которые входят в его состав, что приводит к неэкономичному применению.
Технической задачей настоящего предложения является создание такого заряда, состав которого содержит высокоэффективный компонент, увеличивающий теплоту взрыва предлагаемой полезной модели по сравнению с прототипом, и обеспечивающий экономичность его применения (снижения транспортных расходов).
В предлагаемой полезной модели заряд для промышленного применения в полимерном корпусе, содержащий взрывчатый материал, включающий тротил, резьбы, расположенные с двух сторон, отверстия в резьбе, которые выполнены в нижней части корпуса, полимерный внутренний диск, находящийся в нижней части заряда над нижней резьбой, сопряженный с корпусом заряда с помощью замка и монолитно сопряженный с полимерной оболочкой гнезда, размещенной на внутреннем диске, содержит во взрывчатом материале ТЭН (пентаэритриттетранитрат) в количестве, мас.%: от 8 до 75, и заряд дополнительно снабжен внешним диском, который установлен с торца верхней части заряда и контактирует с взрывчатым материалом.
Размер (диаметр) частиц ТЭНа не более 1,42 мм, внутренний диск имеет локальные мембраны толщиной, мм: от 0,25 до 0,55 - и внешний диск выполнен из бумаги, картона или полимерного материала, толщиной, мм: от 0,05 до 2.
Внешний диск, выполненный из полимерного материала, установленный с торца верхней части заряда и контактирующий с взрывчатым материалом, сопряжен монолитно с полимерной перфорированной пластиной, установленной перпендикулярно к внутренней поверхности внешнего диска и погруженной во взрывчатый материал.
Предлагаемый заряд в качестве тротила содержит литой тротил или смесь литого тротила с полидисперсной тротиловой твердой фазой в виде кусков, гранул, чешуек или их смесей размером (диаметром) не более 18 мм в количестве, мас.% в смеси с литым тротилом: от 7 до 45, остальное литой тротил до 100 мас.%.
Оболочка гнезда выполнена в виде усеченного конуса.
Толщина корпуса равна, мм: от 0,5 до 1,6; внутренний диаметр гнезда имеет размер, мм: от 7,7 до 9,5 и глубину от 70 до 85.
Взрывчатый материал дополнительно содержит пара-мононитротолуол в количестве, мас.%: от 0,1 до 1,4, сверх 100; или содержат, мас.%: от 0,25 до 2,1, сверх 100 - смесь мононитротолуолов или смесь мононитротолуолов с динитротолуолами, содержащих пара-мононитротолуол более 39 мас.%.
Теплота взрыва тротила равна 1000 ккал/кг (4187 кДж/кг) [Орлова Е.Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. Изд. второе, перераб. и доп. Л., «Химия», 1973, с. 681. Приложение 20, снизу 5 строчка], гексогена составляет 1300 ккал/кг (5443 кДж/кг) [Там же, снизу 1 строчка].
В предлагаемой ПМ по сравнению с прототипом заменяется гексоген и частично тротил на ТЭН с большей теплотой взрыва, которая равна 1400 ккал/кг (5862 кДж/кг) [Там же, снизу 2 строчка].
Следовательно, теплота взрыва ТЭНа, содержащая в предложенной полезной модели, больше теплоты взрыва тротила на 5862-4177=1685 кДж/кг и гексогена на 5862-5420=442 кДж/кг.
Предлагаемая ПМ поясняется рисунками: Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4.
Заряд для промышленного применения в полимерном корпусе 1, Фиг. 1, содержит взрывчатый материал 2, включающий тротил, резьбы 5 и 9, расположенные с двух сторон, отверстия 8 в резьбе 9, которые выполнены в нижней части корпуса 1, полимерный внутренний диск 13, находящийся в нижней части заряда над нижней резьбой 9, сопряженный с корпусом 1 заряда с помощью замка А и монолитно сопряженный с полимерной оболочкой 4 гнезда 3, размещенной на внутреннем диске 13. При этом взрывчатый материал 2 содержит ТЭН 15, Фиг. 3, в количестве, мас.%: от 8 до 75, и заряд дополнительно снабжен внешним диском 6, Фиг. 1, который установлен с торца в верхней части заряда и контактирует с взрывчатым материалом 2. Замок А, Фиг. 2, выполнен из выступа 11, ободка 12 внутреннего диска 13, сопряженного с корпусом 1, имеющего прерывистые ребра 10. Выступ 11, ободок 12 и внутренний диск 13 исполнены монолитно.
1
Размер (диаметр) частиц ТЭНа 15, Фиг. 3, не более 1,42 мм, внутренний диск 13, Фиг. 4, имеет локальные мембраны 14 толщиной h, мм: от 0,25 до 0,55 и внешний диск 6, Фиг. 1, выполнен из бумаги, картона или полимерного материала, толщиной δ мм: от 0,05 до 2.
Внешний диск 6, выполненный из полимерного материала, установленный с торца верхней части заряда и контактирующий с взрывчатым материалом 2, сопряжен монолитно с полимерной перфорированной пластиной 7, установленной перпендикулярно внутренней поверхности внешнего диска 6 и погруженной во взрывчатый материал 2.
Заряд в качестве тротила содержит литой тротил 16, Фиг. 3, или смесь литого тротила 16 с полидисперсной тротиловой твердой фазой в виде кусков 17, гранул 18, чешуек 19 или их смесей размером (диаметром) не более 18 мм в количестве, мас.% в смеси с литым тротилом: от 7 до 45, остальное литой тротил до 100 мас.%.
Оболочка 4 гнезда 3 выполнена в виде усеченного конуса.
3
1
2
2
Толщина δ корпуса 1, Фиг. 1, заряда равна, мм: от 0,5 до 1,6; диаметр D отверстия 8 для прохождения взрывной магистрали равен, мм: от 8,0 до 12,5 мм; внутренний диаметр d гнезда 3 для детонатора имеет размер, мм: от 7,7 до 9,5 и глубину L от 70 до 85; перфорированная пластина 7 имеет диаметр d отверстия, мм: от 5 до 7 - и толщину δ от 1 до 2.
Взрывчатый материал 2 дополнительно содержит пара-мононитротолуол (пара-МНТ) в количестве, мас.%: от 0,1 до 1,4, сверх 100; или содержит, мас.%: от 0,25 до 2,1, сверх 100 - смесь мононитротолуолов (МНТ) или смесь мононитротолуолов с динитротолуолами, содержащих пара-МНТ более 39 мас.%.
При количестве ТЭНа 15, Фиг. 3, менее 8 мас.% наблюдаются отказы взрыва заряда, а при количестве ТЭНа более 75 мас.% увеличивается сложность заполнения взрывчатым материалом 2, Фиг. 1, корпуса 1 заряда. В случае если заряд погружается в скважину с водой, то внешний диск 6, закрывая взрывчатый материал 2, исключает его флегматизацию водой (сохраняет взрывчатые характеристики материала 2).
1
Если частицы ТЭНа 15, Фиг. 3, имеют размер более 1,42 мм, то во время охлаждения и затвердевания литого тротила происходит их расслаивание и импульс от взрыва рассматриваемого заряда передается к следующему с меньшей величиной. Внутренний диск 13, Фиг. 4, выполнен с мембранами (утонениями) 14 толщиной h, мм: от 0,25 до 0,55 - для уменьшения потерь энергии взрыва при прохождении детонационной волны через диск 13. Внешний диск 6, Фиг. 1, выполнен также с небольшой толщиной δ, мм: от 0,05 до 2, для уменьшения потерь энергии взрыва при прохождении детонационной волны через диск 6.
2
Внешний диск 6, Фиг. 1, выполненный из полимерного материала, установленный с торца верхней части заряда и контактирующий с взрывчатым материалом 2, сопряжен монолитно с полимерной перфорированной пластиной 7, установленной перпендикулярно внутренней поверхности внешнего диска 6 и погруженной во взрывчатый материал 2. Перфорированная пластина 7 надежно удерживает диск 6 на торце заряда за счет заполнения взрывчатым материалом 2 отверстия d перфорированной пластины 7, что гарантированно исключает флегматизацию взрывчатого материала 2 скважинной водой.
Содержание полидисперсной тротиловой твердой фазы в виде кусков 17, Фиг. 3, гранул 18, чешуек 19 или их смесей в смеси с литым тротилом 16 менее 7 мас.% существенно не влияет на время затвердевания литого тротила, а при - более 45 мас.% и размере тротиловой твердой фазы более 18 мм усложняет заполнение корпуса 1, Фиг. 1, взрывчатым материалом 2 заряда.
3
1
2
Толщина δ корпуса 1 менее 0,5 мм не обеспечивает прочностные характеристики его, а - более 1,6 мм приводит к дополнительному расходу полимерного материала. Внутренний диаметр d гнезда 3 менее 7,7 мм не позволяет поместить электродетонатор внутрь его, а более 9,5 мм применять нельзя, так как будет большое расстояние между активной поверхностью электродетонатора и поверхностью взрывчатого материала 2, прилегающего к оболочке 4 гнезда 3. Глубина L гнезда 3, Фиг. 1, менее 70 мм уменьшает надежность передачи детонации от электродетонатора к взрывчатому материалу 2, а при более 85 мм усложняет изготовление гнезда 3. Если диаметр d отверстия перфорированной пластины 7 меньше 5 мм, то сила удержания внешнего диска 6 на торце заряда недостаточна, а если более 7 мм, то снижаются прочностные характеристики пластины 7.
Согласно техническому регламенту Таможенного союза [TP ТС 028/2012 «О безопасности взрывчатых веществ и изделий на их основе». Решение Евразийской экономической комиссии №57 от 20.07.2012. Статья 4 п. 1] изготавливаемые взрывчатые вещества должны маркироваться: а) с целью обнаружения их путем введения маркирующих веществ, обеспечивающих дистанционное обнаружение техническими или иными средствами. Содержание пара-МНТ (маркирующего вещества) в предлагаемом заряде связано с выполнением TP ТС 028/2012, направленного на борьбу с терроризмом.
Если основной взрывчатый материал 2, Фиг. 1, содержит пара-МНТ менее 0,1 мас.%, сверх 100 мас.%, (аналогично, если - содержит смесь МНТ менее 0,25 мас.%, сверх 100 мас.%, содержащего пара-МНТ более 39 мас.%), то сложно обеспечить дистанционное обнаружение взрывчатого материала 2 заряда, а если - более 1,4 мас.%, сверх 100 мас.%, (аналогично, если - содержит смесь МНТ или смесь МНТ с динитротолуолами более 2,1 мас.%, сверх 100 мас.%, содержащих пара-МНТ свыше 39 мас.%), то существенно возрастает себестоимость заряда.
Увеличение теплоты взрыва предлагаемой ПМ за счет замены 8 мас.% тротила ТЭНом будет равно (8/100)(5862-4187)=134 кДж/кг, соответственно - за счет замены 44 мас.% равно 737 кДж/кг. Замена 45 мас.% гексогена прототипа на ТЭН приводит к увеличению теплоты взрыва предлагаемой ПМ на (45/100)(5862-5443)=189 кДж/кг. Увеличение теплоты взрыва предлагаемой ПМ за счет замены у прототипа тротила, мас.%: 8, 14 и 44 и гексогена, мас.%: 45 и 75 - на ТЭН приведены в таблице «Увеличение теплоты взрыва предлагаемой полезной модели по сравнению с прототипом».
Из приведенной таблицы видно, что теплота взрыва предлагаемой ПМ, содержащей ТЭН, по сравнению с прототипом увеличивается от 134 кДж/кг до 737 кДж/кг, что решает поставленную техническую задачу настоящего предложения - создание такого заряда, который увеличивает теплоту взрыва предлагаемой полезной модели по сравнению с прототипом. При этом предлагаемый заряд является экономически выгодным для применения в сейсморазведке, так как чем больше теплота взрыва заряда, тем в меньших количествах (тоннах) необходимо доставлять его по зимникам и с помощью вертолетов в труднодоступные районы Сибири и Дальнего Востока (снижаются транспортные расходы).