ШАШКА-ДЕТОНАТОР ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Полезная модель относится к взрывателям ударного действия, в частности к шашкам-детонаторам для промышленного применения (зарядам), в том числе предназначена к использованию в системе неэлектрического инициирования СИНВ, "Эделин", Нонель", а также от электродетонаторов, детонирующих шнуров, капсюлей-детонаторов. Применяется для надежного и безопасного инициирования скважинных и других зарядов малочувствительных промышленных взрывчатых веществ (ВВ), в том числе водосодержащих ВВ, при взрывных работах на земной поверхности при температурах от минус 50 до плюс 50°С.
Известны [1, лист 2] прессованные гидроизолированные тротиловые шашки-детонаторы с центральным каналом Т-400Г для взрывания в скважинах любой обводненности, в том числе и с проточной водой, со сроком нахождения зарядов в воде до 6 суток.
В связи с широкомасштабным внедрением в технологию буро-взрывных работ неэлектрических систем инициирования (НЭСИ) назрела необходимость в разработке универсальных шашек-детонаторов.
Испытания универсальной шашки-детонатора для промышленного взрывания ТГФ-850Э показали их надежную восприимчивость, как к детонирующим шнурам, так и от НЭСИ в скважинах любой обводненности.
Шашка-детонатор для промышленного взрывания, содержащая сквозной канал и изготовленная методом заливки из смесевого ВВ, включающего тротил, дополнительно снабжена гнездом диаметром 8-9 мм и глубиной 95-120 мм от торца шашки, межосевое расстояние между каналом и гнездом составляет 20-60 мм, а входные отверстия канала и гнезда соединены выемкой глубиной 6-30 мм; выемка разделена в нижней части скругленной перемычкой; ось сквозного канала совпадает с осью шашки, свидетельство на полезную модель №3642, 27.12.95 [2]. Однако опыт использования шашек-детонаторов ТГФ-850Э на предприятиях Крайнего Севера выявил их повышенную хрупкость из-за большого перепада температур. Указанный недостаток проявился в нарушении целостности шашки-детонатора при эксплуатации с горячельющимися ВВ в зимний условиях [3].
Наиболее близкой полезной моделью того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является шашка-детонатор ТГФ-850П для промышленного взрывания, содержащая сквозной канал и гнездо, входные отверстия которых соединены выемкой, изготовленная методом заливки из смесевого взрывчатого материала известного состава, и снабженная оболочкой из полимерного материала; оболочка имеет скругленные внутрь кромки, заходящие за торцевые части изделия и имеет два кольцевых выступа на цилиндрической поверхности; шашка-детонатор с нижнего торца защищена диском из плотной бумаги или картона; толщина полимерного материала оболочки 0,5-3,0 мм; шашка-детонатор изготовлена из смеси, содержащей тротила 45-55 мас.% и флегматизированного гексогена 55-45 мас.%; при этом согласно рисунку диаметр диска (с торца, где выполнено только отверстие сквозного канала) больше отверстия оболочки, свидетельство на полезную модель RU №12238, 03.06.1999 [4], которая принята за прототип.
Шашка-детонатор, содержащая оболочку из полимерного материала, во время опускания ее в скважину не растрескивается.
Полимерная оболочка снижает температурное воздействие горячего скважинного заряда на взрывчатый материал шашки, препятствуя ее растрескиванию и выплавлению.
Однако цена шашек-детонаторов на рынке высокая. Для обеспечения конкурентоспособности шашек-детонаторов для промышленного применения необходимо повысить их эффективность действия.
Поставленная цель достигается следующим образом.
Предлагается шашка-детонатор для промышленного применения (заряд), содержащая взрывчатый материал, выполненный со сквозным каналом и гнездом, входные отверстия которых соединены выемкой, оболочку из полимерного материала, имеющая скругленные внутрь кромки, заходящие на торцевые части изделия, и диск с торца, где выполнено только отверстие сквозного канала, взрывчатый материал которой содержит флегматизированный гексоген или гексоген, или ТЭН, или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:
флегматизированный гексоген или гексоген,
или ТЭН, или их смеси
40-72
тротил
остальное до 100
- и диск с торца, где выполнено только отверстие сквозного канала, изготовлен из полимерного материала с отверстием, совпадающим с отверстием канала, и размещен по отношению к оболочке со скругленными кромками с зазором, равным 0,1-4,0 мм.
Взрывчатый материал содержит флегматизированный гексоген или гексоген, или ТЭН, или их смеси с размерами частиц не более 0,40 мм.
Взрывчатый материал содержит флегматизированный гексоген или гексоген, или ТЭН, или их смеси с дополнительной фракцией - размерами частиц менее 0,1 мм не менее 10 мас.%.
Шашка-детонатор с торца, где имеется выемка, снабжена кругом из полимерного материала, который сопряжен со скругленными внутрь кромками оболочки и выполнен с прорезью, контур которой совпадает с контуром выемки.
В шашке-детонаторе в качестве полимерного материала используют полиэтилен или вторичный полиэтилен, или их смеси, или полипропилен.
Предлагаемая шашка-детонатор обеспечивает повышенную эффективность действия взрыва за счет большого содержания высокоэнергетических компонентов (флегматизированного гексогена или гексогена, или ТЭНа, или их смесей) и путем исключения попадания воздуха под диск, размещая его с зазором по отношению к оболочке со скругленными кромками.
Шашка-детонатор для промышленного применения (заряд) (см. рис. Фиг.1) содержит взрывчатый материал 1, выполненный со сквозным каналом 2 и гнездом 3, входные отверстия которых соединены выемкой 4, оболочку 5 из полимерного материала, имеющая скругленные внутрь кромки 6 и 7, заходящие на торцевые части изделия, и диск 8, где выполнено только отверстие сквозного канала 2, изготовленный из полимерного материала с отверстием, совпадающим с отверстием канала 2, и размещенный по отношению к оболочке 5 со скругленными кромками 6 с зазором, равным 0,1-4,0 мм.
Взрывчатый материал (см. рис. Фиг.2) содержит флегматизированный гексоген или гексоген, или ТЭН, или их смеси 9 в количестве 40-72 мас.% и тротил 10 - остальное до 100 мас.%.
Взрывчатый материал содержит флегматизированный гексоген или гексоген, или ТЭН, или их смеси с размерами частиц 9 не более 0,40 мм.
Взрывчатый материал содержит флегматизированный гексоген или гексоген, или ТЭН с дополнительной фракцией - размерами частиц 9 менее 0,1 мм не менее 10 мас.%. Шашка-детонатор с торца, где имеется выемка 4, снабжена кругом 11 из полимерного материала, который сопряжен со скругленными внутрь кромками 7 оболочки 5 и выполнен с прорезью, контур 12 которой совпадает с контуром выемки 4.
Круг 11 может быть выполнен монолитно с закругленными кромками 7 оболочки 5.
В шашке-детонаторе в качестве полимерного материала используют полиэтилен или вторичный полиэтилен, или их смеси, или полипропилен.
Толщина оболочки 5, диска 8 и круга 11 шашки-детонатора изменяется в пределах 0,4-2,0 мм. Во взрывчатом материале 1 используют до 21% взрывчатого материала шашек, забракованных в процессе производственного контроля по внешнему виду, размерам, составу и плотности. Зазор между диском 8 и оболочкой 5 со скругленными кромками 6 исключает образование воздушных пузырей (способствует не уменьшению массы шашки-детонатора) и обеспечивает погружение диска 8 в плав взрывчатого материала 1.
Уменьшение содержания высокоэнергетических компонентов (флегматизированного гексогена или гексогена, или ТЭНа, или их смесей) во взрывчатом материале менее 40 мас.% приводят к снижению эффективности действия взрыва, увеличение содержания высокоэнергетических компонентов более 72 мас.% приводят к значительному повышению цены предлагаемой шашки-детонатора.
Зазор между диском и оболочкой со скругленными кромками менее 0,1 мм затрудняет выход воздуха во время погружения диска в плав, увеличение указанного зазора более 4,0 мм снижает безопасность применения шашки-детонатора, так как значительно увеличивает площадь взрывчатого материала, незакрытого диском.
Известен состав литого взрывчатого вещества (материала), патент RU №2270181, 03.08.2004 [5], который содержит гексоген или флегматизированный гексоген и ТЭН с размерами частицы не более 0,5 мм (средний размер частиц равен 0,5/2=0,25 мм).
В предлагаемой шашке-детонаторе для промышленного применения (заряде) взрывчатый материал содержит флегматизированный гексоген или гексоген, или ТЭН, или их смеси с размерами частиц 9 не более 0,40 мм. В этом случае средний размер частиц равен 0,4/2=0,20 мм.
Следовательно, средний размер частиц у предлагаемой шашки-детонатора меньше в 0,25/0,20=1,25 раза, чем у известного состава. Частицы меньшего размера осаждаются в расплаве тротила с меньшей скоростью, что приводит к получению более однородного по компонентному составу взрывчатого материала во время его охлаждения и затвердевания.
Шашка-детонатор с более однородным компонентным составом имеет большую эффективность действия взрыва.
Для уменьшения размера частиц флегматизированного гексогена или гексогена, или ТЭНа, или их смеси они содержат дополнительную фракцию - размеры частиц менее 0,1 мм не менее 10 мас.%.
С дополнительной фракцией средний размер частиц определяется по следующему уравнению
Следовательно, средний размер частиц с дополнительной фракцией меньше в 0,20/0,19=1,05 раза, чем средний размер частиц без дополнительной фракции.
Эффективность действия взрыва шашек-детонаторов определяли по среднему диаметру отверстий в стальной пластине толщиной 16 мм, образующихся после взрыва шашек-детонаторов. Масса шашек-детонаторов равнялась 850 г, диаметр 81,5 мм.
Шашки-детонаторы выдерживали в воде под давлением 0,2 МПа в течение 48 часов. Выдержанную в воде шашку-детонатор устанавливали вертикально на горизонтальной стальной пластине гнездом под детонатор в верхней ее части. Пластина изготавливалась из стали Ст.3. Инициирование шашки-детонатора осуществляли электродетонатором ЭД-ЗН. Электродетонатор вводился в гнездо до упора.
Результаты испытаний приведены в таблице. Из таблицы «Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва шашек-детонаторов», видно, что эффективность действия взрыва прототипа, определенная по среднему диаметру пробитого отверстия в стальной пластине, изменяется от 51 до 63 мм, а у предлагаемой шашки-детонатора - больше и изменяется от 64 до 80 мм, что показывает на преимущества предлагаемой шашки-детонатора по сравнению с прототипом.
В зависимости от требований потребителя шашки-детонаторы для промышленного применения могут изготавливаться различной массы от 100 г до 3000 г.
ТаблицаСравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва шашек-детонаторов
Наименование
Состав, мас.%
Зазор между диском и оболочкой, мм
Эффективность действия (средний диаметр пробитого отверстия), мм
флегатизированный гексоген
гексоген
ТЭН
тротил
Прототип*
45
-
-
55
0
51
55
-
-
45
0
63
Предлагаемая шашка-детонатор
40**
-
-
60
4,0
64
20
20
-
60
3,5
65
40***
-
-
60
3,0
65
-
40**
-
60
2,7
67
-
40***
-
60
2,4
68
20
25
-
55
2,2
68
-
-
40**
60
2,0
69
-
-
40***
60
1,8
70
15
20
15
50
1,6
66
20
15
15
50
1,4
66
-
30
20**
50
1,2
74
-
15
35
50
1,0
75
35**
-
20
45
0,9
76
10
10
40
40
0,8
78
-
-
50***
50
0,7
77
72
-
-
28
0,6
74
10
62
-
28
0,5
75
-
72
-
28
0.4
76
15
42
15
28
0,3
78
-
22
50
28
0,2
79
-
-
72
28
0,1
80
* - размер частиц не более 0,5 мм;
** - размер частиц не более 0,4 мм;
*** - размер частиц не более 0,4 мм с дополнительной фракцией - размер частиц менее 0,1 мм не менее 10 мас.% (10 мас.%).
Источники информации
1. Шашки-детонаторы для промышленных взрывных работ. Технические условия. ОСТ 84-411-80.
2. Свидетельство на полезную модель RU №3642, 27.12.1995.
3. Новые системы инициирования скважинных зарядов снаряжаемых механизированным способом. Опыт и проблемы. / М.И.Феодоритов и др. // Взрывное дело №92/49 / М.: МВК по взрывному делу при Акад. Горн. Наук, 1999. - с.138-140.
4. Свидетельство на полезную модель RU №12238, 03.06.1999.
5. Патент RU №2270181, 03.08.2004.