ЭМУЛЬСИОННЫЙ ПАТРОН-ДЕТОНАТОР

Полезная модель относится к устройствам, применяемым для инициирования зарядов при ведении взрывных работ горного характера. Для этих целей известен ряд устройств. Например, патроны из аммонита 6ЖВ диаметром 32 мм в бумажной влагоизолированной оболочке и патроны диаметром 90 мм в полиэтиленовой оболочке.
Известен также ряд шашек-детонаторов из индивидуальных (тротил) или смесевых взрывчатых составов (тротил/гексоген, тротил/тэн, смеси из утилизируемых боеприпасов, порохов и т.п.)
Выполняя основную техническую задачу надежного инициирования скважинных зарядов различного вида, перечисленные устройства имеют и существенные недостатки. Так, аммонит 6ЖВ недостаточно водоустойчив, различные виды шашек-детонаторов содержат вещества повышенной опасности с точки зрения механического воздействия и токсикологических свойств. Кроме того, стоимость их достаточно высока и большинство из них не могут применяться в подземных горных выработках, поскольку при взрыве выделяют значительный объем токсичных газов (см. например ГОСТ 21984-76, ОСТ 84-411-80, патентная заявка 2006108707/03 и др.).
Известен также «патрон для промышленного применения» (RU 78265), который «содержит взрывчатый материал», заключённый в полимерную гильзу с крышками, имеющими углубления, и отличающийся тем, что крышки выполнены в виде пробок, имеющих на цилиндрической поверхности кольцевые выступы, а взрывчатый состав, заключённый в гильзу, имеет критический диаметр детонации меньше диаметра гильзы и содержит компоненты в массовых соотношениях, раскрытых в зависимых пунктах формулы.
Возможность применения указанного патрона в качестве детонатора шпуровых или скважинных зарядов из описания патента не следует, а диаметр патрона, ограниченный размером 32-45 мм, не рационален для применения в качестве инициатора детонации скважинных зарядов, диаметр которых может составлять 250 мм и более.
Кроме того, отсутствуют данные о восприимчивости патрона к инициированию при отрицательных температурах.
2
В то же время, известен «промежуточный детонатор из эмульсионного взрывчатого состава» по патенту на полезную модель №93963, который характеризуется тем, что содержит в полимерной оболочке водоустойчивый эмульсионный взрывчатый состав, кислородный баланс которого минус 5%. Инициируют его детонирующим шнуром, не менее четырех витков которого наматывают по боковой поверхности полимерной оболочки с закреплением полимерной стяжкой с самофиксацией. Эмульсионный состав, входящий в указанный промежуточный детонатор, отличает низкая чувствительность к удару (частость взрывов 0%), а водоустойчивость гарантирует способность детонировать после нахождения в воде до 10 суток под избыточным давлением 2 кгс/см.
Этот промежуточный детонатор по области применения и составным частям является наиболее близким аналогом заявляемого устройства.
Тем не менее, он имеет некоторые технические недостатки, уменьшающие возможность его эффективного применения. Прежде всего это возможность инициирования только детонирующим шнуром. В технологии взрывных работ настоящего времени все более широко применяют неэлектрические системы инициирования. Следовательно, требуется, чтобы устройство допускало возможность применения этой системы. В материалах патента данные о возможности применения неэлектрических систем и промышленных электродетонаторов отсутствуют.
2
Другой недостаток обусловлен тем, что применять его можно только для скважин глубиной до 20 м, поскольку он выдерживает давление 2 кгс/см, в то время как применяют скважины глубиной и более 20 м.
Наконец, в материалах описания нет сведений о способности его детонировать при отрицательных температурах.
Таким образом, техническая задача заявляемой полезной модели заключается в совершенствовании конструкции промежуточных детонаторов из эмульсионных взрывчатых составов за счет повышения восприимчивости к инициированию первичными средствами в эксплуатационном интервале температур (минус 50°C ÷ плюс 50°C), увеличения длительности пребывания в воде под более высоким внешним давлением, при сохранении основных конструкционно-технологических характеристик известного промежуточного детонатора.
2
Технический результат достигается применением в качестве оболочки для помещения эмульсионного взрывчатого состав полимерного (например, полиэтиленового) сварного рукава диаметром 90-120 мм или иного диаметра в зависимости от диаметра скважин, толщиной120-200 мкм с температурным интервалом эксплуатации от минус 60 до плюс 80°C и модулем упругости при растяжении, 1500-300 кгс/см, а также более эффективной системой инициирования при отрицательной температуре путем дополнения капсюля-детонатора неэлектрической системы инициирования витками из детонирующего шнура; при этом торцы полимерного рукава герметизируют скрепками-«клипсами» из проволоки.
В таблице приведены результаты сравнительных испытаний заявляемого патрона-детонатора и ближайшего аналога по патенту RU 93963.
Наименование характеристик
Результат испытаний
Ближайший аналог
Заявляемое устройство
Восприимчивость к инициированию:
- капсюль-детонатор неэлектрической системы
отказ
детонация
- электродетонатор №8
отказ
детонация
- детонирующий шнур при количестве витков:
3
отказ
детонация
4
детонация
детонация
5
детонация
детонация
- после выдержки в воде в течение 10 суток под давлением, кгс/см<sup>2</sup>:                        2,0                        3,0
детонацияотказ
детонациядетонация
- от электродетонатора №8 и детонирующего шнура в 6 витков при температуре,°C:                минус 50°C                плюс 50°C
отказдетонация
детонациядетонация
2
Сравнительные испытания показали, что в заявляемом решении реализованы поставленные цели: патрон-детонаторы восприимчив к импульсу к импульсу капсюля-детонатора неэлектрической системы, электродетонатора №8, детонирующего шнура в 3 витка и после выдержки в воде под давлением 3 кгс/см в течении 15 суток при инициировании электродетонатором №8 в отличие от аналога по патенту RU 93963.
Свойство патрона-детонатора выдерживать более высокое давление в течение 15 суток по сравнению с аналогом обусловлено применением полимерной оболочки с высокими характеристиками по температурному интервалу эксплуатации и модулю упругости при растяжении.
Размеры патрона-детонатора (диаметр 90-120 мм) позволяют эффективно применять его как в подземных выработках в скважинах диаметром 105 мм, так и на открытых работах в широком диапазоне диаметров применяемых скважин.
Возможные варианты схем монтажа патрона-детонатора и средств инициирования представлены на рисунках (фигурах) 1-3:
1 - отражает один из возможных вариантов монтажа при инициировании детонирующим шнуром,
2 - монтаж при инициировании неэлектрической системой инициирования,
3 - иллюстрирует одну из возможных  схем, рекомендуемых для применения при температуре минус 50°C: импульс капсюля-детонатора неэлектрической системы инициирования усиливают витками детонирующего шнура.