СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ ЭМУЛЬСИОННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ СОСТАВОВ
CHARGING METHOD OF EMULSION EXPLOSIVE COMPOUNDS

Предлагаемое изобретение относится к способам заряжания эмульсионных взрывчатых составов, применяемых в горных видах взрывных работ.
В настоящее время разработаны эмульсионные составы различного вида и областей применения, в том числе для подземных взрывных работ. Общими признаками всех ЭВВ и способов их получения являются приготовление при повышенной температуре и механическом перемешивании водной фазы из раствора солей-окислителей и горючей углеводородной фазы, содержащей добавку поверхностно-активного вещества, называемого эмульгатором, в виде индивидуального вещества или сложного состава из нескольких компонентов. Полученную в результате этой процедуры массу называют «матричной эмульсией», предполагая возможность добавления других ингредиентов, например таких, как водный раствор химических реагентов для сенсибилизации газонасыщением, или твердые пористые частицы микросфер, или энергетическое горючее из металлических порошков и(или) гранулы аммиачной селитры. Все компоненты преимущественно добавляют в процессе заряжания специальными смесительно-зарядными машинами. В качестве примеров указанных ЭВВ можно привести патенты РФ №2123488, №1783759. Данные ЭВВ, изготавливаемые в смесительно-зарядных машинах на заряжаемых блоках карьеров, обычно сенсибилизируют водным раствором нитрита натрия концентрацией 5÷30%, диспергируя его с помощью статических или динамических миксеров, смонтированных вместе с другими агрегатами на шасси зарядных машин. При этом в процессе заряжания необходимо транспортировать ЭВВ на относительно большие расстояния (несколько десятков метров) до скважин или шпуров по зарядному шлангу, диаметр которого составляет до 25 мм. Естественно, что в шланге из-за высокой вязкости ЭВВ развивается высокое давление, которое может привести к разрыву зарядного шланга с травматическими последствиями для обслуживающего персонала. Часто, чтобы снизить давление в зарядных шлангах, через специальные устройства подают воду. Однако для некоторых видов смесевых ЭВВ и особенно с гранулами эти меры оказываются недостаточными. Например, известно устройство для заряжания по патенту РФ 2312301 и устройство для приготовления и заряжания скважин смесевым эмульсионным взрывчатым веществом по патенту 2163344, в которых снижают внутреннее сопротивление в шланге путем подачи под давлением чистой воды в кольцевой струе между стенкой зарядного шланга и потоком эмульсионного состава.
Однако при заряжании происходит частичное смешение потока ЭВВ и воды, за счет чего по мере продвижения по шлангу сопротивление возрастает и, как следствие, растет давление в нем, что может привести к его разрыву.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ заряжания скважин эмульсионными взрывчатыми веществами по патенту РФ 1457501, где смешивание компонентов смеси ЭВВ происходит после выхода из насоса непосредственно перед зарядной магистралью в смесителе и осуществляется путем деления потока ВВ на множество струй штырями по винтовой линии и вода отдельно подается через кольцо в зарядный шланг.
Технической задачей предлагаемого решения является совершенствование способа заряжания ЭВВ нагнетанием по зарядным шлангам, заключающегося в том, что применяется прием снижения межфазного поверхностного натяжения между ЭВВ и стенкой зарядного шланга, что значительно уменьшает давление при заряжании.
Реализация указанной задачи достигается тем, что в воду в смесительно-зарядной машине, которая подается в зарядный шланг, вводится поверхностно-активное вещество. Известно, что наибольшее влияние на формирование гидрофильной поверхности любого трубопровода оказывают только водорастворимые ПАВ. Влияние ПАВ на избирательное смачивание исследовалось на веществах, получивших наиболее широкое распространение в промышленности. Из анионоактивных ПАВ исследовались: алкилбензол-сульфонаты - сульфонол НП-1 и сульфонол НП-3, алкилсульфаты вторичных спиртов, содержащие 32% активного вещества, динатриевая соль алкенилсульфоянтарной кислоты (ДНС). У отобранных реагентов определялись поверхностное натяжение водного раствора на границе эмульсия и зарядный шланг. Поверхностная активность вещества определяется его химическим строением и его агрегатным состоянием в растворе. Так, например, известно, что ПАВ, у которых углеводородные радикалы имеют разветвленное строение, являются лучшими смачивателями, представителем которых является алкиларил-сульфонат на основе тетрамера пропилена (сульфонол НП-1). Величина кинетического смачивания, характеризующая скорость адсорбции ПАВ на границе раздела фаз, определяется по времени нагружения стандартной навески гидрофобного угольного порошка с поверхности раствора ПАВ в объем жидкости. Чем ниже значение кинетического смачивания, тем выше скорость адсорбции ПАВ на границе разделе фаз и тем большей поверхностной активностью обладает реагент. Наибольшей поверхностной активностью обладают водные растворы блок-сополимеров окиси этилена и пропилена (дисолван, проксанол, проксамин), сульфонолы и алкилсульфаты вторичных спиртов (пентапав). Из исследованных ПАВ наилучшие показатели получены были при введении в воду сульфонола (ТУ 6-01-1612839-90) и пентапава-430 (ТУ 2481-019-40245042-01).
Сравнительные результаты оценки влияния количества добавок ПАВ в воду на давление в зарядном шланге по прототипу и предлагаемому изобретению представлены в таблице.
Количество добавки в воду, %
Длина зарядного шланга, м
Давление при зарядке, атм
Без добавки ПАВ
10
4,1
20
8,2
30
14,6
50
разрыв
Сульфонол
0,01
10
3,4
НП-1
0,01
20
6,9
0,01
30
12,1
0,01
50
Разрыв
0,05
10
2,5
0,05
20
5,6
0,05
30
9,4
0,05
50
14,3
0,1
10
1,9
0,1
20
4,2
0,1
30
7,6
0,1
50
10,1
0,2
10
1,8
0,2
20
4,3
0,2
30
6,8
0,2
50
9,7
Пентапав-430
0,01
10
3,2
0,01
20
6,5
0,01
30
11,3
0,01
50
Разрыв
0,05
10
2,2
0,05
20
5,1
0,05
30
8,6
0,05
50
13,5
0,1
10
1,6
0,1
20
3,9
0,1
30
7,6
0,1
50
9,2
0,2
10
1,4
0,2
20
3,8
0,2
30
6,9
0,2
50
9,1
Предлагаемый способ заряжания обеспечивает эксплуатационные характеристики ЭВВ на уровне способа-прототипа, но значительно снижает давление в зарядном шланге. Из данных таблицы следует, что применение ПАВ типа сульфонола и пентапава позволяет снизить давление при заряжании эмульсионных составов и исключить разрыв зарядного шланга. Количество ПАВ должно находиться в пределах 0,05-0,1%.