ВОДОСОДЕРЖАЩИЙ ПОРОХОВОЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ
WATER-CONTAINING EXPLOSIVE POWDER

Изобретение относится к области водосодержащих промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) на основе гелеобразной матрицы, сенсибилизированной пироксилиновым порохом.
Водосодержащие пороховые ПВВ, разработка которых начата за рубежом в конце 50-х годов XX века, нашли широкое применение при проведении взрывных работ в промышленности, строительстве и в чрезвычайных ситуациях. Химический состав таких ПВВ разработан, исследован и описан в ряде работ и запатентован в России и других странах.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является водосодержащий пороховой взрывчатый заряд, включающий пироксилиновый порох или его смесь с баллиститным порохом, натриевую селитру, органическое горючее, полиакриламид, в качестве сшивающего агента - смесь бихромата калия и тиосульфата натрия, аммиачную селитру и воду, в котором в качестве сшивающего агента использован бихромат калия (патент РФ №2183209, C06B 25/26, 31/28, опубл. 10.06.2002 г.).
В ходе испытаний этого ПВВ установлены его детонационные характеристики, характеристики безопасности и работоспособности. Установлено, что по своим совокупным характеристикам указанный состав приближается к идеальному.
Однако в ряде ситуаций этот состав все-таки имеет ограничения по применению. Например, при взрывных работах в подземных и стесненных условиях, когда из-за ограниченности пространства и затрудненной вентиляции в окружающей атмосфере создаются высокие концентрации экологически вредного (токсичного) шестивалентного хрома, входящего в состав бихромата калия.
Вместе с тем, для ведения взрывных работ в стесненных условиях и при щадящем воздействии на окружающую среду, требуются удлиненные заряды с малым диаметром, а при взрыве в воздухе любого заряда ПВВ без оболочки, его критический диаметр заметно увеличивается по сравнению с паспортными данными.
Технической задачей изобретения является расширение диапазона условий применимости и повышение эффективности воздействия взрывов зарядов на основе водосодержащего порохового взрывчатого состава.
Результат достигается в водосодержащем пороховом взрывчатом заряде, включающем пироксилиновый порох, натриевую селитру, органическое горючее, полиакриламид, сшивающий агент, аммиачную селитру и воду, за счет того, что в качестве сшивающего агента он содержит хромовокислые квасцы или смесь хромовокислых квасцов с алюминием в консистенции пудры и тиосульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
пироксилиновый порох
40,0-65,0
натриевая селитра
6,0-15,0
органическое горючее
4,0-10,0
полиакриламид
0,3-2,0
хромовокислые квасцы или
смесь хромовокислых квасцов
с алюминием в консистенции пудры
0,01-0,1
тиосульфат натрия
0,02-0,2
вода
10,0-25,0
аммиачная селитра
остальное.
При этом дополнительно заряд содержит алюминий в виде поверхностной пленки или фольги.
В случае применения только хромовокислых квасцов тиосульфат натрия не включается в состав гельпора, т.е. количество тиосульфата натрия в составе гельпора пропорционально их доле.
Для достижения первой составляющей задачи во взрывчатом составе бихромат калия заменяется на хромовокислые квасцы, в которых содержится экологически менее опасный двухвалентный хром, или смесь хромовокислых квасцов и алюминия в консистенции пудры в том же соотношении по массе. Такая замена позволяет обеспечить сшивку компонентов состава без потери показателей безопасности и работоспособности.
При использовании в качестве сшивающего агента бихромата калия в совокупности с тиосульфатом натрия происходит относительно медленное структурирование отдельных молекул в линейку полимера. Гельпор при этом достаточно текуч по реологическим свойствам.
При использовании же хромовокислых квасцов структурирование гельпора происходит значительно быстрее, а текучесть существенно увеличивается. Эти свойства установлены в ходе экспериментальной отработки гельпора и очевидно не вытекают из его химического состава, поскольку он в итоге является полимером.
Для различных условий применения гельпора при взрывных работах требуются различные реологические параметры (текучесть). При снаряжении вертикальных шпуров методом налива требуется гельпор с высокой текучестью, а при снаряжении горизонтальных шпуров патронированным гельпором - с низкой текучестью.
Следует отметить, что водосодержащий пороховой взрывчатый (ВПВВ) состав (гельпор) является очень сложным веществом. Это определяется наличием пироксилинового пороха (с очень сложной химической формулой) и геля как органического полимера.
По этой причине до сих пор нет строгого уравнения химической кинетики детонационных процессов. О сложности химического состава гельпора отмечено в работе (Дубнов Л.В. и др. Промышленные взрывчатые вещества. М.: Недра, 1988, с.259-275). В связи с этим сложность состава не позволяет применять строгие химические законы и основным методом создания ВПВВ является экспериментальный подбор количества компонентов. Простая замена эквивалентных химических веществ в эксперименте приводит к отказу детонации, и здесь существенными факторами являются марка пороха, дисперсный состав и длительность хранения.
Вторая составляющая задачи достигается нанесением на поверхность заряда слоя алюминия в виде пленки или фольги. Алюминиевая пленка выполняет одновременно две функции. Первая - механическая - препятствует быстрому разлету продуктов взрыва, чем способствует более полному протеканию реакции взрывчатого превращения, т.е. повышает к.п.д. взрыва, и уменьшает критический диаметр детонации ПВВ. Вторая - химическая - приводит к повышению эффективности взрывного воздействия за счет дополнительной энергии, выделяемой в процессе окисления алюминия в фазе разлета продуктов взрыва.
Применение алюминиевой фольги для повышения эффективности взрывного воздействия подтверждено в ходе специальных исследований (Трофимов А.В. и др. Патент РФ по заявке на изобретение №2008128008).
В зависимости от конкретных условий взрывания, количество алюминия в пленке (толщина фольги) определяется расчетно-экспериментальным методом.
Предлагаемый взрывчатый состав изготовлен в лабораторных условиях и подвергнут испытаниям на предприятии ОАО «Завод «ТЭКОН» и ФГУП «СКТБ «Технолог» (г. Санкт-Петербург). Результатами испытаний подтверждены характеристики предлагаемого взрывчатого состава.