СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
METHOD TO MAKE EXPLOSIVE CHARGE

Изобретение относится к горной промышленности, гидротехническому строительству, а также к другим отраслям промышленности, где возможно использование зарядов взрывчатых веществ (ВВ) большой массы.
При формировании зарядов в выработках большого сечения (траншея, штольня, камера, шурф, ствол и др.) для производства крупномасштабных массовых взрывов возникают проблемы, связанные с изменением физических и взрывчатых свойств ВВ. Наиболее часто такие явления наблюдаются при использовании смесевых ВВ на основе аммиачной селитры (АС). К таким ВВ, например, относится «игданит», основу которого составляет АС и дизельное топливо (ДТ).
При сооружении IV очереди Каракумского канала им. В.И. Ленина в третьей серии взрывов использовали «игданит», приготавливаемый на местах производства работ без специальных смесительных установок путем смачивания ДТ селитры, размещенной в траншее россыпью. Т.к. ВВ формировали без оболочки, во время выполнения работ происходило интенсивное испарение ДТ, что ухудшало условия заряжания и не всегда обеспечивало требуемое (стехиометрическое) соотношение между АС и ДТ, в результате чего произошло уменьшение запланированных геометрических параметров получаемой выемки. Недоборы составляли до 50% от проектного сечения выемки [1].
Данные о величине энергии, выделяемой при детонации смеси АС-ДТ представлены в табл.1 [2], на основании чего видно, что энергия в значительной степени зависит от соотношения масс компонентов.
Таблица 1
% ДТ в АС-ДТ
0
1
2
4
6
8
10
20
Удельная энергия, МДж/кг
1,72
2,14
2,56
3,4
3,87
3,55
3,2
1,64
При формировании зарядов большой высоты в оболочках (мешки) может происходить интенсивное уплотнение ВВ. В табл.2 [3] представлены зависимости плотности АС (ГОСТ 2-85) в нижних мешках от высоты заряда. Зависимости представлены для двух значительно отличающихся друг от друга конструкций заряда, а именно цилиндрического, расположенного вертикально (восстающая горная выработка, не имеющая выход на дневную поверхность), данные по которому представлены в числителе, и горизонтального (штольневого - штольню заряжали практически на полное сечение) - данные представлены в знаменателе.
С увеличением плотности ВВ свободная поверхность частиц уменьшается, что затрудняет инициирование и распространение горения на поверхности частиц. Затрудняются также процессы диффузного смешивания продуктов первичного распада, необходимые для вторичных реакций с большим тепловыделением.
Таблица 2
Зависимость плотности АС в нижних мешках от высоты зарядов
Высота заряда, м
0
10
20
30
40
Вертикальные напряжения, МПа
0
<img file="00000001.tif" he="11" wi="11" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000002.tif" he="11" wi="11" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000003.tif" he="11" wi="12" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000004.tif" he="11" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
Плотность АС, кг/дм<sup>3</sup>
0,95
<img file="00000005.tif" he="11" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000006.tif" he="11" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
1,35
1,37
3
3
3
Для зарядов АС-ДТ влияние плотности на скорость и устойчивость детонации исследовано недостаточно. Наибольшая скорость детонации зарядов «игданита» диаметром 36 мм, взрываемых в стальных трубах, отмечена при плотности ВВ 1,0-1,1 г/см [4]. В иностранной литературе встречаются утверждения, что при плотности АС в шпуровых зарядах «игданита» 1,3 г/см детонация не происходит [5]. В работе [6] сообщается: «взрывчатые смеси АС-ДТ плотностью выше 1,2 г/см не обеспечивают надежной детонации и вообще не рассчитаны на инициирование».
Заявленное изобретение направлено на повышение качества заряда ВВ, формируемого в выработке большого сечения, за счет стабилизации его физических свойств и обеспечения стехиометрического соотношения компонентов, входящих в его состав.
Данный способ может быть эффективно реализован при использовании смесевых ВВ на основе АС с жидким нефтепродуктом или др. топливными компонентами.
Технический результат достигается тем, что в способе формирования заряда взрывчатого вещества (ВВ) в выработке большого сечения с применением ВВ в оболочках ВВ в оболочке размещают в оболочку из термоусадочной пленки, после этого производят уплотнение ВВ до заданной плотности с одновременным принудительным выдавливанием лишнего воздуха из оболочек, непосредственно после уплотнения производят обогрев термоусадочной оболочки горячим воздухом, далее размещают на дно заряжаемой выработки оболочки с ВВ с наименьшей плотностью, т.е. с избытком воздуха, который принудительно не удаляли из оболочек, затем оболочки с ВВ, из которых частично был удален воздух, а в верхнюю часть заряда укладываются оболочки с ВВ, из которых был удален воздух настолько, насколько технически это было возможно в данных конкретных условиях, кроме того, температуру обогрева определяют свойствами термоусадочной пленки и ВВ по термобезопасности, ориентировочно в пределах от 120°С до 200°С, а при формировании заряда обеспечивают примерно одинаковую плотность ВВ по всему заряду, расхождение не более 10-15% в зависимости от условий.
Предлагаемый способ реализуется путем размещения ВВ на основе АС в оболочке, например полипропиленовом мешке, в дополнительную оболочку (пакет, мешок и пр.) из термоусадочной пленки.
После этого производится уплотнение ВВ (ролики, пресс или др. приспособления) до заданной плотности с одновременным принудительным выдавливанием лишнего воздуха из оболочек, например, в сторону клапана мешка или др. устройства, обеспечивающего выход воздуха из оболочки. Непосредственно после уплотнения (например, вслед за роликами) производится обогрев термоусадочной оболочки горячим воздухом при температуре, определяемой свойствами термоусадочной пленки и ВВ по термобезопасности (ориентировочно в пределах от 120°С до 200°С). Процесс термоусадки оболочки с ВВ обеспечивает снижение объемной плотности, а также влаго- и воздухоизоляцию ВВ.
В зависимости от требуемой объемной плотности известными способами создаются условия для блокировки воздуха в оболочке с последующей термоусадкой, например путем исключения операции по уплотнению ВВ в мешке роликом с одновременным отжимом воздуха. Промежуточная плотность в оболочке с ВВ может быть достигнута обеспечением разной нагрузки (прижимом), которую можно создавать роликом, прессом или др. устройством (с точки зрения выбора технического решения здесь нет проблемы).
Герметичность каждой отдельной оболочки с ВВ позволяет сохранить в ней стехиометрическое соотношение компонентов ВВ, например АС и ДТ, препятствуя испарению ДТ или его утечке из зарядной выработки по щелям в горной породе.
Сохранение в оболочках избыточного количества воздуха, который в процессе заряжания является буфером, препятствует переуплотнению ВВ, разрушению пор АС и отжиму жидкого нефтепродукта при достаточно большой высоте заряда.
Последовательность размещения (укладки) отдельных оболочек с ВВ при формировании заряда следующая. Сначала на дно заряжаемой выработки укладываются оболочки с ВВ с наименьшей объемной плотностью, т.е. с избытком воздуха, который принудительно не удаляли из оболочек. Затем оболочки с ВВ, из которых частично был удален воздух. В верхнюю часть заряда укладываются оболочки с ВВ, из которых был удален воздух настолько, насколько технически это было возможно в данных конкретных условиях. Главной задачей при формировании заряда является обеспечение примерно одинаковой плотности ВВ по всему заряду (расхождение не более 10-15% в зависимости от условий).
Надежность двойной и герметичной оболочки позволяет использовать ее не только при формировании больших зарядов, но и в других условиях, где требуется повышенная защита от влаги, например при речных и морских перевозках гигроскопичных веществ.
Литература
1. Авдеев Ф.А., Барон В.Л., Блейман И.Л. Производство массовых взрывов. М.: Недра, 1977, с.165-172.
2. Методические указания по расчетному определению свойств промышленных взрывчатых веществ. Викторов С.Д. СФТГП ИФЗ АН СССР. - М., 1977.
3. Шведов К.К., Пацюк В.В. К вопросу о выборе зарядов ВВ при проведении крупномасштабного взрыва для возведения Камбаратинской ГЭС №1. М.: Энергетическое строительство, 1991, №7, с.38-42.
4. Демидюк Г.П., Бугайский А.Н. Средства механизации и технологии взрывных работ с применением гранулированных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1975.
5. Исследование скорости детонации смеси АС-ДТ. «Реферативный журнал. Механика», 1969, 8Б, 195.
6. Барон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США. М.: Недра, 1989, - 376 с.