ПАТРОН ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Полезная модель относится к средствам ведения взрывных работ в горной промышленности, в том числе в шахтах опасных взрывом газо-(пыле)-воздушных смесей.
К настоящему времени известен ряд технологий заряжания обводненных скважин на открытых горных работах неводоустойчивыми взрывчатыми материалами (ВМ), с применением полимерных оболочек или предварительным осушением скважин (Журнал «Уголь», 1997, №3, с.14-16, Буровзрывные работы. М.; «Недра», 1995, с.149; Буровзрывные работы. М., Госгортехнадзор, 1963, с.291-292; свидетельство на полезную модель RU 21934 от 02.28.2001).
Однако им свойственны технические недостатки, затрудняющие процесс заряжания и ограничивающие применение на открытых работах, а в подземных условиях полностью исключающие возможность их использования. Эти недостатки следующие: необходимость в специальных устройствах для непрерывного формирования заряда с одновременным заполнением полимерной оболочки взрывчатым веществом, необходимость введения в состав воды для повышения плотности взрывчатого материала, снижающее восприимчивость его к инициированию, низкая производительность процесса заряжания.
С появлением на рынке эмульсионных ВВ различной номенклатуры было разработано несколько конструкций патронов.
Так, например, известна конструкция по свидетельству на полезную модель RU 26323 от 05.08.2002 «Патрон для эмульсионных ВВ,
содержащих газогенерирующие добавки», отличительными признаками которой являются оболочка с торцевыми зажимами, содержащая воздушную камеру в виде свободного пространства между торцом и ВВ. Свободное пространство размещается в оболочке в любом месте длины патрона или может быть выполнено в виде капсул с проницаемыми стенками, объем которых составляет от 6 до 10% внутреннего объема оболочки. Размеры патрона -диаметр 120 мм, длина 480 мм.
Опыт производства и применения показал, что технически осуществимым вариантом этого решения является только конструкция с наличием свободного пространства с торца патрона для обеспечения возможности «роста» (увеличения объема) ЭВВ по ходу процесса газификации. При этом воздух из торца оболочки должен быть предварительно удален, иначе при «росте» заряда он раздует или разорвет оболочку.
4
5
Вариант с проницаемой для массы ЭВВ капсулой представляется вообще не реализуемым, т.к. для того, чтобы масса с вязкостью 10-10 сПз проникла внутрь капсулы нужно приложить давление, по крайней мере в несколько атмосфер, и тем выше, чем меньше размеры отверстий в капсуле. Даже если предположить, что это произойдет за счет внутреннего давления, создаваемого в массе эмульсионного ВМ при газификации, то воздух из капсулы должен иметь выход, иначе он, как и в первом варианте, раздует или разорвет оболочку. Этот вариант исключает возможность автоматизированного наполнения патронов, поскольку известные автоматы патронирования не имеют устройств для помещения в оболочки капсул.
Известен также патрон для эмульсионных взрывчатых веществ по патенту на полезную модель (RU 46810 от 02.01.2005), который содержит газогенерирующие добавки, оболочку с торцевыми зажимами и ВМ, содержащий аммиачную селитру в газифицированной обратной эмульсии,
равномерно распределенной по всему объему патрона, при этом масса гранулированной аммиачной селитры составляет от 28 до 32% от общей массы эмульсионных ВМ.
Однако применяемые для указанных патронов эмульсионные ВМ нечувствительны к инициированию электродетонатором или капсюлем-детонатором, что исключает возможность использования их в зарядах малого диаметра, применяемых при взрывных работах шпуровым способом.
Наиболее близкой полезной моделью того назначения, прототипом к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является «Патрон для промышленного взрывания (варианты)», (свидетельство на полезную модель РФ №29769 от 23.09.2002).
Приведенный патрон для промышленного взрывания снабжен полимерной гильзой с закатками и полимерными крышками с торцов гильзы, при этом основание каждой крышки выполнены с буртиками, заходящими за закатки, а с торцов крышки сделаны углубления. В качестве взрывчатого материала патрон содержит компоненты в следующих соотношениях, масс %
Гексоген или флегматизированный гексоген
26-65
Вода
0.1-5
Аммиачная селитра марки ЖВК или
Измельченная из марки ЖВК
остальное до 100.
Приведенный патрон чувствителен к инициированию от электродетонатора и капсюля-детонатора.
Однако изготовление патронов данной конструкции трудоемко. В процессе хранения имеет место растрескивание гильз по месту закатки, что не исключает в дальнейшем попадание воды внутрь патронов.
Приведенный патрон не может применяться в шахтах опасных взрывом газо-(пыле)-воздушных смесей
Углубления сделанные в крышке достаточно прочные, что затрудняет прокалывание крышек перед установкой капсюля-детонатора или электродетонатора внутрь взрывчатого материала и может приводить к отказам.
Такими же недостатками обладает патрон для промышленного взрывания, снабженный полимерной гильзой с закатками и полимерными крышками с торцов гильзы, в котором одна из крышек снабжена гнездом с полимерной оболочкой, погруженной во взрывчатый материал (свидетельство на полезную модель РФ №29769 от 23.09.2002).
Для устранения имеющихся недостатков в конструкции патрона и расширения арсенала имеющихся средств ведения взрывных работ в горной промышленности, в том числе в шахтах опасных взрывом газо-(пыле)-воздушных смесей, позволяющих применять их при шпуровой отбойке горных пород взрывным способом предлагается патрон для промышленного применения.
Технический результат заявляемой полезной модели достигается тем, что, патрон для промышленного применения, содержащий взрывчатый материал, снабжен полимерной гильзой и полимерными крышками, в которых сделаны углубления. Крышки выполнены в виде пробок, имеющих на цилиндрической поверхности кольцевые выступы для обеспечения герметичности и надежной фиксации в торцах оболочки. Взрывчатый материал, заполняющий оболочку, имеет критический диаметр детонации меньше диаметра оболочки.
В качестве взрывчатого материала патрон содержит эмульсионную систему. Эмульсионная система включает водный раствор
солей-окислителей, содержащих вещество-пламегаситель 85,0-94,7 мас.%, горючую углеводородную фазу из смеси масла индустриального с эмульгатором и стабилизатором эмульсии 5,0-8,0 мас.%, которая сенсибилизирована пористыми частицами из микросфер в количестве от 0,3 до 7 мас.%, обеспечивающем стабильный детонационный процесс.
Сенсибилизатор из микросфер является дорогим компонентом эмульсионных взрывчатых составов, и его можно заменить на более дешевый сенсибилизатор. Патрон, содержащий эмульсионный взрывчатый состав, включающий водного раствора солей-окислителей, содержащих вещество-пламегаситель 90,5-94,5 мас.%, горючую углеводородную фазу из смеси масла индустриального с эмульгатором в количестве 5,0-8,0 мас.% и сенсибилизатор из водного раствора нитрита натрия или его смеси с водным раствором формальдегида или карбамидо-формальдегидной смолой в количестве 0,5-1,5 мас.%, обеспечивает равноценный технический результат.
Для исключения операции прокалывания крышки предлагается патрон, одна из крышек которого имеет гнездо под размещение электродетонатора или капсюля детонатора неэлектрической системы инициирования.
В качестве взрывчатого материала такой патрон для промышленного взрывания может содержать литые, порошкообразные или эмульсионные ВВ или любой другой взрывчатый материал, допущенный к постоянному применению.
Патрон в качестве вещества-пламегасителя содержит калий хлористый.
Предлагаемая полезная модель пояснена рисунками, представленными на фиг.1 и 2, где
1. Полимерная оболочка
2. Крышка-пробка
3. Уплотняющие кольцевые выступы
4. Углубление
5. Взрывчатый материал
6. Сенсибилизатор
7. Гнездо под размещение электродетонатора или капсюля-детонатора.
Патрон для промышленного взрывания (см. Фиг.1), содержит взрывчатый материал, снабженный полимерной гильзой (1), толщина стенок которой равна 0,7-1,2 мм и обеспечивает жесткость патрона. Торцы гильзы закрывают полимерные крышки (2) на цилиндрической поверхности которых сделаны кольцевые выступы (3) для обеспечения герметичности и надежной фиксации в торцах гильзы, а также имеется углубление (4) толщиной 0,5-0,7 мм для прокалывания отверстия под размещение электродетонатора или капсюля-детонатора неэлектрической системы инициирования. Благодаря конструкции крышек-пробок, обеспечивается герметичность патрона и надежное плотное соприкосновение патронов друг с другом в шпуровом заряде и передача детонации от патрона к патрону. В качестве ВМ (5) патрон содержит эмульсионную систему, критический диаметр детонации которой меньше диаметра оболочки. Эмульсионная система включает водный раствор солей-окислителей (85,0-94,7 мас.%), содержащих вещество-пламегаситель из калия хлористого, горючую углеводородную фазу из смеси масла индустриального с эмульгатором и стабилизатором эмульсии (5,0-8,0 мас.%), которая сенсибилизирована пористыми частицами из микросфер (6) в количестве от 0,3-7 мас.%, обеспечивающем стабильный детонационный процесс.
Равноценные технические результаты также обеспечивают применение в патроне указанного эмульсионного состава, но
сенсибилизированного водным раствором нитрита натрия или его смесью с водным раствором формальдегида или карбамидо-формальдегидной смолой, взятых в количестве 0,5-1,5 мас.%.
Для исключения операции прокалывания крышки предлагается патрон (Фиг.2) для промышленного взрывания, содержащий взрывчатый материал (5), снабженный полимерной гильзой (1), толщина стенок которой обеспечивает жесткость патрона. Торцы гильзы закрывают полимерные крышки (2) в виде пробок, имеющих на цилиндрической поверхности кольцевые выступы (3) для обеспечения герметичности и надежной фиксации в торцах оболочки. Одна из крышек выполнена с гнездом под размещение электродетонатора или капсюля-детонатора неэлектрической системы инициирования (7).
Благодаря конструкции крышек-пробок, обеспечивается герметичность патрона и надежное плотное соприкосновение патронов друг с другом в шпуровом заряде и передача детонации от патрона к патрону.
В качестве взрывчатого материала такой патрон для промышленного взрывания может содержать литые, порошкообразные или эмульсионные ВВ или любой другой взрывчатый материал, допущенный к постоянному применению. Патрон в качестве вещества-пламегасителя содержит калий хлористый.
Исследованиями установлено, что указанные составы имеют критический диаметр детонации не менее 28 мм, а в патроне диаметром 36±1 мм детонируют со скоростью от 3 до 4,5 км/с и выдерживают испытания в опытном штреке на безопасность воспламенения газо(метано)-(пыле)-воздушных смесей (см. таблицу). Испытание патронов на водоустойчивость в течение 5 суток показали их водоустойчивость.
Таблица.Экспериментальные данные испытания патронов
п/п
Наименование показателей
Прототип
Предлагаемый состав
1
Состав взрывчатого материала, мас.%
Гексоген
26
-
-
-
-
Вода
5
-
-
-
-
Аммиачная селитра
69
-
-
-
-
Водный раствор солей-окислителей, содержащий соль-пламегаситель из калия хлористого
-
85,0
94,7
90,5
94,5
Горючая углеводородная фаза из смеси масла индустриального с эмульгатором и стабилизатором эмульсии
-
8,0
5,0
8,0
5,0
Сенсибилизатор:
из микросфер
-
7,0
0,3
-
-
из водного раствора нитрита натрия или его смеси с водным раствором формальдегида или карбамидо-формальдегидной смолы
-
-
-
1,5
0,5
2
Вес патрона, г
300
300
300
300
300
3
Диаметр патрона, мм
36
36
36
36
36
4
Результат испытаний взрывчатых материалов на предохранительные свойства по IV классу*
Взрыв газо-(пыле)-воздушной смеси
Опасны
Не опасны. Предохранительные свойства подтверждаются
* - Поздняков З.П., Б.Д.Росси. Справочник по промышленным взрывчатым веществам с средствам взрывания. Изд.2, перераб. и доп. М., «Недра», 1977, с.193-197.
Данная полезная модель (патрон) обеспечивает заявленный технический результат, позволяет применять патрон при шпуровой отбойке горных пород взрывным способом в горной промышленности, в том числе в шахтах опасных взрывом газо-(пыле)-воздушных смесей. В зависимости от требований потребителя патроны могут выпускаться диаметром от 32 до 45 мм массой от 100 до 600 г.