Водовмісна вибухова речовина
Винахід відноситься до водомістких речовин і може бути використане в гірській промисловості при відбійці гірських порід, у тому числі сульфідсодержащих. Винахід полягає в тому, що в якості інгібітора вибухова речовина містить рідке скло, як загусник - гель кремінної кислоти і додатково містить мінеральну олію або дизельне паливо при наступному співвідношенні компонентів, мас.% тротил 5-17, вода 5-11, рідке скло 0,01-0,10, гель кремінної кислоти (у перерахунку на SiO2), 0,2-1,0, мінеральне масло або дизельне паливо 1-4, окислювач-решта. Рідке скло має густину 1,2-1,6 г/см 3 . Мінеральне масло або дизельне паливо може містити поверхнево-активну речовину у співвідношенні 1: 0,01-0,10. Отримана вибухова речовина має підвищену термохімічну та фізичну стабільність. 1 с. та 2 з.п.ф-ли.
Винахід відноситься до виробництва водомістких вибухових речовин і може бути використане в гірській промисловості при відбіванні гірських порід, у тому числі сульфідсодержащих.
При зарядженні свердловин в сульфідсодержащих гірських породах можлива хімічна взаємодія гарячого розчину окислювача, що входить до складу водомісткого вибухової речовини (ВР), з сульфідами, що призводить до підвищення температури ВР і може викликати мимовільний вибух. Для усунення цього недоліку до складу водомісткого ВР вводять спеціальні добавки - інгібітори, які запобігають хімічній взаємодії заряду ВР з сульфідами.
Відомо водоутримуюча вибухова речовина (див. заявку на винахід Україна N 93032656/23, МПК З 06 В 25/00, C 06 B 31/28, 1996), що має наступний склад, мас. %: тротил 20, вода 13, загусник у вигляді гідролізованого поліакрилонітрилу 2-3, агент, що зшиває 0,1 іаміачна селітра – інше.
Дана вибухова речовина характеризується достатньою фізичною стабільністю та невисокою термохімічною стабільністю, через відсутність у складі ВР компонента, що виконує функцію інгібітора, що не дозволяє використовувати його для відбівання сульфідсодержащих руд. Крім того, процес приготування розчину окислювача на стаціонарному пункті характеризується підвищеною небезпекою, оскільки гідролізований поліакрилонітрил є горючою речовиною.
Відомо також водоутримуюча вибухова речовина для відбівання сульфідсодержащих руд - акватол Т-20ГМ (див. ТУ 7511903-632-93, 1993, с. 3-4), що містить, мас.%: тротил 17-23, вода 7-9, інгібітор у вигляді карбаміду 3-5, загусник у вигляді поліакриламіду або карбоксиметилцелюлози або крохмалю 0,2-0,3, окислювач-аміачну селітру 64,7-70,7 і структуруючий агент у вигляді біхромату калію або хромкалієвих галунів або сірчанокислого заліза -0, 01 (понад 100%).
Недоліком відомої вибухової речовини, що містить вода, є недостатня термохімічна стабільність і як наслідок цього можливість виникнення розчину аміачної селітри з буровим шламом і стінками свердловини, що містять сульфіди. Крім того, відоме ВР має низьку фізичну стабільність через деструкцію загусника в гарячому розчині селітри та розшарування заряду, а присутність карбаміду знижує температуру кристалізації заряду, що призводить до його розтікання по тріщинах. Це різко знижує ефективність вибуху та підвищує собівартість відбійки.
Даний винахід спрямовано на вирішення задачі підвищення термохімічної та фізичної стабільності водомісткої вибухової речовини.
Поставлене завдання вирішується тим, що відома водоутримуюча вибухова речовина для відбівання сульфідсодержащихруд, що містить тротил, воду, інгібітор, загусник і окислювач, що відрізняється тим, що згідно винаходу як інгібітор вибухова речовина містить рідке скло, як загусник - гель кремнієвої кислоти і додатково воно містить мінеральне масло або дизельне паливо при наступному співвідношенні компонентів, мас .%: Тротил - 5 - 17 Вода - 5 - 11 Рідке скло - 0,01 - 0,10 Гель кремнієвої кислоти (у перерахунку на SiO2) - 0,2 - 1,0 Мінеральне масло або дизельне паливо - 1 - 4 Окислювач - Решта Поставлене завдання вирішується також тим, що рідке скло має щільність 1,2 - 1,6 г/см 3 .
Поставлене завдання вирішується також і тим, що мінеральне масло або дизельне паливо містить поверхнево-активну речовину у співвідношенні 1: 0,01 - 0,10.
Використання рідкого скла як інгібітор у складі водомісткої вибухової речовини дозволяє підвищити його термохімічну стабільність при контакті з сульфідсодержащей рудою за рахунок того, що рідке скло ефективно нейтралізує кислоту, що утворюється в результаті взаємодії гарячого розчину окислювача і сульфідів. Рідке скло також молекулярно закріплюється на поверхні бурового шламу з утворенням колоїдних частинок, що формують захисну плівку, яка ускладнює контакт окисника з сульфідами. При вмісті рідкого скла більше 0,1% водневий показник розчину окислювача зміщується в лужну область, де відбувається утворення металевих похідних тротилу, що мають підвищену чутливість до удару і тертя, близьку до чутливості вибухових речовин, що ініціюють, що знижує безпеку обігу і застосування. Вміст рідкого скла менше 0,01% недостатньо для нейтралізації кислоти та запобігання реакції взаємодії розчину окислювача тасульфідів.
Застосування рідкого скла щільністю менше 1,2 г/см 3 не дозволяє утворитися достатньої кількості колоїдних частинок, що інгібує поверхню бурового шламу, та ефективно нейтралізувати кислоту. Рідке скло щільністю понад 1,6 г/см 3 при розчиненні утворює великі колоїдні частки, які не закріплюються на поверхні шламу бурового.
Гель кремнієвої кислоти, будучи неорганічною сполукою, не піддається деструкції в гарячому розчині окислювача і не втрачає своїх властивостей, що загущають, тим самим запобігаючи розшарування заряду в свердловині і розтікання його по тріщинах. Крім того, гель кремнієвої кислоти має сітчасту просторову структуру, що складається з силоксанових зв'язків Si-O-Si, які містять мікрочастинки окислювача і ускладнюють його контакт з сульфідами. При вмісті гелю кремнієвої кислоти більше 1,0% підвищується в'язкість ВР, що ускладнює перекачування його зарядними шлангами. Вміст гелю кремнієвої кислоти менше 0,2% недостатньо для збереження фізичної та термохімічної стабільності вибухової речовини.
Використання мінеральної олії або дизельного палива у складі водомісткої вибухової речовини дозволяє підвищити його термохімічну стабільність за рахунок того, що мінеральна олія або дизельне паливо в розчині окислювача прагне на межу розділу фаз: рідина - тверде тіло і покриває частинки бурового шламу, стінки свердловини та мікрочастинки окис тим самим ускладнюючи хімічну взаємодію окислювача з сульфідами. Крім того, використання мінеральної олії або дизельного палива дозволяє підвищити детонаційні характеристики вибухової речовини. При вмісті мінеральної олії чи дизельного палива понад 4% кисневий баланс ВР стає різко негативним, апри вмісті менше 1% не забезпечується термохімічна стабільність ВР.
Спільне використання рідкого скла, гелю кремнієвої кислоти і мінерального масла або дизельного палива підвищує фізичну стабільність водомісткого вибухової речовини, так як дані компоненти не знижують температуру кристалізації заряду, в результаті чого запобігається розшарування його в свердловині і розтікання по тріщинах при відбійці тріщин.
При вмісті тротилу більше 17% кисневий баланс водомісткої вибухової речовини стає негативним і збільшується кількість отруйних газів, що виділяються. Крім того, різко зростає вартість вибухової речовини. При вмісті тротилу менше 5% знижуються детонаційні характеристики та енергія вибуху ВР.
При вмісті води понад 11% знижуються детонаційні характеристики та енергія вибуху ВР. При вмісті води менше 5% підвищується в'язкість ВР, що ускладнює його перекачування зарядними шлангами.
Як окислювач використовується аміачна селітра або її суміш з кальцієвою або натрієвою селітрою.
Використання поверхнево-активної речовини (ПАР) у складі мінеральної олії або дизельного палива сприяє гідрофобізації поверхні мікрочастинок окислювача, частинок бурового шламу і стінок свердловини, забезпечуючи більш міцний контакт з мінеральним маслом або дизельним паливом. При співвідношенні мінерального масла або дизельного палива та ПАР більше 1:0,1 утворюється значна кількість піни, що різко знижує щільність ВР та його енергетичні характеристики, при співвідношенні менше 1:0,01 не досягається необхідна поверхнева гідрофобізація.
Спосіб отримання вибухонебезпечної речовини полягає в наступному. У варильний бак, забезпечениймішалкою та нагрівальними елементами, заливають гель кремнієвої кислоти та воду. В отриманій суміші при нагріванні розчиняють окислювач. У готовий розчин окисника додають рідке скло. Потім окисник перекачують в змішувально-зарядну машину типу "Акватол". На блоці, що вибухає, в машину при перемішуванні заливають мінеральну олію або дизельне паливо і додають тротил. При використанні ПАР його попередньо розчиняють у мінеральній олії чи дизельному паливі.
Сутність та переваги пропонованого винаходу можуть бути пояснені наступними прикладами конкретного здійснення.
Було приготовлено водоутримуючу вибухову речовину наступного складу, мас.%: Тротил - 5 Вода - 5 Рідке скло - 0,01 Гель кремнієвої кислоти (у перерахунку на SiO2) - 0,2 Мінеральне масло - 1 Аміачна селітра - 88,79 Вибухова речовина залили в модельні свердловини та визначили її характеристики. Були отримані такі дані: термохімічна стабільність при контакті з сульфідсодержащей рудою при температурі 90 o C і витримці 24 год - взаємодії немає; рівномірність розподілу тротилу по колонці заряду: верхня частина заряду – 4,8%, середня – 4,9%, нижня – 5,3%; зниження рівня вибухової речовини в свердловині в результаті розтікання по тріщинах - 1,5%; критичний діаметр - 115 мм.
Приклади 2-7 конкретного здійснення аналогічні прикладу 1. Відмінність полягає у співвідношенні компонентів ВР та їх різновиду. Склади отриманих ВР за прикладами 2-5, приклади 6-7 на пограничні значення вмісту компонентів і за щільністю рідкого скла, приклад 8 про прототипу, а також характеристики ВР зведені в таблицю.
З наведених прикладів видно, що пропонована водоутримуюча вибухова речовина має більш високутермохімічної та фізичної стабільністю, а саме не спостерігається хімічної взаємодії ВР при контакті з сульфідсодержащей рудою при температурі 90 o C протягом 24 год, тротил по висоті заряду розподіляється рівномірно, заряд трохи розтікається по тріщинах і ВР має низький критичний діаметр.
1. Водовмісна вибухова речовина, що включає тротил, воду, інгібітор, загусник і окислювач, що відрізняється тим, що як інгібітор вибухова речовина містить рідке скло, як загусник - гель кремнієвої кислоти і додатково воно містить мінеральну олію або дизельне паливо при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: 3 Тротил 7 5-17 3 Вода 7 5-11 3 Рідке скло 7 0,01-0,10 \\\3 Гель кремнієвої кислоти (у перерахунку на SiO2) \\\7 0,2-1,0 \\\3 Мінеральне масло або дизельне паливо \\\7 1-4 \\\3 Окислювач \\\7 Інше 2. Водовмісна вибухова речовина за п.1, що відрізняється тим, що рідке скло має щільність 1,2-1,6 г/см 3 . 2. 3. Водовмісна вибухова речовина за пп.1 і 2, що відрізняється тим, що мінеральне масло або дизельне паливо містить поверхнево-активну речовину у співвідношенні 1 : 0,01 - 0,10.