способ изготовления эмульсионных взрывчатых смесей

Формула изобретения

1. Способ изготовления эмульсионной взрывчатой смеси, включающий загрузку твердой и жидкой фаз в емкость до заполнения жидкой фазой объема пустот между частицами твердой фазы, отличающийся тем, что заполнение жидкой фазой объема пустот между частицами твердой фазы осуществляют за счет стекания жидкой фазы сверху вниз через слой твердой фазы под воздействием вибрационных и/или гравитационных сил, при этом в качестве твердой фазы используют промышленные гранулированные взрывчатые вещества или гранулированную аммиачную селитру с насыпной плотностью 0,6-0,98 г/см³, или зерненые или измельченные бездымные пороха, а в качестве жидкой фазы - водно-масляные эмульсии первого или второго рода с электрической емкостью не более 100 пФ, в качестве емкости используют бункер-накопитель или бункер зарядной машины, или транспортную тару, или контейнер, или заряжаемую скважину.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют водно-масляные эмульсии первого или второго рода, содержащие неорганический окислитель, жидкое горючее, воду и эмульгатор.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют бункер-накопитель или бункер зарядной машины, оснащенные вибрационными устройствами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ведения взрывных работ, в частности, к способу изготовления эмульсионных взрывчатых смесей для использования в качестве промышленных взрывчатых веществ (ВВ) на земной поверхности.

В настоящее время получили широкое распространение водосодержащие ВВ под общим собирательным названием “сларри” - эмульсионные взрывчатые смеси, в которых взрывчатый компонент в виде твердых частиц (гранул) распределен в жидкой фазе. При производстве сларри твердая и жидкая фазы совмещаются путем перемешивания до тех пор, пока твердые частицы не распределятся равномерно в жидкой фазе. Из-за трудности равномерного распределения твердых частиц в жидкой фазе требуется значительно больший объем жидкой фазы по сравнению с твердой фазой, что снижает энергетические характеристики ВВ, так как жидкая фаза содержит воду.

Производство эмульсионных взрывчатых смесей можно осуществить как на заводах - изготовителях промышленных взрывчатых веществ с последующей упаковкой их в патроны различных габаритно-массовых характеристик [1, 2], так и вблизи мест ведения взрывных работ с использованием смесительно-зарядных машин [2, 3, 4]. Заряжание скважин при этом производится или патронами, или непосредственно подачей эмульсионной взрывчатой смеси в скважину с использованием зарядных машин.

При совмещении гранулированной и эмульсионной составляющих в смесительной емкости смесительно-зарядной машины с использованием различных смесительных механизмов и последующей подачей ее в скважину формируется однородный скважинный заряд [2, 3].

Известен способ изготовления и заряжания скважин с использованием смесительно-зарядных машин, включающий загрузку эмульсии, имеющей температуру 80-90С, в емкость смесительно-зарядной машины, загрузку в другие емкости смесительно-зарядной машины гранулированной аммиачной селитры с температурой, близкой к температуре эмульсии, и жидкого горючего, смешения гранулированной аммиачной селитры с жидким горючим с получением так называемой твердой фазы, смешение полученной твердой фазы с эмульсией, подачу готовой эмульсионной взрывчатой смеси в скважину через зарядный шланг и формирование скважинного заряда [3].

Недостатком указанного способа является высокая энергоемкость получаемой эмульсионной взрывчатой смеси, сложность регулирования в широких пределах энергетических характеристик эмульсионной взрывчатой смеси и скважинного заряда на ее основе, что ограничивает область использования его при ведении взрывных работ.

Известен способ и оборудование для изготовления сларри - эмульсионной взрывчатой смеси, включающей совмещение твердой и жидкой фаз в контейнере, объем которого равен объему частиц только твердой фазы, а жидкая фаза занимает свободный объем между частицами твердой фазы. Совмещение твердой и жидкой фаз осуществляется без перемешивания за счет принудительной подачи жидкой фазы (под давлением). Готовая взрывчатая смесь выгружается в патрон (пакет), объем которого равен объему сларри в контейнере [1]. Указанный способ принят авторами за прототип.

Недостатком способа-прототипа является необходимость значительных затрат на изготовление и монтаж оборудования, сложность подачи изготавливаемой взрывчатой смеси непосредственно в скважину, минуя фазу упаковки ее в патроны. Подача жидкой фазы под давлением усложняет техпроцесс изготовления взрывчатой смеси.

Технической задачей изобретения было повышение эффективности ведения взрывных работ за счет использования стабильных эмульсионных взрывчатых смесей различного компонентного состава, упрощения технологического процесса, снижения стоимости, использования существующих смесительно-зарядных машин и емкостей при их изготовлении.

Задача решается за счет разработки способа изготовления эмульсионных взрывчатых смесей, в котором заполнение жидкой фазой объема пустот между частицами твердой фазы осуществляют за счет стекания жидкой фазы сверху вниз через слой твердой фазы под воздействием вибрационных и/или гравитационных сил, при этом в качестве твердой фазы используют промышленные гранулированные взрывчатые вещества или гранулированную аммиачную селитру с насыпной плотностью 0,6-0,98 г/см³, или зерненые или измельченные бездымные пороха, а в качестве жидкой фазы - водно-масляные эмульсии первого или второго рода с электрической емкостью не более 100 пФ, в качестве емкости используют бункер-накопитель или бункер зарядной машины, или транспортную тару, или контейнер, или заряжаемую скважину.

Бункеры-накопители, бункеры зарядных машин, оснащенные загрузочно-разгрузочными приспособлениями, могут быть дополнительно оборудованы вибрационными устройствами.

Для изготовления эмульсионных взрывчатых смесей используются водно-масляные эмульсии первого или второго рода, содержащие неорганический окислитель, жидкое горючее, воду и эмульгатор. Стабильность эмульсионной взрывчатой смеси определяется устойчивостью эмульсии к расслоению, которая оценивается величиной электрической емкости. Эмульсии с электрической емкостью более 100 пФ нестабильны в процессе хранения и транспортирования, происходит их разделение на два слоя, что приводит к нарушению постоянства компонентного состава по объему эмульсии, эмульсионной взрывчатой смеси и соответственно скважинного заряда на ее основе. В качестве неорганического окислителя в эмульсии могут содержаться аммиачная селитра или ее смесь с натриевой и/или кальциевой селитрами.

В качестве гранулированных ВВ могут использоваться гранулиты всех марок, в т.ч. игданит, гранулотол, граммотолы и граммониты всех марок, зерненый пироксилиновый порох, измельченные пироксилиновый или баллиститный пороха, гранулированная аммиачная селитра с насыпной плотностью 0,60-0,98 г/см³.

Время изготовления эмульсионной взрывчатой смеси определяется вязкостью эмульсии. При пониженных температурах (до плюс 10С) для ускорения процесса изготовления эмульсионных взрывчатых смесей используют эмульсии с температурой 25-40С.

Выгрузку готовой эмульсионной взрывчатой смеси, изготовленной в бункерах-накопителях, бункерах смесительно-зарядных машин, производят в транспортную тару, контейнеры, или непосредственно в заряжаемую скважину.

Изготовление эмульсионных взрывчатых смесей по предлагаемому способу можно осуществлять как на заводах-изготовителях ВВ, так и на местах ведения взрывных работ.

Предлагаемый способ изготовления эмульсионной взрывчатой смеси осуществляют следующим образом: экспериментально определяют объемно-плотностные характеристики твердой фазы (гранулированного ВВ или гранулированной аммиачной селитры с насыпной плотностью 0,6-0,98 г/см³, зерненого или измельченного бездымного пороха) и эмульсии, электрическую емкость, вязкость (текучесть) эмульсии, исходя из которых рассчитывают навески или объемы дозируемых компонентов применительно к объему используемых емкостей.

Изготовление эмульсионной взрывчатой смеси на местах ведения взрывных работ:

- в бункер зарядной машины загружается твердая фаза, наливается эмульсия с электрической емкостью не более 100 пФ с температурой 25 ± 15°С, объем которой равен объему пустот между частицами твердой фазы. Эмульсия стекает вниз через слой твердой фазы за счет вибрационных сил, если машина оборудована вибрационным устройством, или сил гравитации до полного заполнения объема пустот между частицами твердой фазы с образованием однородной эмульсионной взрывчатой смеси. При изготовлении эмульсионной взрывчатой смеси с использованием сил гравитации применяются низковязкие эмульсии (с вязкостью 500-5000 сПз); а с использованием вибрационных сил - с вязкостью до 50000 сПз. Готовая эмульсионная взрывчатая смесь из бункера зарядной машины продольным (одним или двумя) шнеком подается в выдвижной поперечный шнек, откуда поступает в скважину и под действием собственного веса заполняет ее с образованием однородного скважинного заряда.

При использовании бункеров-накопителей эмульсионная взрывчатая смесь готовится вышеописанным способом, а готовая эмульсионная взрывчатая смесь через выгрузочные шиберы загружается в бункеры зарядных машин или транспортную тару, или контейнеры для последующего использования.

Изготовление эмульсионной взрывчатой смеси с использованием транспортной тары осуществляют следующим образом: в транспортную тару загружается твердая фаза, заливается расчетный объем эмульсии с электрической емкостью не более 100 пФ с температурой 2515С; эмульсия стекает сверху вниз через слой твердой фазы за счет вибрационных или гравитационных сил до полного заполнения объема пустот между частицами твердой фазы, после чего транспортную упаковку клипсуют или завязывают шнуром (проволокой). Заряжание скважин осуществляют путем сбрасывания в скважину патронированных упаковок, или с предварительно надрезанной оболочкой упаковки для заполнения скважины на полное сечение, или вытряхивания содержимого (эмульсионной взрывчатой смеси) из упаковки.

Изготовление эмульсионной взрывчатой смеси предлагаемым способом может осуществляться непосредственно на заряжаемом блоке в скважинах следующим образом: в соответствии с техническим проектом ведения буровзрывных работ определяются параметры заряжания - глубина и диаметр скважины, навеска заряда, тип ВВ, объем пустот между частицами твердой фазы. плотность и электрическая емкость эмульсии, исходя из чего в скважину загружается ВВ, заливается расчетный объем эмульсии с температурой 2515С и содержимое выдерживается до полного стекания и заполнения объема пустот между частицами твердой фазы эмульсией с образованием однородного скважинного заряда из эмульсионной взрывчатой смеси.

Изменяя типы ВВ и состав эмульсии, можно изготавливать эмульсионную взрывчатую смесь с различными энергетическими и эксплуатационными характеристиками по теплоте взрыва, кислородному балансу, объему газообразных продуктов взрыва, плотности, детонационным параметрам, что расширяет область применения предлагаемого способа изготовления, позволяет использовать существующее оборудование для совмещения твердой и жидкой фаз, а также использовать эмульсии холодного изготовления, что дополнительно снижает стоимость эмульсионной взрывчатой смеси и скважинных зарядов на ее основе. Изготовление эмульсионной взрывчатой смеси по предлагаемому способу осуществляется без использования перемешивающих устройств, что удешевляет и упрощает технологический процесс их производства.

Скважинный заряд обладает постоянством компонентного состава по всей высоте скважины.

Технический эффект изобретения обеспечивается за счет:

- снижения стоимости, так как изготовление эмульсионной взрывчатой смеси производится с использованием существующих емкостей, что не требует разработки и изготовления специальных емкостей; изготовление эмульсионных взрывчатых смесей ведется с минимальными энергозатратами, связанными с вибрацией, или без энергозатрат при стекании эмульсии через слой твердой фазы самотеком за счет сил гравитации;

- простоты изготовления - не требуется сложного оборудования для дозирования и подачи компонентов, их совмещения;

- расширения ассортимента выпуска ВВ - в зависимости от горно-геологических условий ведения взрывных работ, крепости пород выбирают марку ВВ, тип и состав эмульсии на местах ведения взрывных работ.

Предлагаемый способ изготовления эмульсионных взрывчатых смесей был осуществлен при ведении буровзрывных работ на карьерах при отбойке горных пород различной крепости с получением положительных результатов по дроблению горной массы, проработке подошвы уступа.

Изготовление эмульсионной взрывчатой смеси осуществлялось с использованием бункера зарядной машины МЗ-3Б и МЗ-3А, как оснащенных вибрационным устройством, так и без него. Заряжание скважин осуществлялось механизированным способом этими же машинами. Изготовление эмульсионной взрывчатой смеси осуществлялось также с использованием бункеров-накопителей вместимостью до 10 т, оснащенных вибрационным устройством, так и без него, с последующей перегрузкой готовой эмульсионной взрывчатой смеси в бункер зарядной машины МЗ-3Б или транспортную тару - мешки по 40 кг. В качестве ВВ применялись игданит, граммонит, гранулотол, граммотол, гранулиты, гранулированная аммиачная селитра с насыпной плотностью 0,6-0,98 г/см³, зерненые и измельченные бездымные пороха, в качестве эмульсии - водно-масляные эмульсии первого и второго родов, содержащие неорганический окислитель, жидкий нефтепродукт, воду и эмульгатор.

Пример использования предлагаемого способа изготовления эмульсионной взрывчатой смеси непосредственно на заряжаемом блоке: в качестве емкостей брались скважины диаметром 250 мм, глубиной 14 м, ВВ – граммонит ГОСТ 21988-76 с насыпной плотностью 0,9 г/см³, эмульсия с плотностью 1,09 г/см³, вязкостью 590 сПз, электрической емкостью 17 пФ. Исходя из объемно-плотностных характеристик ВВ и эмульсии, объема заряжаемой скважины, масса заряда составляла 673 кг, в том числе масса ВВ - 359 кг, масса эмульсии - 314 кг (288 дм³). Температура эмульсии - 18-20С. В скважину засыпалась расчетная навеска граммонита, на слой которой дозировалась объемным методом порция эмульсии. Время изготовления (готовность к взрыву) под действием сил гравитации определялось по отсутствию слоя эмульсии над граммонитом.

Стоимость ведения взрывных работ была снижена на 8-15%.

Источники информации

1. Заявка WO №88/09317, кл. С 06 В 21/00, В 30 В 9/06.

2. В.Л.Барон, В.Х.Кантор “Техника и технология взрывных работ в США”, М., Недра, 1989, стр.88-95.

3. Патент России №2108542, кл. F 42 D 1/10.

4. Патент России №2156431, кл. F 42 D 1/08.