CN101863722B - 一种超低密度乳化炸药及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超低密度乳化炸药及其制备方法，其中所述的超低密度乳化炸药，所述超低密度乳化炸药主要包括质量比为1∶15～25的聚苯乙烯和乳胶基质，其中所述乳胶基质包括质量级的以下组份：78.0～78.6％的硝酸铵、0.40～0.45％的硫脲、0.08～0.085％的醋酸、0.012～0.013％的碳酸钠、其余为水。本发明可以采用现场混装炸药车工艺投入工业化大批量生产，已经在45m深孔预裂爆破中大量使用，取得了良好的预裂效果。炸药的密度在0.15g/cm3时，能稳定测得最低爆速达1280m/s。本发明超低密度炸药满足大型露天矿山深孔预裂爆破要求，同时也可使用于隧道工程光面爆破等，具有储存稳定性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种超低密度乳化炸药及其制备方法，特别是涉及一种露天矿山高台阶预裂爆破超低密度乳化炸药及其制备方法。
背景技术
拉斗铲倒堆剥离工艺是一种先进的露天开采工艺，它集采掘、运输与排土三项作业于一体，将剥离物直接倒堆排弃于露天内排土场，具有设备数量少、单位斗容效率高、剥离成本低、生产能力大、生产可靠性高等显著特点。抛掷爆破技术用于拉斗铲倒堆剥离工艺，将20％-50％的剥离物直接抛入采空区，从而进一步提高剥离效率，大幅度降低剥离成本。
抛掷爆破的技术指标要达到以下技术要求：
(1)抛掷爆破的有效抛掷率达到30％以上；
(2)爆堆形状理想，沉降高度大于15m；
(3)抛掷爆破岩石块度符合吊斗铲工艺要求，岩石最大长度小于1.5m；
(4)预裂爆破效果要求：预裂孔残留孔痕率大于80％，确保抛掷爆破高台阶边坡稳定、坡面平整；
(5)抛掷爆破时应保护煤层不受破坏；
(6)地震效应：对周边(半径5km以内)工业建筑物、构筑物及附近居民住宅不造成任何伤害。
预裂爆破是在抛掷爆破主炮孔爆破之前起爆的，布置在开挖边线的一排预裂孔，预裂爆破目的是预裂孔与相邻预裂孔之间形成裂缝，整个预裂孔形成一个断裂面，以减弱主爆区爆破时地震波向边坡岩石体的传播并阻断向边坡外发展的裂缝，使边坡整齐，增加边坡稳定。
现有技术的预裂爆破预裂效果较差，侧冲、后冲大，爆破时预裂面的反射拉伸波较强，使保留台阶的边坡产生了大量的裂缝，造成了高台阶边坡的不稳定，给后续的钻孔、人员和挖运设备的安全作业产生了重大隐患。
为解决高台阶预裂爆破效果差，边坡不稳定，台阶大面积塌方等对作业人员和设备安全构成重大隐患的问题，在预裂爆破孔内装超低密度、低猛度、低威力炸药是可行的。猛度是：炸药爆炸时对周围介质直接作用能力的大小，也就是炮孔周围土、岩破碎成细块的能力，低猛度可以减小炸药对周围岩石的破坏程度，利用现场混装炸药车工艺制造超低密度乳化炸药尚没有先例，因此研究开发利用现场混装炸药车工艺生产制造超低密度乳化炸药显得尤为迫切。
拉斗铲倒堆结合抛掷爆破技术与常规松动爆破技术大相径庭，一次使用炸药量上千吨以上，每个抛掷炮孔的装药量在2.5吨左右，45m高台阶对预裂爆破的技术要求较高，理想的预裂爆破效果应保证在炮孔与炮孔连线上产生贯通裂缝，形成光滑的岩壁。
目前，有很多性能和配方各异的低密度炸药，因其稳定性、适用性或成本等方面的因素，还仅仅局限于科研院所的研究和实验阶段，处于人工手混状态的低密度炸药，无法解决密度仅为0.15g/cm3超低密度状态下稳定爆轰的问题，同时也没有从工艺上解决成千上百吨长期生产的问题，从而转化为生产力，更没有在露天矿山预裂爆破中大规模使用超低密度炸药的先例。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺陷而提供一种在装药量一定时，能够最大地延长孔内装药长度、减小孔内线装药能量密度，并可以有效降低爆速和爆轰压力对孔壁冲击、减小炸药爆炸对孔壁周围破坏程度、提高残留炮孔孔痕率的超低密度乳化炸药。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种超低密度乳化炸药，所述低密度乳化炸药主要包括质量比为1∶15～25的聚苯乙烯和乳胶基质，其中所述乳胶基质包括质量级的以下组份：78.0～78.6％的硝酸铵、0.40～0.45％的硫脲、0.08～0.085％的醋酸、0.012～0.013％的碳酸钠、其余为水。
优选地，所述超低密度乳化炸药的密度为0.15～0.3g/cm3。
本发明的另一目的为提供一种制备超低密度乳化炸药的方法，所述方法包括以下步骤：(1)、水相溶液制备：将硝酸铵先进行破碎，与硫脲、碳酸钠、醋酸溶解在温度70～80℃热水中、调节溶液的PH值为3.8～4.0，并于70～75℃保存该水相溶液；(2)、油相准备：油相通过泵循环，经过板式换热器将油相加热至40～50℃；(3)、乳化步骤：将步骤(1)和(2)所得水相和油相在乳化器中进行乳化形成乳胶基质，并于30～50℃存储，在所述乳化器内的搅拌转速为500～600转/分；(4)、混装炸药：将聚苯乙烯与步骤(3)所得乳胶基质以质量比1∶15～25混装，获得超低密度乳化炸药。
优选地，在所述步骤(3)中，所述水相和油相以质量比92.5％∶7.5％的比例在乳化器中进行乳化形成乳胶基质。
进一步优选地，通过检测乳化器泵出流体的粘度来判断乳胶基质是否达到标准。
优选地，所述步骤(4)的混装炸药过程由多功能混装炸药车完成。
本发明的优点是：
(1)本发明可以采用现场混装炸药车工艺投入工业化大批量生产，能够在45m深孔预裂爆破中进行大量使用，并取得了良好的预裂效果。
(2)本发明炸药的密度在0.15g/cm3稳定爆速1280m/s，其相对于现有技术而言具有显著的技术效果。
(3)本发明适合大型露天矿山深孔预裂爆破需要，同时也可使用于隧道工程光面爆破等。
(4)本发明可根据岩石性质采用现场混装炸药车工艺生产不同密度的超低密度乳化炸药。
(5)储存稳定性好。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
参见图1，其中示出本发明一种制备超低密度乳化炸药的方法的优选实施例。首先，本发明的超低密度乳化炸药主要包括质量比为1∶15～25的聚苯乙烯和乳胶基质，其中所述乳胶基质包括以下组份：78.0～78.6％重量份的硝酸铵、0.40～0.45％重量份的硫脲、0.08～0.085％重量份的醋酸、0.012～0.013％重量份的碳酸钠、其余为水。
在本实施例中，优选为主要包括质量比为1∶20的聚苯乙烯和乳胶基质，其中所述乳胶基质包括质量级的以下组份：78.0～78.6％的硝酸铵、0.40～0.45％的硫脲、0.08～0.085％的醋酸、0.012～0.013％的碳酸钠、其余为水。本发明超低密度乳化炸药的密度为0.15g/cm3。
本发明一种制备超低密度乳化炸药的方法，包括以下步骤：
(1)、水相溶液制备：将硝酸铵先进行破碎，与硫脲、碳酸钠、醋酸溶解在温度70～80℃热水中(本实施例优选为70℃)、调节溶液的PH值为3.8～4.0(本实施例优选为3.9)，并于70～75℃保存该水相溶液(本实施例优选为70℃)；(2)、油相准备：油相通过泵循环，经过板式换热器将油相加热至40～50℃；(3)、乳化步骤：将步骤(1)和(2)所得水相和油相在乳化器中进行乳化形成乳胶基质，并于30～50℃(本实施例优选为40℃)存储，在所述乳化器内的搅拌转速为550～650转/分(本实施例优选为550转/分)；(4)、混装炸药：将聚苯乙烯与步骤(3)所得乳胶基质以质量比1∶15～25(本实施例优选为1∶20)混装，获得超低密度乳化炸药。
在所述步骤(3)中，所述水相和油相以92.5％∶7.5％的比例在乳化器中进行乳化形成乳胶基质。乳化后，可以通过检测乳化器泵出流体的粘度来判断乳胶基质是否达到标准。在本实施例中，粘度达到26bu即表明达到标准。
优选地，乳胶基质可以在炸药厂工房内制备，而所述步骤(4)的混装炸药过程可在多功能现场混装炸药车内完成。因此，多功能现场混装炸药车根据坑下爆破的需要，驶入爆破作业区，按照炸药车校准数据表提供的各组份的流量数据，在驾驶室内操作控制盘上设置箱体螺旋和乳胶基质泵的转速，整个工艺可通过手动或自动模式运转，每种模式都具有可重复性，并且通过转速计和计数器来进行监控。装药只需在计数器上键入每孔的输药量，液晶显示屏可以显示输出物料时的动态数据，单孔装药量和累计装药量会被准确的记录，各组份的计量误差小于±0.5％，输药计数器的计量误差小于±5％；液压电器控制系统可以灵活的、准确的控制各个动力驱动元件，有效的调节箱体螺旋和泵的输送能力从而调节各输送组份的比例，控制炸药的质量。以上多功能现场炸药混装车的各种控制及操作机构均可以采用现有技术中的各种技术手段完成相应的装置和步骤。
具体应用中，可以包括乳胶基质的制备和爆破现场的炸药混制两个阶段，
(1)乳胶基质生产工艺
将配制好的符合上述工艺要求(成份：硝酸铵、水、醋酸、硫脲、碳酸钠，溶液温度70℃、析晶点52℃、PH值3.9)的氧化剂溶液和符合工艺要求(温度40℃)复合油相溶液按照质量比92.5％∶7.5％的比例连续加入乳化搅拌罐内搅拌(转速550转/分)，形成初乳，经螺杆泵泵送通过静态乳化器生产出无雷管感度的乳胶基质。
(2)现场炸药混制工艺
超低密度乳化炸药采用多功能现场混装炸药车生产工艺，在装入炮孔前，由多功能现场混装炸药车内螺杆搅拌装置按照一定的比例将乳胶基质、聚苯乙烯混合均匀后输送入炮孔。乳胶基质在炸药厂工房内制备，与聚苯乙烯一起加入多功能现场混装炸药车各自独立的料箱内。
本发明的超低密度乳化炸药技术效果经现场统计，45m高台阶预裂爆破，采用现场混装炸药车生产的超低密度乳化炸药与常规炸药比，预裂面孔痕率由32％提高到82％。
本发明与现有低密度炸药性能对比数据如下：
本发明与现有低密度炸药性能对比
| 性能指标 | 现有低密度炸药 | 本发明超低密度炸药 |
| 密度g/cm3 | 0.3-0.5 | 0.15-0.3 |
| 爆速m/s | 1500-2200 | 1280-2200 |
| 工艺 | 复杂 | 炸药车混装工艺 |
| 组份 | 种类众多 | 乳胶基质和聚苯乙烯 |
| 生产效率 | 低 | 高 |
| 成本 | 高 | 低 |
显而易见，本领域的普通技术人员，可以用本发明的一种超低密度乳化炸药及其制备方法，构成各种类型的低密度炸药及其制备方法。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。
Claims (5)
1.一种超低密度乳化炸药，其特征在于：所述低密度乳化炸药主要包括质量比为1∶15～25的聚苯乙烯和乳胶基质，其中所述乳胶基质的水相溶液包括质量级的以下组份：78.0～78.6％的硝酸铵、0.40～0.45％的硫脲、0.08～0.085％的醋酸、0.012～0.013％的碳酸钠、其余为水，所述超低密度乳化炸药的密度为0.15～0.3g/cm3。
2.一种制备权利要求1所述的超低密度乳化炸药的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)、水相溶液制备：将硝酸铵先进行破碎，与硫脲、碳酸钠、醋酸溶解在温度70～80℃热水中、调节溶液的PH值为3.8～4.0，并于70～75℃保存该水相溶液；
(2)、油相准备：油相通过泵循环，经过板式换热器将油相加热至40～50℃；
(3)、乳化步骤：将步骤(1)和(2)所得水相和油相在乳化器中进行乳化形成乳胶基质，并于30～50℃存储，在所述乳化器内的搅拌转速为550～600转/分；
(4)、混装炸药：将聚苯乙烯与步骤(3)所得乳胶基质以质量比1∶15～25混装，获得超低密度乳化炸药。
3.根据权利要求2所述的制备超低密度乳化炸药的方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，所述水相和油相以质量比92.5％∶7.5％的比例在乳化器中进行乳化形成乳胶基质。
4.根据权利要求3所述的制备超低密度乳化炸药的方法，其特征在于：通过检测乳化器泵出流体的粘度来判断乳胶基质是否达到标准。
5.根据权利要求2所述的制备超低密度乳化炸药的方法，其特征在于：所述步骤(4)的混装炸药过程由多功能混装炸药车完成的。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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