CN114956915A - 裂岩管用双基发射药系产气药剂及其制备方法 - Google Patents
裂岩管用双基发射药系产气药剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114956915A CN114956915A CN202210774860.5A CN202210774860A CN114956915A CN 114956915 A CN114956915 A CN 114956915A CN 202210774860 A CN202210774860 A CN 202210774860A CN 114956915 A CN114956915 A CN 114956915A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- double
- base propellant
- agent
- fractured rock
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
- C06B25/18—Compositions containing a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition
- C06B25/24—Compositions containing a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition with nitroglycerine
- C06B25/26—Compositions containing a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition with nitroglycerine with an organic non-explosive or an organic non-thermic component
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B31/00—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt
- C06B31/28—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt the salt being ammonium nitrate
- C06B31/32—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt the salt being ammonium nitrate with a nitrated organic compound
- C06B31/52—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt the salt being ammonium nitrate with a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition
- C06B31/54—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt the salt being ammonium nitrate with a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition with other nitrated organic compound
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种裂岩管用双基发射药系产气药剂及其制备方法，属于化学方法技术领域。裂岩管用双基发射药系产气药剂其组分按质量百分比为：含能材料38‑98％、安定剂0.5‑3％、性能调节剂0.2‑10％、辅助产气药剂0‑60％；所述含能材料为硝化纤维素和硝化甘油、硝化二乙二醇、硝化三乙二醇中至少一种。本发明制备的裂岩管用双基发射药系产气药剂无整体爆炸危害性，不殉爆，药剂安定性高；其燃烧过程可控，噪音、振动、飞石可控。本发明的裂岩管用双基发射药系产气药剂可有效解决现有可在敏感环境下裂岩作业的技术较为复杂、安全性能较差、成本较高的问题。
Description
技术领域
本发明属于化学方法技术领域，具体涉及一种裂岩管用双基发射药系产气药剂及其制备方法。
背景技术
现实社会环境中广泛存在较多敏感环境下裂岩作业，如：希望尽量少扰动地基或保留岩体的岩石破碎，处理既有道路上方悬石、危石而又不破坏保留岩体的完整性作业，岩石隧道工程等需要用到光面爆破实施，自然灾害造成抢险设备设施难以迅速抵达现场的道路抢通裂岩作业，以及废墟救援等应急救援场景。
工程爆破、拆除，岩石、矿产开采等常用的方法和技术采用工业炸药进行爆破作业，但工业炸药在施工过程中往往存在飞石、噪声、震动、爆轰波以及有毒有害气体等爆破问题，目前行业解决方案主要采用二氧化碳相变爆破，热膨胀裂石剂，水泥膨胀剂，各类机械破岩等各种各样的方法和技术来实现岩石的破碎。但采用此类方法和技术来破裂岩石存在施工作业复杂，整体和使用安全性能不高以及综合使用成本较高等单方面或多方面的不足。因此亟需研发一种可满足敏感环境下裂岩作业的新方法。
裂岩管是将非爆轰产气药剂装入特殊结构管内，使用时装填到炮孔内并严密堵塞，经点火具点火后，反应生成大量气体快速膨胀做功，致使岩石破裂的一种新型破岩器材。为了达到裂严管破岩的效果，其采用的非爆轰产气药剂至关重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有可在敏感环境下裂岩作业的技术较为复杂、安全性能较差、成本较高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：裂岩管用双基发射药系产气药剂，其组分按质量百分比为：含能材料38-98％、安定剂0.5-3％、性能调节剂0.2-10％、辅助产气药剂0-60％；所述含能材料为硝化纤维素和硝化甘油、硝化二乙二醇、硝化三乙二醇中至少一种。
进一步的是，上述安定剂为二甲基二苯脲、二乙基二苯脲中任意一种。
进一步的是，上述性能调节剂为石墨和二硝基甲苯、邻苯二甲酸二丁酯中至少一种。
进一步的是，上述辅助产气药剂为硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、高氯酸铵、高氯酸钾、尿素中至少一种。
更进一步的是，上述裂岩管用双基发射药系产气药剂，其组分按质量百分比为：硝化纤维素52-85％、硝化甘油10-45％、硝化二乙二醇0-35％、二甲基二苯脲1-5％、石墨0.2-2％、邻苯二甲酸二丁酯2-8％。
更进一步的是，上述裂岩管用双基发射药系产气药剂，其组分按质量百分比为：硝化纤维素20-51％、硝化甘油4-27％、硝化二乙二醇0-21％、二甲基二苯脲0.4-3％、石墨0.1-1.2％、邻苯二甲酸二丁酯0.4-4.8％、硝酸铵40-60％。
上述裂岩管用双基发射药系产气药剂的制备方法，包括如下步骤：
a.按配比将含能材料经吸收、脱水后得到吸收药；
b.将步骤a得到的吸收药、安定剂和除石墨以外的性能调节剂加入胶化机，然后加入乙酸乙酯进行塑化，得到药团；
c.将步骤b得到的药团压伸成药条，然后将药条预烘后切断，得到圆柱形颗粒状药剂；
d.将步骤c得到的圆柱形颗粒状药剂和石墨加入光泽机进行光泽，光泽后与辅助产气药剂充分混合，得到裂岩管用双基发射药系产气药剂。
上述步骤b中，乙酸乙酯∶吸收药的质量比为0.8∶1。
本发明的有益效果是：本发明所述裂岩管用双基发射药系产气药剂中的辅助产气药剂主要起辅助产气和调节配方的氧平衡的作用，当不添加辅助产气药剂时，裂岩管用双基发射药系产气药剂已经可以满足日常大多数爆破岩石的需要；而添加辅助产气药剂之后，裂岩管用双基发射药系产气药剂的性能进一步提高，可满足需要精确爆破的环境需要。
采用内装本发明所述裂岩管用双基发射药系产气药剂的裂岩管，当装填到炮孔中后用炮泥堵塞严密，经外部电源对点火具点火后，点火头瞬间燃烧，进而将管内的产气药剂引燃，产气药剂迅速燃烧反应产生的大量气体快速膨胀，进入到岩石层原有的裂缝以及由于钻孔产生的微裂缝中，使裂缝扩展，从而将岩石破裂。而在常压及弱约束条件下通过外部电源点火，管体密封失效，将不能形成有效的燃烧，从而可以提升存储、运输及使用全生命周期的本质安全特性。
本发明所述裂岩管用双基发射药系产气药剂无整体爆炸危害性，不殉爆，药剂安定性高；若意外触发或着火，只燃烧不爆炸，爆破安全可控；本发明钻孔内裂岩管用双基发射药系产气药剂的燃烧是一个可控过程，噪音、振动、飞石可控。本发明的裂岩管用双基发射药系产气药剂填装裂严管后，可满足敏感环境下裂岩作业的需要，施工作业简单，整体和使用安全性能高，且综合使用成本较低，具有较大的应用前景。
具体实施方式
本发明的技术方案，具体可以按照以下方式实施。
裂岩管用双基发射药系产气药剂，其组分按质量百分比为：含能材料38-98％、安定剂0.5-3％、性能调节剂0.2-10％、辅助产气药剂0-60％；所述含能材料为硝化纤维素和硝化甘油、硝化二乙二醇、硝化三乙二醇中至少一种。
优选的，上述安定剂为二甲基二苯脲、二乙基二苯脲中任意一种；性能调节剂为石墨和二硝基甲苯、邻苯二甲酸二丁酯中至少一种；辅助产气药剂为硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、高氯酸铵、高氯酸钾、尿素中至少一种。
更优选的是，上述裂岩管用双基发射药系产气药剂，其组分按质量百分比为：硝化纤维素52-85％、硝化甘油10-45％、硝化二乙二醇0-35％、二甲基二苯脲1-5％、石墨0.2-2％、邻苯二甲酸二丁酯2-8％。
更进一步的是，上述裂岩管用双基发射药系产气药剂，其组分按质量百分比为：硝化纤维素20-51％、硝化甘油4-27％、硝化二乙二醇0-21％、二甲基二苯脲0.4-3％、石墨0.1-1.2％、邻苯二甲酸二丁酯0.4-4.8％、硝酸铵40-60％。
本发明裂岩管用双基发射药系产气药剂的组分中，所选用含能材料能为产气药剂配方提供主要能量；安定剂主要作用为吸收药剂分解产生的氮的氧化物，生成稳定的衍生物，抑制药剂的自催化热分解，延长贮存寿命。性能调节剂中石墨主要作用为改善药剂导电性能以及流动性，防止静电同时提升药剂装填密度；二硝基甲苯主要为降低药剂燃速和一定的增塑和防潮的作用，邻苯二甲酸二丁酯主要起增塑和钝感作用。在实际生产过程中，可根据环境的需要，选择合适的性能调节剂。
上述裂岩管用双基发射药系产气药剂的制备方法，包括如下步骤：
a.按配比将含能材料经吸收、脱水后得到吸收药；
b.将步骤a得到的吸收药、安定剂和除石墨以外的性能调节剂加入胶化机，然后加入乙酸乙酯进行塑化，得到药团；
c.将步骤b得到的药团压伸成药条，然后将药条预烘后切断，得到圆柱形颗粒状药剂；
d.将步骤c得到的圆柱形颗粒状药剂和石墨加入光泽机进行光泽，光泽后与辅助产气药剂充分混合，得到裂岩管用双基发射药系产气药剂。
为了保证产品性能，因此优选的，上述步骤b中，乙酸乙酯∶吸收药的质量比为0.8∶1。
下面通过实际的例子对本发明的技术方案和效果做进一步的说明。
实施例
本申请提供4组采用本发明制备方法制备裂岩管用双基发射药系产气药剂的实施例1-4，并将四组实施例中的产品用于破岩实验，对其性能、破岩效果进行检测。
一、裂岩管用双基发射药系产气药剂的制备
按配比将含能材料经吸收、脱水后得到吸收药；将吸收药、安定剂、除石墨以外的性能调节剂加入胶化机，然后加入乙酸乙酯(乙酸乙酯∶吸收药的质量比为0.8∶1)进行塑化，得到药团；将药团压伸成药条，然后将药条预烘后切断，得到圆柱形颗粒状药剂；将圆柱形颗粒状药剂、石墨加入光泽机进行光泽，光泽后与辅助产气药剂充分混合，得到裂岩管用双基发射药系产气药剂，实施例1-4中原料配比如表1所示。
表1裂岩管用双基发射药系产气药剂组分/％
二、性能检测
1.对实施例1-4制备得到的裂岩管用双基发射药系产气药剂按GJB770B-2005《火药试验方法》进行实验测试，实验结果如表2所示。
表2裂岩管用双基发射药系产气药剂实验结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 爆热QvKJ/KG | 4513 | 5308 | 4138 | 5120 |
| 爆温TvK | 3464 | 3442 | 3150 | 3298 |
| 火药力fKJ/KG | 1122 | 1094 | 1098 | 1088 |
| 比容V1L/KG | 874 | 856 | 939 | 889 |
| 余容αL/KG | 1.17 | 1.08 | 1.18 | 1.07 |
2.将分别取30g实施例1-4制备得到的裂岩管用双基发射药系产气药剂，进行装药组装及点火具安装，得到8支单支装药量为15g的φ20mm×L110mm裂岩管实物。
分别在两组1000mm见方的C30混凝土(抗压强度约34.5Mpa)、青石岩(抗压强度约68Mpa)、花岗岩(抗压强度约310MPa)试样顶面几何中心钻备直径为φ24mm×700mm的钻孔，将实施例1-4制备得到的8支裂岩管装填到钻孔内，并用砂土堵塞严实，其燃烧药室尺寸近似为φ24mm×110mm，容积约为50cm3，药剂的装填密度△约为0.3g/cm3，将裂岩管的点火线缆与起爆母线连接并导通，通过电起爆器点火后，上述C30混凝土、青石岩、花岗石受产气药剂燃烧形成的气体膨胀做功而开裂，试样开裂后钻孔半孔率高，爆心处无压裂区，破岩过程噪音低、震动小、无飞石。
根据火药定容燃烧最大压力公式：Pm＝f△/1-α△，得出填装实施例1产气药剂的裂严管在炮孔内燃烧的瞬间最大压力约为518Mpa；得出填装实施例2产气药剂的裂严管在炮孔内燃烧的瞬间最大压力约为485Mpa；得出填装实施例3产气药剂的裂严管在炮孔内燃烧的瞬间最大压力约为509Mpa；得出填装实施例4产气药剂的裂严管在炮孔内燃烧的瞬间最大压力约为480Mpa。
综上，采用内装本发明所述双基发射药系产气药剂的裂岩管其装药进行破岩作业，炮孔内产生的最大压力在480-520Mpa级别，岩石的抗拉强度为岩石抗拉强度的(1/10—1/30)，足以使得岩石产生控制性破裂，效果稳定可靠。
三、对比例
按本发明制备方法制备产气药剂，其原料组分中辅助产气药剂含量＞60％，其余原料组分均采用本发明设定范围，制备得到双基发射药系产气药剂。将该药剂装填后得到裂岩管并进行实验，发现其点火可靠性急剧下降，随着辅助产气药剂含量增加出现瞎火的情况上升，不能满足产品的点火质量要求。
Claims (8)
1.裂岩管用双基发射药系产气药剂，其特征在于，其组分按质量百分比为：含能材料38-98％、安定剂0.5-3％、性能调节剂0.2-10％、辅助产气药剂0-60％；
所述含能材料为硝化纤维素和硝化甘油、硝化二乙二醇、硝化三乙二醇中至少一种。
2.根据权利要求1所述的裂岩管用双基发射药系产气药剂，其特征在于：所述安定剂为二甲基二苯脲、二乙基二苯脲中任意一种。
3.根据权利要求1所述的裂岩管用双基发射药系产气药剂，其特征在于：所述性能调节剂为石墨和二硝基甲苯、邻苯二甲酸二丁酯中至少一种。
4.根据权利要求1所述的裂岩管用双基发射药系产气药剂，其特征在于：所述辅助产气药剂为硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、高氯酸铵、高氯酸钾、尿素中至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的裂岩管用双基发射药系产气药剂，其特征在于，其组分按质量百分比为：硝化纤维素52-85％、硝化甘油10-45％、硝化二乙二醇0-35％、二甲基二苯脲1-5％、石墨0.2-2％、领苯二甲酸二丁酯2-8％。
6.根据权利要求1-4任一项所述的裂岩管用双基发射药系产气药剂，其特征在于，其组分按质量百分比为：硝化纤维素20-51％、硝化甘油4-27％、硝化二乙二醇0-21％、二甲基二苯脲0.4-3％、石墨0.1-1.2％、邻苯二甲酸二丁酯0.4-4.8％、硝酸铵40-60％。
7.如权利要求1所述的裂岩管用双基发射药系产气药剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.按配比将含能材料经吸收、脱水后得到吸收药；
b.将步骤a得到的吸收药、安定剂和除石墨以外的性能调节剂加入胶化机，然后加入乙酸乙酯进行塑化，得到药团；
c.将步骤b得到的药团压伸成药条，然后将药条预烘后切断，得到圆柱形颗粒状药剂；
d.将步骤c得到的圆柱形颗粒状药剂和石墨加入光泽机进行光泽，光泽后与辅助产气药剂充分混合，得到裂岩管用双基发射药系产气药剂。
8.根据权利要求7所述的裂岩管用双基发射药系产气药剂的制备方法，其特征在于：步骤b中，乙酸乙酯∶吸收药的质量比为0.8∶1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210774860.5A CN114956915A (zh) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 裂岩管用双基发射药系产气药剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210774860.5A CN114956915A (zh) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 裂岩管用双基发射药系产气药剂及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114956915A true CN114956915A (zh) | 2022-08-30 |
Family
ID=82966784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210774860.5A Pending CN114956915A (zh) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 裂岩管用双基发射药系产气药剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114956915A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115521185A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-12-27 | 西安近代化学研究所 | 一种复合改性双基发射药 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5608184A (en) * | 1995-02-03 | 1997-03-04 | Universal Tech Corporation | Alternative use of military propellants as novel blasting agents |
| CN104003825A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-27 | 泸州北方化学工业有限公司 | 木浆硝化纤维素单基发射药及其制备方法 |
-
2022
- 2022-07-01 CN CN202210774860.5A patent/CN114956915A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5608184A (en) * | 1995-02-03 | 1997-03-04 | Universal Tech Corporation | Alternative use of military propellants as novel blasting agents |
| CN104003825A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-27 | 泸州北方化学工业有限公司 | 木浆硝化纤维素单基发射药及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郭生荣，等, 上海科学技术出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115521185A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-12-27 | 西安近代化学研究所 | 一种复合改性双基发射药 |
| CN115521185B (zh) * | 2022-10-09 | 2023-12-12 | 西安近代化学研究所 | 一种复合改性双基发射药 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2612177C2 (ru) | Взрывчатая гранула | |
| RU2427707C2 (ru) | Способ увеличения добычи метана из угленосной свиты посредством быстрого окисления (варианты) | |
| Zou et al. | Explosives | |
| US3456589A (en) | High pressure explosive compositions and method using hollow glass spheres | |
| CN108086966B (zh) | 一种安全型高能气体压裂装置 | |
| CN114956915A (zh) | 裂岩管用双基发射药系产气药剂及其制备方法 | |
| CN102992926A (zh) | 一种厌氧性压控发热剂及其用途 | |
| WO2020243788A1 (en) | Explosives based on hydrogen peroxide with improved sleep time | |
| CN110981660B (zh) | 一种岩煤预裂剂及其制备方法 | |
| CN102924195A (zh) | 粘稠多孔粒状铵油炸药及其制备方法 | |
| CN114539011B (zh) | 一种安全高效的高能膨胀剂及其制备方法与应用 | |
| JP2010202492A (ja) | 殉爆度が向上された鈍感性破砕組成物、及び低エネルギー発火用発火機構を含む破岩装置 | |
| CN114920612A (zh) | 裂岩管用单基发射药系产气药剂及其制备方法 | |
| CN106478324A (zh) | 二氧化碳气体爆破器用发热剂 | |
| Zygmunt et al. | Application and properties of aluminum in primary and secondary explosives | |
| JP4818583B2 (ja) | 鈍感な高威力非火薬破砕薬剤 | |
| Cook | Explosives—a survey of technical advances | |
| RU2153069C1 (ru) | Способ разрушения природных и искусственных объектов | |
| KR100516799B1 (ko) | 해리압과 가스압을 이용한 파쇄조성물 | |
| US3096223A (en) | Slurry blasting explosives containing inorganic prechlorate or chlorate | |
| RU2190585C1 (ru) | Взрывчатый состав для скважин | |
| US2839374A (en) | Explosive compositions | |
| KR100514585B1 (ko) | 탄광용 에멀젼 폭약 | |
| Shishkov et al. | Rock splitting with pyrotechnic compositions and secondary propellants | |
| Boileau et al. | Explosives |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |