FI107332B - Räjähdysaineet - Google Patents

Description

107332 Räjähdysaineet - Sprängämnen Tämän keksinnön kohteena ovat räjähdysaineet yleensä ja etenkin kallionräjäytysti-lanteissa käytetyt, voimakkaan iskun aiheuttavien räjähdysaineiden muunnetut muo-5 dot. Muunnetut muodot ovat niin kutsuttuja alhaisen iskuenergian räjähdysaineita (LSEE). Tarkemmin sanoen tämän keksinnön kohteena ovat alhaisen iskuenergian räjähdysaineet, joita käytetään kallion tai mineraalin räjäytystilanteissa, ja tällaisia räjähdysaineita käytetään kaivostoiminnan menetelmissä. Vieläkin tarkemmin sanoen, ei tosin yksinomaan tähän viitaten, tämän keksinnön kohteena ovat sellaisten 10 ammoniumnitraattipolttoöljyräjähdysaineiden (ANFO) kemiallisesti muunnettujen muotojen valmistus, jotka on muunnettu mieluiten liittämällä niihin hitaammin reagoivaa kiinteää polttoainemateriaalia, viivästyttämään sitä aikaa, joka tarvitaan räjähdysaineen energian suurimman mahdollisen energiamäärän purkautumiseen.

Vaikka tätä keksintöä selitetäänkin viittaamalla erityisesti muunnettujen ANFO-rä-15 jähdysaineiden käyttöön kallio nräj äyty sty ö s s ä, on otettava huomioon, ettei tämä keksintö rajoitu pelkästään tämän tyyppisen räjähdysaineen tuottamiseen ja käyttöön, vaan että tämän keksinnön alue on paljon laajempi ja sisältää myös muita materiaaleja, muunnoksia ja käyttöjä kuin nimenomaan tässä yhteydessä selitetyt. Tämä keksintö on esimerkiksi yhtä hyvin sovellettavissa niin kutsuttuihin raskaisiin tai 20 erittäin tiiviisiin ANFO/EMULSIO-tyyppisiin kovan iskuenergian tarjoaviin räjäh- : dysaineisiin. Raskaiden ANFO/EMULSIO-räjähdysaineiden muuntaminen lisää- • · · / mällä niihin kiinteää polttoainemateriaalia saattaa johtaa samanlaiseen energiatasa- »Il 1; V painon siirtymiseen LSEEn luomiseksi.

• · • ·

Kallionräjäytystilanteissa nykyisin käytetyt räjähdysaineet ovat yleensä suuren isku-25 energian räjähdysaineita, joissa kaikki räjähdysenergia ja siihen liittyvät korkeapaineiset kaasut syntyvät jokseenkin hetkessä. Tyypillinen tällaisen nykyisin käytettä-vän räjähdysaineen esimerkki on ANFO, joka on ammoniumnitraatin (AN) sekä sel-,···, laisten kasvis- ja mineraaliöljyjen sekoitus, joiden leimahduspiste on yli 140 °F: T Tyypillinen tällainen on dieselöljy nro 2 (FO). ANFO-räjähdysaineiden käyttö ♦ . .!:* 30 useissa räjäytystilanteissa johtaa joukkoon haittoja, joita ovat seuraavat:

Ml • t (i) Räjähdysaine vapauttaa energiaa kahdessa päämuodossa - isku- ja paisuntaener- giana. Siinä räjähdys on äkillinen paineen nousu, joka siirtää räjäytysreiän seinä-mää, saa aikaan kuormituksen tai iskun, aallon, joka tekee halkeamia kallioon. Tämän aallon energia on iskuenergiaa. Sen jälkeen, kun iskuaalto on edennyt kallion 107332 2 läpi, kuuma paineinen kaasu, joka on jäänyt räjäytysreikään, pystyy laajentaa aaq halkeamia sekä siirtämään kuorman paisumalla. Kaasussa on näin ollen paisu itä energiaksi kutsuttava energiasisältö. Ennen räjäytystä kalliossa on yleensä riitti ιλ äst rakoja, joita voi laajentaa pelkällä paisuntaenergialla. Näin ollen iskuenergiasfc oi 5 vain vähän tai ei yhtään hyötyä halkeamia sisältävän kallion käsittelyssä. Mitä t ile< ANFO 94/6 -räjähdysaineeseen (94 % ammoniumnitraattia / 6 % polttoöljyä], sei käytettävissä oleva teoreettinen kokonaisenergia on 3727 J/g, joka sisältää 1241 J/£ iskuenergiaa, 2255 J/g paisuntaenergiaa ja 231 J/g jäämäenergiaa, jolloin jäänä-energia on kaasun oma sisäinen energia, jota ei voi hyödyntää. ] 10 (ii) Räjähdyksen aiheuttamasta suuresta iskuenergiasta johtuen lähellä porausr n kääj s sijaitsevan kallion murskaava iskuaalto tuottaa suuremman osuuden hienon il en-teisia osasia (fines) kuin olisi toivottavaa tai vaadittavaa, kuten esimerkiksi j il ko-prosessin vaiheita varten käytettäväksi.

(iii) Mineraalit tai muut taloudellisesti arvokkaat ainekset, kuten esimerkiksi 1 :ol-15 liosta erotettavat timantit, saattavat joskus tuhoutua timantteja sisältävää ka i: ota murskattaessa iskuaallon vaikutuksesta, varsinkin lähellä räjäytysreikää olevissa paikoissa. : V.

On ajateltu, että sellaisen alhaisen iskuenergian sisältämän räjähdysaineen keliitä-j nainen, jossa räjähdysaineen nykyistä suurempi osuus saadaan aikaan paisuntaoi er-. 20 giana ja vähäisempi osa iskuenergiana ja jonka energia purkautuu nykyistä enc m-

I I

. . : män vähitellen, saattaisi helpottaa ainakin joitakin tavanomaisen suuren iskuena gi- : . an sisältävien räjähdysaineiden käyttöön liittyviä ongelmia. Siksi tämän keksiin Ön ]]·] tarkoituksena onkin saada aikaan muunnettu räjähdysaine, etenkin muunnettu s iu- • · \ ren iskuenergian sisältävä räjähdysaine, joka on hyödyllinen sellaisessa räjäitys- 25 työssä, jossa iskuenergian tuottamista on hieman alennettu tavanomaisiin räjälid /s- « · « *·’ ’ aineisiin verrattuna.

Aikaisemmat yritykset tuottaa LSEEtä merkitsivät räjähdysaineseoksen laimin tja-.·*·. mistä määrätyn räjähdysaineseosmassan alhaisemman kokonaisenergian tuottuii- seksi. Yleensä aikaisemmat yritykset ovat johtaneet heikon iskun, alhaisen koko-] • · ·: 30 naisenergian tarjoaviin räjähdysaineisiin, jotka edellyttävät useampien räjäytysn ;i <ii 1 en poraamista. Esimerkiksi ANFORGAN on tunnettu LSEE-muoto, joka sisiil täj * i : ANFOn ja sahajauhon seosta, suhteen ollessa tyypillisesti noin 2:1. Sahajauho t ri-j .···. mii ANFOn laimentimena vähentäen räjähdysaineseoksen tiheyttä. On hyvin tin-j nettua, että räjähdysaineen iskuenergia pienenee sen tiheyden pienetessä. Räjäh i; ns-1 35 aineen tiheyden pienentämisestä johtuva ongelma on siinä, että räjäytysreiässi ä- | : 1 ; i i il i 107332 3 jähdysaineen määrää rajoittaa reiän tilavuus. Alhaisen tiheyden omaavalla räjähdysaineella ei ole määrätyn tilaisena yhtä suurta massaa kuin erittäin tiheällä räjähdysaineella. Koska räjähdysaineen vaikutukset ovat suhteessa reiässä olevan räjähdysaineen määrään, alhaisen tiheyden omaava räjähdysaine ei murskaa kalliota yhtä te-5 hokkaasti kuin korkeatiheyksinen räjähdysaine. Tämän keksinnön tavoitteena on alentaa iskuenergiaa, mutta säilyttää kokonaisenergia tasolla, joka on verrattavissa tavanomaiseen, ANFOn kaltaiseen räjähdysaineeseen.

Tämän keksinnön mukaan tehdään räjähdysaineyhdiste, joka sisältää hapettavan aineen kiinteässä hiukkasmuodossa sekä polttoainemateriaalin, jolloin mainitussa 10 polttoainemateriaalissa on mukana absorboimatonta kiinteää polttoainemateriaalia, hapettavan aineen ja polttoainemateriaalin painosuhteen ollessa alueella 85:15-99:1, ja mainitun kiinteän polttoainemateriaalin painoprosenttiosuuden ollessa säädetty välille 1-15 % koko yhdisteen kokonaispainosta, tarvittavan polttoainemateriaalin loppuosan sisältäessä mahdollisesti nestemäisen hiilivetykomponentin, ja jossa ai-15 nakin yksi kiinteiden polttoainehiukkasten mitta on samaa kokoa tai suurempi kuin hapettavan aineen hiukkaset, siten, että merkittävä osuus hapettavan aineen hiukkasista ei ole kosketuksissa minkään kiinteän polttoainemateriaalin hiukkasten kansa, jolloin yhdistettä käytettäessä kiinteä polttoainemateriaali vaikuttaa alentamalla olennaisesti iskuenergiaa, lisäten samalla paisuntaenergiaa siten, että kokonais-20 energia vapautuvaa tilavuusyksikköä kohden pysyy vertailukelpoisena samanti-heyksisen tavanomaisen suuri-iskuenergiaisen räjähdysaineen kanssa.

:‘ : On saatu selville, että korvaamalla osa nestemäisestä polttoöljystä, tai se kaikkikin, i<;‘ : hitaammin palavalla kiinteällä polttoaineella, se aika, jona paine kehittyy» pitenee :v: jopa viisinkertaiseksi, mikä vähentää merkittävästi tuotettua iskuenergiaa.

• · · « · · 25 Hapettava aine valitaan tyypillisesti ryhmästä ammoniumnitraatti, natriumnitraatti, ♦ · · *** * kalsiumnitraatti, ammoniumperkloraatti tai vastaavat. Parhaaksi katsottu hapettava aine on ammoniumnitraatti.

« • · . .*·*. Polttoainemateriaali sisältää tyypillisesti polttoöljykomponentin, joka on tyypilli- ·. simmin dieselöljyä ja saattaa sisältää erilaisia öljysekoituksia. On pantava merkille, • · · . 30 että sellaisia polttoöljyjä, joiden kiehumapiste on korkeampi kuin dieselöljyn, voi ··* käyttää joko dieselöljyn tilalla tai sen yhteydessä. Parhaaksi katsottujen polttoöljy- : :': jen tulisi kaikkien olla hiilivetypolttoaineita, joissa ei esiinny paljon, tai ei lainkaan, ; . typpeä tai happea.

4 1073'2

Yhdessä parhaana pidetyssä toteutusmuodossa ei käytetä lainkaan polttoöljyä, -vaan polttoainemateriaali koostuu pelkästään kiinteästä polttoaineesta. |

Kiinteä polttoaine valitaan tyypillisesti ryhmästä, johon kuuluu kumi, gilsojii itti^ kiinteässä muodossa oleva paisuttamaton polystyreeni, akrylonitriilibutadieeni ity-i 5 reeni (ABS), vahattu puujauho, hartsi ja muita sopivia absorboimattomia hiili])i toi-j siä materiaaleja. Parhaana pidetyt kiinteät polttoaineet ovat kumi tai paisuttane ton polystyreeni, kumin ollessa parhaimmaksi katsottu. Kumin voi valita luonnon kumeista, synteettisistä kumeista tai näiden yhdistelmistä. j

Kumi on tyypillisesti sellaisten hiukkasten muodossa, jotka on saatu aikaiset uijiin 10 valmistetuista kumituotteista, mukaan lukien luonnon ja synteettiset kumit. A jo-i neuvojen renkaiden kulutuspintojen valmistusprosessista saatu hierre on tyypil li tenj kumihiukkasten lähde. Hierteen voisi myös alistaa kryogeeniseen jäädytykseni ja jauhaa sen jälkeen hiukkasiksi. Hiukkaset siivilöidään sen jälkeen ennalta mää ät-j tyyn, haluttuun kokoon tai määrätylle hiukkaskokoalueelle. Parhaana pidetty ko {o-j 15 alue alkaa noin 1-5 mm:stä. On toivottavaa välttää kaksilaatuista jauhatustulo >ta. Kiimihiukkasten yhden mitan tulisi mielellään olla verrattavissa ammoniumnit r iMt tirakeiden kokoon. On myös toivottavaa, että hiukkaset olisivat kaikki jokseenkin samankokoisia.

Kumihiukkasten vaihtoehtona tai niiden lisäksi kiinteänä polttoaineena voi käy tää , 20 gilsoniittia. On toivottavaa, että gilsoniitti on seulan - 30 kokoa.

, Muihin sellaisiin materiaaleihin, joita voi edullisesti lisätä koostumukseen, ovat si-i ;;1 dosaineet, viivyttävät aineet, inertiamateriaalit, täyteaineet tai vastaavat. Yksi timän i ·' keksinnön mukaiseen koostumukseen lisättävä inertiamateriaaliesimerkki on hijk- : V kahiukkasten muodossa oleva piidioksidi. Tässä on ajateltu, että hiekkahiukh $et : 25 toimivat lämmönvaimentimina, jotka viivyttävät sitä aikaa, jonka räjähdysaine vaa tii maksimienergiansa saavuttamiseen.

* | * * f .o. Tämän keksinnön mukaista räjähdysainekoostumusta tehtäessä kaikki komponentit ·;·* lisätään mieluiten tyypillisellä tavalla yhteen sekoitussäiliöön erillisistä säiMys-· ja/tai punnitussäiliöistä. j ' * * 30 Parasta on, että polttoöljyn ja kumin yhdistetty määrä on 6-9 painoprosenttia räj ijh-j dysaineyhdisteen kokonaispainosta, mieluummin 6-7 %, polttoöljyn määrän aika es- j sa niinkin alhaalta kuin 0-5 % kokonaispainosta. ! j i i 3 3 ! s i 107332 5

Yhdessä toteutusmuodossa pidetään edelleen parempana, että tämän keksinnön mukaisessa alhaisen iskun räjähdysaineyhdisteessä on sellainen koostumus, jossa AN:FO:kiinteä polttoaine -suhde on alueella 94:2:4 - 96:1½^½. On ajateltu niin, että mainitussa yhdessä toteutusmuodossa muutokset öljyn ja kiinteän aineen suhtees-5 sa auttavat hidastamaan räjähdysaineen maksimienergian tuottamista hallitumpaan vapautumiseen, koska koostumuksessa on mukana ylimääräistä öljyä.

Tämän keksinnön eräässä muodossa räjähdysaineseokseen lisätyn öljyn viskoosi-suus on katsottu tärkeäksi, koska lisätty öljy ei pelkästään tunkeudu hapettavan aineen hienonnettuihin hiukkasiin, vaan se jää myös kosketuksiin hienonnettujen 10 hiukkasten ulkopinnan kanssa.

Seuraavassa selitetään nyt tämän keksinnön parhaana pidettyjä toteutusmuotoja vain yhtä esimerkkiä käyttäen, viitaten oheiseen piirrokseen, jossa: kuvio 1 on kuva porausreiän paineesta kilobaareina ajan funktiona ja mikrosekun-teina, koskien tavallista räjähdysainetta, jota edustaa käyrä OABCD, verrattuna käy-15 rään OBCD, joka edustaa tämän keksinnön mukaisen räjähdysaineen yhden muodon vastaavaa.

Räjäytyksen aikana porausreiässä olevan räjähdysaineen ennen räjäytystä vallinnutta olotilaa muutetaan äkillisesti siten, että kiinteä tai nestemäinen materiaali, joka •. : on normaalissa ilmakehän paineessa, muuttuu korkeapaineiseksi kaasuksi. Räjäh- 20 dysaineen räjähtäessä paineen massiivinen hetkellinen kasvu saa porausreiän tai rä-jäytysreiän koon kasvamaan. Räjäytysreiän kasvamisen saa aikaan räjäytysreiän ;::.: seinien liike, joka puolestaan alentaa räjähdyskaasun painetta räjäytysreiän sisäpuo- ; lella. Räjäytysreiän läpimitan kasvaessa ympäröivässä kalliomassassa kehittyy hil- i litseviä voimia ja kun kaasun paine on pudonnut noin puoleen alkuarvostaan välit- * · * : 25 tömästi räjähdyksen jälkeen, porausreiän lisälaajeneminen loppuu. Tähän mennessä räjäytysreiän läheisyydessä olevassa kalliorakenteessa on esiintynyt merkittävää :··: murskautumista ja säteittäistä murtumista. Kun aika etenee, kalliorakenteeseen ke- ·"*: liittyneet rasitus- ja murtumakentät ulottuvat ulospäin porausreiästä, aina siihen « · · *. saakka, kunnes ympäröivässä kalliomassassa on syntynyt suurta vaurioitumista ja ·;;; 30 jäämäkaasunpaine pystyy paisuttamaan kalliokuormaa eteenpäin, täydentäen siten » » räjähdyksen vaikutuksia. Tämä tapahtumasarja on esitetty kuvion 1 käyrässä : : ’: OABCD, yhdessä edustavien aikavälien kanssa, jossa käyrän osuus OA vastaa mak- simienergian tai paineen hetkellistä kehitystä, käyrän osuus AB vastaa porausreiän laajenemista välittömästi räjäytyksen jälkeen ja siihen liittyvää paineen alenemista, 35 käyrän osuus BC vastaa halkeaman laajenemis- ja paineistumisvaihetta porausreiäs- 6 1073312 j sä olevan paineen aletessa edelleen, ja käyrän osuus CD vastaa paisumista. Ijästä johtuen äkillistä paineen vaikutusta ja maksimienergiaa edustaa viiva OA j i siti seuraavaa porausreiän laajenemista ja paineen laskua edustaa käyrä ABCD.

Toisaalta käyrä OBCD kuvaa tämän keksinnön alhaisen energian räjähdysaineen 5 yhden muodon käyttäytymistä, jossa räjähdysaineen räjäyttämistä ja porausr :iäp laajenemista vastaava maksimienergian kehittyminen hallitaan tavallista eneru ään vähitellen tapahtuvaksi, kuten verrattain paljon loivemmasta käyrän OB kalteruuj desta voi havaita, kun sitä verrataan OAn vastaavaan. Alhaisen iskuenergian i a äh] dysaineen käyttäytyminen porausreiässä sen jälkeen, kun käyrällä oleva piste Ej or 10 saavutettu, on samanlainen kuin tavanomaisten suuren iskuenergian omaavienj räjähdysaineiden kohdallakin. j

Kuviossa 1 varjostettu alue OABO edustaa sitä energiaa, joka etenee iskuaalt mie porausreiän ympärillä olevaan kalliomassaan ja se on juuri se energiamäärä, j }ka säästetään käyttämällä tämän keksinnön mukaista räjähdysainetta, verrattuna tjnan-15 omaisiin räjähdysaineisiin, koska tämä energia kuluu olennaisilta osiltaan huikean ja tuhoaa lisäksi kalliosta saatavia mineraaleja. Avoimissa kaivoksissa paikalla < »levässä kalliomassassa on usein voimakkaita sidoksia, jotka aiheuttavat iskuaallon voimakkaaseen vaimenemiseen kitkan ja muiden hajottavien mekanismien vuo esi. Näin ollen iskuenergia on suureksi osaksi tuhlattua energiaa eikä se saa juuri m uta 20 aikaan kuin rinteen epävakavuutta ja muita värinän aiheuttamia ongelmia.

:' ·. Seuraavassa kuvataan useita esimerkiksi otettuja LSEE-räjähdysaineyhdisteiden to- : teutusmuotoja muunnettujen ANFO-räjähdysaineiden muodossa, viittaamalla k m- • «tl 1 :\\ kin yhdisteen koetuloksiin.

* * | -]

1’V Esimerkki 1 - ANRUB

* * * I 5 • · · | i *.* * I | 25 Alunperin uskottiin, että räjäytyksen onnistumisen varmistamiseksi muumiot ua| ANFO-räjähdysainetta käytettäessä osan ammomumnitraattirakeista täytyi imeä it- j ..... seensä polttoöljyä, tai että niiden tulisi vähintäänkin olla hyvin läheisessä sekot is- j *:* suhteessa. On kuitenkin todettu, ettei ole edes välttämätöntä sisällyttää rakeisiin i ti- j ..*·* tään polttoöljyä. Tässä parhaana pidetyssä toteutusmuodossa, jonka nimi on 30 ANRUB (Ammonium Nitrate/Rubber = ammoniumnitraatti/kumi), ei ole käy:etjty | mitään polttoöljyä, reaktion tarvitseman polttoaineen tullessa kiinteänä polttoaineφη |

! ” toimivasta kumista. Kussakin seuraavassa esimerkissä käytettiin kaupallisesti sija tä- J

vissa olevaa räjähdysainetta, huokoisia AN-rakeita, rakeiden keskimääräisen läpju li-1 tan ollessa 1,0-2,0 mm välillä.

107332 7

Vedenalaiset kokeet

Erilaisten ANRUB-yhdisteiden vedenalaiset kokeet tehtiin iskuenergian sekä pai-suntaenergian muutosten mittaamiseksi. Kun räjähdys tapahtuu veden alla, iskuaalto etenee veden läpi räjähtävästä räjähdysaineesta ja sen lisäksi muodostuu räjähdyk-5 sen aikana kehittyneitä kaasuja sisältävä kaasukupla. Kuplassa olevan kaasun sisäinen energia, tai kuplaenergia, on yhtä suuri kuin kalliossa tapahtuvan räjähdyksen paisuntaenergia.

Vedenalaisissa kokeissa räjähdysaineyhdisteessä käytettiin kolmea eri kumihiukkas-kokoa, jotka saatiin seulomalla ne kolmeen kokoiyhmään: 10 KARKEA 100 % läpi 2,36 mm ja 100 % jäljellä 1,18 mm KESKIKOKO 100 % läpi 1,18 mm ja 100 % jäljellä 850 pm HIENO 100 % läpi 850 pm.

Vedenalainen räjähdys rajattiin lisäksi simuloimaan panoksen rajaamista kalliossa käyttämällä kahta eri rajaustyyppiä: 15 Kevyt rajaus - 4 litran maaliastiat, paino 350 g.

Raskas rajaus - 101,7 mm:n sisäläpimittaiset teräsputket pituus 500 mm seinän paksuus 6,3 mm, paino 9200 g.

•.' ·, Kaikki panokset sytytettiin HDP-3-ajopanoksilla (noin 140 g Pentoliteia), joka rä- jäytettiin nro 8 AI-detonaattorilla. ANRUBin vedenalaisten kokeiden tulokset on : ;': 20 esitetty tiivistelmänä taulukossa 1. Suluissa olevat energia-arvot ovat väkiopoik- • <« t :'. \ keamia.

• · • · · • · · • · • · · • · · • · · • · • 1 I • · ··· · · • · « « f · i i i i 1073&2 j 8 : !

Taulukko 1 | RAJAUS: Maaliastia Teräsputki 1 RÄJÄHDYSAINE Iskuen. Kuplaen. Iskuen. Kuplaen. j SEj/g BEj/g SEj/g BEj/g 5 ANFO 693(87) 2217(50) 810(19) 2044(27) (94/6) ANRUB KARKEA 440(48) 1659(114) 634(6) 1713(39) (93/7) ANRUB KESKIKOKO 484(31) 1757(84) 739(48) 1828(32) 10 (93/7) ANRUB HIENO 587(51) 1965(102) 732(29) 1914(439 (93/7) ANRUB KARKEA 454(60) 1477(231) (96,5/3,5) 15 ANRUB KARKEA 1713(115) 734(23) 1788(32) (89,5/10,5) ANRUB KARKEA 589(70) 1975(187) 734(21) 1780(42) (86/14) ANRUB KESKIKOKO 374(15) 1545(86) 20 (96,5/3,5) ANRUB KESKIKOKO 477(84) 1841(190) (89,5/10,5) ANRUB KESKIKOKO 570(11) 2063(23) (86/14) 25 « · ·

Raskaillakin rajoittimilla toteutettuina veden alla tehdyt räjäytykset näyttivät ea-j 4 · · i goivan epätäydellisesti johtuen siitä, ettei räjähdysainetta pidetä riittävän tiiviin i ja paineistettuna, jotta se reagoisi täydellisesti räjähdysainekaasukuplan laajentuessa, * li1 Tästä johtuen ja vaikka iskuenergia on kussakin tapauksessa alempi kuin ANI Or 30 vastaava, kuplaenergia on myös alhaisempi, koska täyttä kuplaenergiaa ei keiiitty- ]·. nyt. Kun kokeet tehtiin tämän jälkeen kalliossa, jossa kaasumaiset rä äh- • : dysainetuotteet on rajattu ja suljettu paljon pitemmäksi ajaksi ja siten, että rejktiol *;* ehtivät toteutua kokonaan, voitiin vahvistaa, että ANRUB toimii kuten todelliieii • ! :.:V LSEE. Kalliossa, jossa räjähdyskaasut eivät pääse laajenemaan yhtä vapaasti lii» 14· :,, t: 35 vedessä, hitaammin reagoivilla kiinteillä polttoaineseoksilla on enemmän aikai i ea- goida täydellisesti, jolloin ne lisäävät kupla- tai paisuntaenergian tehokasta mä ä ää. On kuitenkin niin, ettei iskuenergian voi odottaa muuttuvan merkittävästi, kos a i se 107332 9 on räjäytysrintaman alkuperäisen räjäytysnopeuden ja paineen funktio - eikä sitä seuraavan kaasujen laajenemisen funktio.

Kumihiukkasten koko vaikuttaa siihen nopeuteen, jolla räjähdysaine reagoi, millä tarkoitetaan sitä, että kiinteän polttoaineen ja ammoniumnitraattirakeiden läheisyys 5 ohjaa sitä nopeutta, jolla räjähdysaineseos reagoi. Hienojakoinen kumi reagoi nopeammin kuin karkea kumi, kuten voisi odottaakin, kun otetaan huomioon molempien kumihiukkaskokoluokkien pinnan ja massan väliset suhteet. On kuitenkin niin, että mitä pienempi polttoainekoko, sitä suurempi iskuenergia, ja siksi saattaa olla tarpeen löytää kompromissi sellaiseen optimiin pääsemiseksi, jossa kaikella polttoai-10 neella on aikaa reagoida, mutta riittävän hitaalla nopeudella iskuenergian pienentämiseksi.

Kumihiukkasten käytön yhteydessä ongelmana on erottuminen. Kaikki hienot ku-mihiukkaset pyrkivät erottumaan seoksen pohjaan ja vaikuttamaan reagointiin. Liian karkeat kumihiukkaset taas pyrkivät kellumaan seoksen yläpinnalla. Karkeiden 15 kumihiukkasten todettiin sekoittuvan tasaisemmin ammoniumnitraattirakeiden kanssa. Veden tai kyllästetyn AN-liuoksen lisäämisen AN/RUBin sekoittamisen aikana todettiin myös edistävän merkittävästi seoksen tasaisuutta, varsinkin hienoja kumihiukkasia käsiteltäessä.

Kalliokokeet 4 I « I ! 4 4 :'. J 20 Iskuaalto on välttämätön räjäytyksen käynnistämiseksi räjähdysainepylväässä. Vaa- • t : , . dittavan iskuaallon intensiteetti riippuu räjähdysaineen herkkyydestä. Kim räjähdys- Y· ]· ] tapahtuma on kerran päässyt alkuun, iskurintama etenee panoksen pituussuuntaan.

• 4 !.#i Se nopeus, jolla tämä iskurintama kulkee räjähdysaineen läpi, tunnetaan räjähdys- * aineen räjäytysnopeuden (Velocity of Detonation, VOD) nimellä. Mitä nopeammin « · ♦ '·* ’ 25 räjähdysaine reagoi, sitä suurempi määrä iskuenergiaa syntyy. Iskuenergia kasvaa suhteessa VODin neliöön. Tästä johtuen VODin aleneminen ilmaisee myös isku-' energian alenemista. Kokeissa tehtiin sekä yhden reiän että useiden reikien räjäytyk- siä kalliossa, jotta voitaisiin vahvistaa, että ANRUBille on ominaista sekä isku-energian väheneminen (VODin aleneminen) että paisuntaenergian kasvaminen.

I ··· « *« :: 30 Räjäytysnopeus saatiin kaikissa tapauksissa selville tekniikalla, joka käsitti sen ajan ; mittaamisen, joka räjähdysrintamalta kului pitkin räjähdyspanosta puolen metrin vä- 114 . * ·. lein sijoitettujen johtoparien oikosulkuun. Ne on luetteloitu eri reikäkokojen, kallio- tyyppien ja sekä ANFOn että ANRUBin osalta taulukossa 2.

.................................— -- }--- i i 107332 ; 10

Taulukko 2

Räjähdysaine ANFO ANRUB

Kallio Reiän läpimitta Räjäytysnopeudet (mm) (m/s) 5 Rautamalmi 381 4370 3960 4380 3900 150 3300

Pehmeä rautamalmi 381 4350 3910

Graniitti 89 3550 2600 ; 10

Taulukon 2 luvut ilmaisevat, että ANRUB saa aikaan johdonmukaisesti alhaisemman VODin verrattuna ANFOon. Räjähdysaineen VODin alentaminen on kuitakin vain osittaisvahvistus sille, että räjähdysaineella on halutut alhaisen iskuene^iap ominaisuudet. ANRUBin räjäytyksen aiheuttamat värinät on myös saatava ah n ne-15 tuiksi ANFOon verrattuna. Värinämittaukset tehtiin sekä Mt. Tom Price -kahos-alueella että myös paikallisen louhoksen tiloissa.

LOUHOS: Värinämittauksia tehtiin kahdella kolmiakselisella geofonilaitteistolla, sijoitetnijna 10 ja 20 metrin päähän pois rmtauksesta ja kohtisuoraan rintaukseen päin, ka n Ien ’; · 20 89 mm:n räjäytysreiän puoleenväliin. Kalliotyyppi oli graniittia.

* « • Taulukko 3

··’ Räjähdysaine ANFO ANRUB ANFO

: ANRUB I

• · ·

*.· * Etäisyys Suurinhiukkasnopeus I

25 (m) (mm/s) j :··: 10 756 426 1,77 j ·“·; 20 127 73 1,75 | <♦· ] * ] .;!* TOM PRICE: j I · « f i · i

Geofonilaitteistot asetettiin 15 metrin päähän räjäytyksen taakse rintauksen kan;sa| :.i.: 30 samansuuntaisesti. Yksi geofoni sijoitettiin neljänneksen päähän pitkin räjäytetä.) :: Toinen räjäytteen keskikohdan taakse ja kolmas kolmen neljänneksen päähän. Ρι ιο- let räjäytteestä ladattiin ANFOlla ja toinen puoli ANRUBilla.

! i i : ! ! ! j 107332 11

Ensimmäinen koe tehtiin pehmeässä rautamalmissa käyttäen 381 mm:n läpimittaisia reikiä, 15 m korkeaa pengertä ja 2 m penkereen alustaa. Räjäytysreiän etäisyys geo-fonista vaihteli 15-60 m. Keskimääräinen kuorma oli 7,8 metriä ja keskimääräiset välit 9,0 metriä, louhimissyvyys 9 metriä. Räjäytys käsitti 12 reikää pitkin rintausta 5 ja se oli kahden rivin syvyinen.

Hiukkasten säteittäis- ja poikittaisnopeuksien vektorisumman mittausten korrelointi osoittaa, että: ANFO ppv = 96,24 exp (-0,0052 R) m/s R b 10 b ANRUB ppv = 76,00 exp (-0,00488 R) m/s R b b jossa R on etäisyys räjäytysreiästä geofonilaitteistoon, 15 b on räjäytysreiän säde ja ppv on suurin hiukkasnopeus, 96,24 ja 76,00 ovat suurimmat hiukkasnopeudet räjäytysreiän rintauksessa, vastaavassa jäqestyksessä ANFOn ja ANRUBin osalta ja 0,0052 ja 0,00488 ovat vaimenemiskertoimia, vastaavassa järjestyksessä ANFOn ja . ‘', 20 ANRUBin osalta.

* · I

t j; ANFOn ja ANRUBin välisen ppv:n suhde on: * · I « « < ANFO = 1.266

:* ANRUB

* · · t · • · :T: Toinen koe tehtiin rautamalmissa käyttäen 381 mm:n läpimittaisia reikiä. Geofoni- 25 järjestelyt olivat samanlaiset kuin edellä. Keskimääräinen kuorma oli 8,8 metriä ja keskimääräiset välit olivat 10,2 metriä, louhimissyvyyden oltua 8 metriä. Räjäytys . ♦··. käsitti 14 reikää pitkin rintausta ja se oli kaksi riviä syvä.

ANFO ppv = 81,97 exp (-0,00866 R) m/s ::: r b !.··: 30 b :···: ANRUB ppv = 58,06 exp (-0,00377 R) m/s O R b b 12 : 107^52 ANFOn ja ANRUBin ppv:n suhde on:

ANFO = 1,412 ANRUB

Värinämittaukset osoittavat, että ANRUBilla on johdonmukaisesti alhaisempi vä-5 rinäominaisuus kuin vastaavalla ANFOlla, mikä vahvistaa siten, että ANRUBilh op halutut alhaisen iskuenergian ominaisuudet. j

S

Sen määrittämiseksi, onko ANRUBilla ANFOon verrattava kokonaisenergia, ori myös välttämätöntä mitata sen paisuntaenergia. Jos ANRUBin iskuenergia on ANFOon verrattuna alhaisempi, paisuntaenergian on oltava kokonaisenergiat, säi-10 lyttämiseksi suurempi. Vaikka paisuntaenergiaa ei voikaan mitata suoraan, se or suorassa suhteessa kuorman nopeuteen. Paisuntanopeuksien mittaamiseksi kiitettiin suurinopeuksista valokuvausta 500 kuvan sekuntinopeudella, mikä sopii jälki· analyysiin paisuntanopeuksien määrittämiseksi. Paisuntanopeudella on kaksi j ää-komponenttia - taso ja huippu.

15 Pystysuorat alkupaisuntanopeudet laskettiin analysoimalla räjäytyksestä otettua) i uu- rinopeuksista 16 mm:n filmiä. Huipulle sijoitettiin merkitsimiä (noidan hatu: ja maaliastiat). Niiden seuraava liike heijastaa räjähdysaineen aiheuttaman huipui nopeutta.

Taulukko 4 j j 20 Räjähdysaine Nopeudet Keskiarvo ] (m/s) (m/s) j \.l[ ANFO 4,00 3,97 3,37 4,00 3,84 j ANRUB 4,89 6,27 4,54 5,23 j

Keskimääräisten paisuntanopeuksien suhde ANRUB j 25 ---------- = 1,36 ! j

ANFO I

o ! 3 • "! t · ♦ | I;. ANRUBin räjähdysaineluokitus • i >· *« 3 . < 1 ' j :: Räjähdysaineita koskevat määräykset rajoittavat ANFOn tapaisten räjähdysainei ier i . sekoittamisen reiän päällä tapahtuvaksi. Toisin sanoen polttoöljy lisätään ai e no- • t 4 f

,<··, 30 mummtraattnakeisiin juuri ennen sekoituksen pumppaamista alas reikään. ANRU

Bin tasaisen sekoituksen aikaansaamisen vaatima aika ei salli tuotteen sekoitta n ista reiän yläpäässä. Nämä samat määräykset estävät räjähdysaineiden irtotavaral i Ije- 13 107332 tuksen, mikä tarkoittaa, ettei ANRUBia voi sekoittaa etukäteen ja kuljettaa reiälle voimassa olevien räjähdysaineluokitusten mukaisesti.

Tämän ongelman voittamiseksi päätettiin yrittää ANRUBin luokitusta vaaralli-suusluokkaan 1.5. Ainoastaan "erittäin epäherkät" räjähdysaineiden osat voidaan 5 luokitella merkinnällä 1.5D. Sen arvioimiseksi, onko räjähdysaineyhdiste "erittäin epäherkkä", se tulee alistaa seuraavassa pääkohdittain esitettyyn sarjan 5 kokeisiin. Saijan 5 kokeet käsittävät neljä eri koetyyppiä:

Tyyppi 5(a): Nallihatun herkkyyskoe - iskukoe, joka määrittää herkkyyden vakio-räjäytysnallilla tapahtuvalle räjäytykselle.

10 Tyyppi 5(b): Palamisesta räjähtämiseen -kokeet - lämpökokeet, joilla määritetään, taipumus siirtyä nopeasta palamisesta räjähdykseen.

Tyyppi 5(c): Ulkoisen palamisen koe - olennaisilta osiltaan koe, jolla määritetään räjähtääkö suurina määrinä oleva aine joutuessaan alttiiksi suurelle liekille.

Tyyppi 5(d): Princess-sytytyskipinäkoe - jolla määritetään syttyykö aine, jos siihen 15 kohdistetaan sytyttävä kipinä.

ANRUB selvisi jokaisesta neljästä kokeesta ja sen hyväksymismerkintä on AN-RUB, UN No. 0082 luokitus 1.5D, kategoria (ZZ). Tämä merkitsee sitä, että sen saa . . esisekoittaa ja kuljettaa irtotavarana, mikä antaa huomattavasti suuremman jousta- '; ; vuuden ANRUBin sekoittamisen ja kuljettamisen kannalta.

« 4 I

i : : 20 Esimerkki 2 - ANFORB

I I I • ♦ ·

!. : Tämän keksinnön vaihtoehtoinen toteutusmuoto, joka tunnetaan nimellä ANFORB

• · · ' ·' (Ammonium Nitrate/Fuel Oil/Rubber = ammoniumnitraatti/polttoöljy/kumi), simu- :·: * loi puolihyytelömäisiä räjähdysaineita, jotka koostuvat noin 10 %:sta ohutta reagoi vaa nitroglyseriinikerrosta levitettynä ammoniumnitraattikiteiden (AN) ja kiinteän 25 polttoaineen päälle. Nitroglyseriinin räjäyttäminen panee AN:n ja polttoaineen väli-·*[[: sen reagoinnin alulle ja se tuottaa puolestaan energian kallion murtamiseen. AN- FORB simuloi puolihyytelömäisiä räjähdysaineita siinä mielessä, että siinä käyte- « tään ANFOa panemaan AN:n ja kiinteänä polttoaineena toimivien kumihiukkasten * ·; · * välinen reaktio liikkeelle. Tässä toteutusmuodossa valitaan 30 % 94:6 ANFO -räjäh- ·.:*.· 30 dysainetta ja yhdistetään siihen 70 % 93:7 AN/kumimateriaalia muodostamaan hi- taasti palavan räjähdysaineen. ANFOn 30 % osuutta käytetään yhdistelmän sytytti-menä, kun taas 93:7 AN/kumimateriaalia käytetään aikaansaamaan hallittu maksi- — 107M2 14 mienergian kehittyminen. Tämä tarkoittaa 93 % AN, 2 % polttoöljyä ja 5 % In Olia ANFORBissa. AN/FO/RUB-suhdetta voi muuttaa optimiyhdistelmän aikaansai mL seksi.

Veden alla tehdyt kokeet osoittavat, että ANFORBilla on samanlaiset räjähdys tnij 5 naisuudet kuin ANRUBilla ja että se tuottaa keskimääräisenä kuplaenergi 1957± 147 J/g. ROIL otettiin kokeisiin hienoisena poikkeamana alkuperäisistä ANFORBista, jossa kiinteä ja nestemäinen polttoaine lisätään erikseen rakeisiin ROIL käsittää kiinteän ja nestemäisen polttoaineen esisekoittamisen ennen niidet lisäämistä AN-rakeisiin. ROILin vedenalaiset kokeet tuottivat ANRUBin vastaa riiii i 10 verrattavat tulokset, keskimääräisen iskuenergian ollessa 593 ± 62 J/g ja kuplaa ier4 gian 1898 db 117 J/g.

Esimerkki 3 - ANPS

Kahta erimuotoista paisuttamatonta polystyreeniä käytettiin kokeissa kiinteinä p jlt-toaineina LSEEssä, jota kutsutaan nimellä ANPS (Ammonium Nitrate/] >oly-15 styrene = ammoniumnitraatti/polystyreeni). Ensimmäinen näistä on lieriömäisten] i polystyreenihelmien muodossa. Ne ovat muutaman millimetrin pituisia ja niiden lä-j pimitta on noin 2 mm. Tämän sekoituksen veden alla tehtyjen kokeiden tuloksina] saatiin keskimääräiseksi iskuenergiaksi 314 ± 88 J/g ja kuplaenergiaksi 126!! 149 J/g. Helmillä on taipumus irrottautua rakeista ja muodostaa epätasa-aim:i*enj . . 20 seos. Vapautetut energiamäärät ovat lisäksi melko alhaisia, mikä kertoo hyvii hi-j ; ; taasta reaktio-nopeudesta. On kuitenkin todennäköistä, että teräsputkeen rajattma

« « I

‘ · '' nämä energiamäärät kasvaisivat merkittävästi.

< ( I

I i « t

Toinen muoto on polystyreenihiutaleet. Niiden pinta-ala massayksikköä kohden on • · : v. suurempi kuin helmillä ja siksi niiden tulisi reagoida nopeammin. ANPS-hiutil ;en !*:·. 25 mitattu vedenalainen iskuenergia on 330 ± 79 J/g ja vastaava kuplaenergia 1299 ± • · · 181 J/g. Ongelmana on hiutaleiden koko; liian pienet asettuvat sekoituksen pöh j; lie . ja liian suuret kelluvat sekoituksen yläosassa. Seulomalla hiutaleet määrättyihin co- koluokkiin voidaan käyttöön valita se osuus, joka sekoittuu hyvin tasa-aineisen fä-l * * ·;·’ jähdysaineseoksen aikaansaamista varten.

• ) 6 ]: 30 ANPS-hiutaleita on kokeiltu veden alla ja rajaamalla ne teräsputkeen. Kuten saa toi odottaakin, isku- ja kuplaenergia nousivat vastaavasti lukemiin 545 ± 33 J/g ja 1616± 75 J/g. Latauksen sulkeminen johti kupla- ja iskuenergian yhteismää'än nousuun yli 500 J/g:llä, mikä on merkittävää. Epäselväksi jäi vielä, onko räjähdysaine reagoinut täydellisesti. Jos räjähdysreaktiot jäävät epätäydellisiksi, on todai- 107332 15 näköistä, että kallioon suljettuna kupla/paisuntaenergia kasvaa ja antaa ANPSille keksinnön mukaisesti todellisen LSEEn ominaisuudet.

Esimerkki 4 - ANPW

ANPW on ammoniumnitraatin, sahajauhon ja parafiinivahan sekoitus. Näytteet 5 otettiin kahdesta erikokoisesta sahajauhosta, toinen hieno, toinen karkea. Sahajauho ja nestemäinen parafimivaha sekoitetaan keskenään muodostamaan parafiini-vaha1 päällysteisiä sahajauhohiukkasia. Kun sekoitukset jäähdytettiin, ne muodostivat se1 koitusastian pohjalle kakun; se oli vaikeasti rikottavissa. Parafiinivahapäällysteisten sahajauhohiukkasten muodostaman kiinteän polttoaineen ja ammoniumnitraatin se-10 koittaminen keskenään ei ollut mitenkään vaikeaa ja vedenalaisten kokeiden tuloksena saatiin hienon ja karkean näytteen iskuenergiaksi vastaavasti 540 ± 29 J/g ja 474 ± 53 J/g. Hienon ja karkean näytteen paisuntaenergia on vastaavasti 1915 ± 38 J/g ja 1862 ± 38 J/g.

Esimerkki 5 - HANRUB

15 Raskaat ANFOt ovat suurienergiaisia, erittäin tiheitä räjähdysaineita. Niiden tärkein etu on suurempi tiheys ja siitä johtuva suurempi kokonaisvoima. Toinen etu on, että raskaat ANFOt kestävät vettä, riippuen niiden koostumuksesta. Tämä on ihanteellista sellaisilla työmailla, joilla vesi pääsee räjäytysreikiin ja tästä johtuen jotkin reiät täyttyvät osittain vedellä. Lisäksi sadevesikään ei hajota tai huononna tuotetta 20 sen jälkeen, kun se on ladattu.

Raskaiden ANFOjen koostumuksena on hapella tasapainotettu sekoitus ammo- . . niumnitraattia, polttoöljyä ja emulsiota, joka on esim. suurienergistä polttoainetta (HEF) tai (ENERGAN). HEF- tai ENERGAN-osalla on suuri tiheys ja se päällystää AN-rakeiden pinnan, täyttäen rakeiden väliset osat, mikä johtaa tuotteen tiheyden • · 0 *·* ‘ 25 kasvamiseen.

·:··: HANRUB on raskas räjähdysaine, jonka koostumuksena on hapella tasapainotettu sekoitus ammoniumnitraattia, kumia ja emulsiota. Tavoitteena on tuottaa seuraavilla • » · •. ominaisuuksilla varustettua räjähdysainetta: • · · suuri tiheys \ 30 suuri kaasuenergia ;:; pieni iskuenergia.

• · * · • * · 16 10?.532 Räjähdysaine on myös melko hyvin vettä kestävä, riippuen sekoituksessa oi e/a® emulsion määrästä. Jos emulsio täyttää kokonaan rakeiden ja kumin väliset tyh ä: tilat, saadaan aikaan määrätty vedenkestävyys.

HEF 001 on 75 % ammoniumnitraattia, 3,1 % polttoöljyä ja 21,9 % HEFii. Se I "3 ί 5 ladataan 381 mm:n reikään 121 kgm*, tiheyden ollessa 1,06 gcm . Vasta a/an HANRUBin, 75 % ammoniumnitraattia, 3,1 % kumia ja 21,9 % emulsiota, Iäti us- J 1 tiheys on 0,88 gcm" tai 100 kgm" 381 mm:n reiässä.

Kaksi HEF 001 -reikää ja kaksi HANRUB-reikää räjäytettiin Tom Pricen kenttä kokeiden aikana. Räjäytysten suurinopeuksiset kuvat analysoitiin ja niistä saatiin i eu-10 raavat tulokset.

Taulukko 5 Räjähdysaine Paisuntanopeus (m/s) .

HEF 001 6,19 15 HANRUB 7,71 Tästä saadaan keskimääräisten paisuntanopeuksien suhteeksi HANRUB | I ! 20 ------------= 1,25 I I ! Λ I HEF 001 j i : Edellä esitetyt luvut osoittavat, että HANRUBin paisunta-nopeus, ja siitä joi Λ ien i V myös sen paisuntaenergia, on todella kasvanut HEF 001 reen verrattuna samalla 1 :er- \\· toimella kuin ANRUB verrattuna ANFOon.

« · · • · « * · « 25 Erittäin tiheitä, raskaita räjähdysaineita voi tuottaa lisäämällä emulsion proseitti- , osuutta seoksessa. 60/40 ANFOAemulsioseoksen tiheys on noin 1,2 gcm\ Jos ]f#* HANRUBin HEF-pitoisuutta lisätään, tuotteen tiheys kasvaa. Raskaiden räjähc ys- « » ·”* aineiden mahdollisimman suurelle mahdolliselle tiheydelle on rajansa, toisin raio- ·:· en, kun kaikki rakeiden vähset tyhjät on täytetty emulsiolla, se on noin 1,3 gcm'3.

30 Nyt kun keksinnön mukaisen räjähdysaineen useita esimerkkejä on selitetty / si- M. · tyiskohtaisesti, käy selväksi, että keksinnön mukaisella kiinteän polttoaineen kä y Öl- : lä voidaan tuottaa haluttua LSEE-tuotetta. Tavanomaisessa ANFO-räjähdysline- koostumuksessa nestemäinen polttoaine imeytetään huokoisiin ammoniumnitr u tti- 107332 17 rakeisiin (AN). Keksinnön parhaana pidettävässä muodossa, jossa kiinteä polttoaine korvaa kaiken nestemäisen polttoaineen, voi käyttää vähemmän huokoista tai jopa kiteistä AN:ää, joka on halvempaa kuin huokoiset AN-rakeet. Tämän etuna on räjähdysaineen kustannusten alentaminen.

5 Muita tämän keksinnön parhaana pidetyn LSEEn etuja ovat seuraavat: 1. Paisuntaenergian suhteellinen kasvu suhteessa iskuenergiaan johtaa tehokkaampaan kallionräjäytysräjähdysaineeseen.

2. Tämä tehokkuuden kasvu johtaa reikää kohden tarvittavan räjähdysainemäärän pienenemiseen samaan räjäytystulokseen pääsemiseksi, mikä saa aikaan kustan- 10 nusten säästöä.

3. Rinteiden vakavuus kasvaa ja maaperän värinän väheneminen tekee LSEEstä täten "ympäristöystävällisemmän".

4. Tuotettujen hienojakoisten osien määrä vähenee.

5. Kaivoksesta saatavien, varsinkin timanttien kärsimien vaurioiden määrä vähenee.

15 6. Johtuen LSEEn verrattain alhaisesta herkkyydestä tahattomalle räjähdykselle sen voi sekoittaa etukäteen ja kuljettaa irtotavarana kaivospaikalle ja kaivospaikan ympäristöön.

( : v Edellä kuvattuja esimerkkejä on lähestytty selittäen ja niihin on tehtävissä monia muunnoksia poikkeamatta keksinnön hengestä ja sen kattamalta alueelta, johon täs-20 sä esitetyt kaikki uudet ominaisuudet ja uudet ominaisuuksien yhdistelmät sisälty-vät.

• · • « ··· : Alaan perehtyneet ottavat huomioon, että tässä yhteydessä selitettyyn keksintöön voi tehdä muutoksia ja muunnoksia nimenomaisesti tässä yhteydessä selitettyjen li-·:♦·: säksi poikkeamatta silti keksinnön perusperiaatteista. Kaikkien tällaisten muutosten 25 ja muunnosten katsotaan kuuluvan tämän keksinnön puitteisiin, jonka luonne on ··1 *. määritettävissä edellä esitetystä selityksestä ja tähän liittyvistä patenttivaatimuksis- ta.

Claims (22)

1. Räjähtävä yhdiste, joka käsittää hapettavan aineen kiinteiden hiukkasten ;n uo-dossa ja polttoainemateriaalin, jossa mainittu polttoainemateriaali sisältää am or-boimatonta kiinteää polttoainemateriaalia yhdistettynä yhdisteeseen hiukkaan ao- 5 dossa, hapettavan aineen painosuhteen ollessa polttoainemateriaaliin nähden al a sella 85:15-99:1, ja kiinteän polttoainemateriaalin painoprosenttiosuus säädetään ilu-eelle 1-15 % yhdisteen kokonaispainosta, lopun polttoainemateriaalista, mikäli sitä on, käsittäessä nestemäisen hiilivetykomponentin ja jossa ainakin yksi kiinteän p )lt-toainemateriaalin hiukkasten mitta on saman kokoinen tai suurempi kuin hapetla /an 10 aineen hiukkaset siten, että merkittävä osuus hapettavan aineen hiukkasista ei ole yhteydessä mihinkään kiinteän polttoainemateriaalin hiukkaseen, tunnettu siitä, että tällöin kiinteä polttoainemateriaali on käytössä tehokkaasti alentamassa oleunai-j sesti iskuenergian määrääjä lisäämässä paisuntaenergian määrää siten, että vipau-j tettu kokonaisenergian määrä tilavuusyksikköä kohti säilyy vastaavana kuin ti \an-j 15 omaisella, samantiheyksisellä suuren iskuenergian omaavalla räjähdysaineella. j j

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysaineyhdiste, tunnettu siitä, että siinäj hapettavan aineen painon suhde polttoainemateriaalin painoon on alueella 86: 14-1 96,5:3,5 ja että siinä polttoainemateriaali on jokseenkin kokonaan kiinteää poltti ai-j nemateriaalia. j f S ·. ; 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysaineyhdiste, tunnettu siitä, että siinä) . ·. : hapettavan aineen painon suhde polttoainemateriaalin painoon on alueella 92:8-9 l:öj . ’ . ‘ ja että siinä polttoainemateriaali on jokseenkin kokonaan kiinteää polttoainenuti ;ri-: aalia. • · e

· :*·]: 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen räjähdysaine, tunnettu siitä, että 25 siinä hapettava aine valitaan ryhmästä, joka käsittää ammoniumnitraatin, natrh m- « nitraatin, kalsiumnitraatin, ammoniumperkloraatin ja näiden sekoitukset.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen kaltainen räjähdysaine, tunnettu siitä, että siinä hapettava aine valitaan ryhmästä, joka käsittää kumin, paisuttamil Ijo-··· man polystyreenin, gilsoniitin, vahapäällysteisen sahajauhon, ABS:n, hartsin ja! * * « « V .··. 30 muita sopivia absorboimattomia hiilipitoisia materiaaleja.

: : 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysaineyhdiste, tunnettu siitä, että ;>inä| mainittu hapettava aine on ammoniumnitraattirakeiden (AN) muodossa ja mairttu) polttoainemateriaali on kiinteää polttoainemateriaalia kumihiukkasten (RUB) i iuo-i I :4 dossa, jossa painojen suhde AN:RUB on alueella 92:8-94:6. ; j 107332 19

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen räjähdysaineyhdiste, tunnettu siitä, että siinä mainittujen kumihiukkasten koko on sellainen, että ne pystyvät olennaisilta osiltaan läpäisemään 3 mmm seulan, mutta jäävät olennaisilta osiltaan 500 pm seulan päälle.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen räjähdysaineyhdiste, tunnettu siitä, että siinä 5 mainittujen kumihiukkasten koko on sellainen, että ne pystyvät olennaisilta osiltaan läpäisemään 2,36 mm:n seulan, mutta jäävät olennaisilta osiltaan 850 pm:n seulan päälle.

9. Menetelmä räjähdysaineyhdisteen valmistamiseksi, menetelmän käsittäessä hapettavan aineen sekoittamisen kiinteässä kidemuodossa polttoainemateriaalin kanssa, 10 tunnettu siitä, että siinä mainittu polttoainemateriaali sisältää absorboimatonta kiinteää polttoainemateriaalia yhdistettynä koostumukseen hiukkasmuodossa, hapettavan aineen ja polttoainemateriaalin painosuhteen ollessa alueella 85:15-99:1, ja kiinteän polttoainemateriaalin painoprosenttiosuus on asetettu alueelle 1-15 % yhdisteen kokonaispainosta, muun osan, mikäli sitä on, käsittäessä nestemäisen hiilivetykom-15 ponentin, ja jossa ainakin yksi kiinteän polttoainemateriaalin hiukkasten mitta on samaa kokoa tai suurempi kuin hapettavan aineen hiukkaset siten, että merkittävä osuus hapettavan aineen hiukkasista ei ole kosketuksissa minkään kiinteän polttoainemate-riaalin hiukkasen kanssa, jolloin kiinteä polttoainemateriaali vaikuttaa käytössä tehokkaasti iskuenergiamäärää alentamalla samalla kun se lisää paisuntaenergiaa siten, että 20 vapautettu kokonaisenergiamäärä tilavuusyksikköä kohden pysyy verrattavissa tavan-«,'·· omaiseen, korkean isku-energian omaavaan, samantiheyksiseen räjähdysaineeseen : \: nähden. 1.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä hapet- I. tavan aineen ja polttoainemateriaalin välinen painosuhde on alueella, joka on määri- • » * 25 telty j oko patenttivaatimuksessa 2 tai 3. • · · • · ·

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä mainit- ....: tu hapettava aine on sellainen kuin patenttivaatimuksessa 4 on määritelty. * * *

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä mainittu ··· polttoainemateriaali on sellainen kuin patenttivaatimuksessa 5 on määritelty. - · · · · **:*’ 30

13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä mainittu : hapettava aine on ammoniumnitraattirakeiden (AN) muodossa ja mainittu polt- toainemateriaali on kiinteää polttoainetta kumihiukkasten (RUB) muodossa ja AN:RUB-painosuhde on alueella 92:8-94:6. _ __ > il _2_______________ I I : \ 3 107 5^2 20 ;

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä 3amif hiukkasten koko on sellainen kuin joko patenttivaatimuksessa 7 tai 8 on määritel y. |

15. Räjähdysainepakkaus, tunnettu siitä, että se käsittää hapettavan aineen 1 iin teiden hiukkasten muodossa ja toisen komponentin, johon kuuluu polttoaineina eri 5 aali, mainitun polttoainemateriaalin sisältäessä absorboimatonta kiinteää polttoa ine materiaalia hiukkasmuodossa, hapettavan aineen ja polttoainemateriaalin jjatio-suhteen ollessa alueella 85:15-99:1 ja kiinteän polttoainemateriaalin painoprose: rtti-osuuden ollessa asetettuna välille 1-15 % koko yhdisteen painosta, loppuosan { olt toainemateriaalista, mikäli sitä on, käsittäessä nestemäisen hiilivetykomponentii, ji. 10 jossa ainakin yksi kiinteän polttoainemateriaalin mitoista on samankokoinen ta suurempi kuin hapettavan aineen hiukkaset, mikä varmistaa ensimmäistä ja :cisti. komponenttia keskenään sekoittamalla aikaansaadussa räjähdysaineyhdistte 5sä ettei merkittävä osa hapettavan aineen hiukkasista ole kosketuksissa kiinteän pr (tto-ainemateriaalin hiukkasten kanssa, jolloin kiinteä polttoainemateriaali on käy tissi 15 tehokkaasti alentamassa iskuenergian määrää, samalla kun se lisää paisuntaem r jjia-määrää siten, että vapautunut kokonaisenergia tilavuusyksikköä kohden säilyy verrattavissa tavanomaiseen, samantiheyksiseen suuren iskuenergian omaavaan tä äh-dysaineeseen. j i

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kaltainen räjähdysainepakkaus, tuniu tti 20 siitä, että siinä hapettavan aineen ja polttoainemateriaalin välinen painosuhdje on 1. alueella, joka on määritetty sekä patenttivaatimuksessa 2 että 3.

17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kaltainen räjähdysainepakkaus, tunnettu siitä, että siinä mainittu hapettava aine on samanlainen kuin patenttivaatimukse si a 4 l. l on määritelty. • e ♦ ·

18. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kaltainen räjähdysainepakkaus, tuniuttu siitä, että siinä mainittu polttoainemateriaali on samanlainen kuin patenttivaatii n uk- .: · ·: sessa 5 on määritelty.

• · · • · ·;·’ 19. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kaltainen räjähdysainepakkaus, tunnettu *:* siitä, että siinä hapettava aine on ammoniumnitraattirakeiden (AN) muodossa ja 30 mainittu polttoainemateriaali koostuu kiinteästä polttoaineesta, joka on kumiliilk-kasten (RUB) muodossa, AN:RUB-painosuhteen ollessa alueella 92:8-94:6.

• · · :’ ': 20. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kaltainen räjähdysainepakkaus, tunnettu siitä, että siinä kumihiukkasten koko on sama kuin patenttivaatimuksessa 7 tai |8 on] määritelty. j 3 i i ! 107332 21

21. Räjäytysmenetelmä, tunnettu siitä, että tämä menetelmä käsittää riittävän ti-lavuusmäärän patenttivaatimusten 1-8 mukaista räjähtävää yhdistettä hankkimisen räjäytysreikään ja yhdisteen räjäyttämisen.

22. Räjähtävä yhdiste, tunnettu siitä, että se on olennaisilta osiltaan samanlainen 5 kuin tässä yhteydessä esimerkkeihin 1,2, 3, 4 tai 5 viitaten selitetty aine, mutta pois lukien kaikki ne räjähdysaineyhdisteet, joihin on tässä yhteydessä viitattu vertailu-mielessä.