NO170846B - Sprengstoff med redusert volumstyrke - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et sprengstoff med redusert volumstyrke i forhold til regulære blandinger av ammoniumnitrat og brenselolje (ANFO). Mer spesifikt angår oppfinnelsen et sprengstoff som inneholder et partikkelformig oxyderende salt, et partikkelformig, inert og/eller tetthetsreduserende fyllstoff og, eventuelt, et brensel for å modifisere oxygenbalansen.

I mange sprengningssammenhenger er det ønskelig å kunne benytte et sprengstoff med redusert og varierbar bulkstyrke. Sprengstoffer ifølge oppfinnelsen kan benyttes når som helst det ønskes å benytte et sprengstoff med en redusert volumstyrke, eller når som helst det ønskes et sprengstoff med lett varierbar styrke- Ved sprengning av tunneler eller gal-lerier kan forsiktig sprengning av konturhullet gi en i det vesentlige ubeskadiget bergoverflate med sterkt redusert behov for etterfølgende reparasjons- og understøttelsesarbeide, som f.eks. bolting, påsprøyting, betongforsterkning, osv., og den endelige profil vil svare bedre til konstruksjonsmålene. Lignende overveielser er aktuelle ved bryting av gruver og stros-sing under jord og likeledes ved strossesprengning for å begrense dannelsen av fint materiale, eller ved forhånds-oppsprekking over eller under jorden og ved sprengning for spesielle formål, f.eks. ved fremstilling av knust sten eller ved bryting av kvartsitt. Normale borehulldiametere ved skån-som sprengning ligger mellom 38 og 51 mm.

Selv om et stort antall tett plasserte borehull kan benyttes for å oppnå jevne bruddflater, begrenses metoden av praktiske og økonomiske faktorer, og konvensjonelt utføres forsiktig sprengning ved partiell ladning av overdimensjonerte borehull med patroner eller rør av små diametere. En annen metode går ut på å anordne romlig adskilte og individuelt ini-tierte dekkladninger i regelbundne avstander fra hverandre i borehullet. Metodene er kostbare og gir liten variasjon i energiinnsatsen. Vanlige problemer er dårlig reproduserbarhet i ladningen og ukontrollert kobling mellom sprengstoff og fjell. Det har også forekommet detonasjonsavbrudd. Innsetting av hylser eller avstandsorganer som er konsentriske med ladningen, har forbedret posisjoneringen men har bidratt til å øke kostnadene og å komplisere ladeoperasjonen.

For å møte den generelle trend henimot grovere borehull og bulklading av sprengstoffer også i forbindelse med forsiktig sprengning er det blitt utviklet bulksprengstoffer med sterkt redusert energikonsentrasjon, som f.eks. ANFO med innblandet porøst, lettvektig materiale.

Den fullstendige utfylling av grove borehull med sprengstoff stiller store krav til energireduksjon, og sprengstoffet nærmer seg ofte grensen for detonasjon. Selv om de nevnte posisjoneringsproblemer som gjør seg gjeldende i forbindelse med forhåndspakkede produkter, unngås ved bruk av bulksprengstoffer, blir koblingen til fjelloverflaten sterkere, og sprengningsresultatet blir sterkt avhengig av inho-mogeniteter i sprengstoffet. De lettvektige materialer som normalt benyttes for å redusere energien i sprengstoffet, er følsomme for statisk elektrisitet og blander seg ikke lett med de tyngre standardbestanddeler. De forholdsregler som taes ved fremstillingen for å sikre omhyggelig blanding er ikke tilstrekkelige, da bestanddelene har tendens til å skille seg under transport og under ladeoperasjonen. Kohesjonen i ANFO og muligheten for å lade i vertikale, oppadrettede hull beror normalt på partiell nedbrytning av porøse ammoniumnitratpel-lets og evnen hos den lille mengde brensel til å binde det derved dannede støv. Denne evne avtar sterkt ved innblanding av vesentlige mengder tørt, inert fyllstoff, og kjente reduserte sprengstoffer har begrenset anvendelighet i disse tilfeller. Det er blitt gjort forsøk på å redusere de ovennevnte problemer gjennom å tilføre vann eller klebriggjørende stoffer til sprengstoffet. Vann flegmatiserer sprengstoffet og kan bare benyttes i små mengder. Vann er ikke forlikelig hverken med brenselfasen eller organiske fordrøyningsmidler og har følgelig dårlig sammenbindende evne, og fuktede sprengstoffer er ikke stabile over lengre tid. Heftende eller klebrig-gjørende tilsetninger, som f.eks. dem som det er gitt eksempler på i britisk patentskriftnr. 1 311 077, virker vanligvis som brensel i sprengstoffet og forstyrrer oxygenbalansen, dersom ikke den regulære brenselmengde reduseres propor-sjonalt, hvorved en mindre effektiv brensels- og oxydasjons-middelfordeling må aksepteres. Organiske tilsetninger av dette slag kan også løse opp, bryte ned eller på annen måte ha nega-tiv innvirkning på fordrøyningsmidler av organisk opprinnelse.

Det er et hovedformål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et sprengstoff med en redusert og varierbar styrke innen vide grenser, og med stabil ydelse også ved lave energikonsentrasjoner, hvor de ovennevnte mangler og ulemper ved de hittil benyttede sprengstoffer unngåes. Mer spesifikt er det et siktemål med oppfinnelsen å tilveiebringe et bulksprengstoff med redusert styrke, som lett fremstilles og bibeholdes i homogen form med liten eller ingen segregering mellom bestanddelene og som har langtidsstabilitet. Det er videre et siktemål å tilveiebringe et sprengstoff med forbedret adhesjon, som er anvendelig ved ladning i oppadrettede borehull, og å tilveiebringe et redusert sprengstoff med forbedret vannresistens. Et siktemål er det også å tilveiebringe et redusert sprengstoff som kan lades ved blåsing og som kan danne borehullsladninger med liten tetthet uten støvdannelse, segregasjon av bestanddelene eller utilsiktede avsetninger.

Med foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes det så-ledes et sprengstoff med redusert volumstyrke inneholdende partikkelformig oksyderende salt, energireduserende partikkelformig inert og/eller tetthetsreduserende fyllstoff og eventuelt et brensel for å modifisere oksygenbalansen, hvilket sprengstoff har en redusert volumstyrke i forhold til blandede sprengstoffer av standard ammoniumnitrat/brenselolje (ANFO), hvilket standard ANFO består av prillet ammoniumnitrat med 5,5 vekt% brenselolje, komprimert til en ladningstetthet på 0,95 g/cm<3>. Sprengstoffet er kjennetegnet ved at det inneholder det energireduserende partikkelformige inerte og/eller tetthetsreduserende fyllstoff i en mengde som er tilpasset til å gi sprengstoffet en volumstyrke som er lavere enn 80% av volumstyrken av standard ANFO, og inneholder en viskøs emulsjon av typen vann-i-olje, som har en kontinuerlig brenselfase og en diskontinuerlig vannholdig fase av oksyderende salter, i en mengde mellom 1 og 40 vol% av det totale sprengstoffvolum.

Med relativ volumstyrke, eller bulkstyrke, skal her forstås den kalkulerte energiverdi for et gitt volum av et sprengstoff i forhold til energiverdien for et like stort volum ren ANFO bestående av prillet ammoniumnitrat med 5,5 vekt% brenselolje som er blitt komprimert til en ladningsdensitet på 0,95 g/cm<3>.

Med oxygenbalanse menes på vanlig måte vektdifferan-sen mellom kjemisk tilgjengelig oxygen og den nødvendige mengde oxygen for fullstendig forbrenning av tilstedeværende brensel, uttrykt i prosent av sprengstoffets totalvekt.

Emulsjonen av typen vann-i-olje som tilføres de foreliggende sprengstoffer, har en kontinuerlig, lipofil brenselfase og en diskontinuerlig, hydrofil vannholdig oxydasjonsfase. Den diskontinuerlige fase inneholder oxydasjonsmiddel for å balansere brenselverdien hos den kontinuerlige fase. Fortrinnsvis innlemmes en tilstrekkelig stor mengde oxydasjonsmiddel for å gi emulsjonen som helhet en oksygenbalanse mellom -25% og +15%, fortrinnsvis mellom -20% og +10%, dvs. for å gjøre emulsjonen i det vesentlige balansert. Det foretrekkes å benytte emulsjonssprengstoffer, som er sprengstoffer i seg selv, eller som vil være sprengstoffer ved korrekt øm-fintliggjøring med hulrom, osv. i henhold til normal praksis. Emulsjoner for dette formål er beskrevet i US patentskrift nr. 3 447 978, i britisk patentskrift nr. 1 306 546 og i mange etterfølgende patentskrifter. Slike kjente sprengstoffer kan anvendes slik de beskrives, eller de kan danne basis for egnede emulsjoner som utformes under hensyntagen til de foran-staltninger som her beskrives.

Et emulgeringsmiddel av typen vann-i-olje innlemmes fortrinnsvis for å lette dannelsen og stabiliseringen av emul-sjonsstrukturen. Vanlige emulsjoner for dette formål er sor-bitanfettsyreestere, glycolestere, umettede substituerte oxa-zoliner, fettsyresalter og derivater derav.

Vanlige sensitiveringsmidler, som f.eks. hulrom-givende materialer eller selveksplosive bestanddeler, kan innlemmes i emulsjonen, men utelates fortrinnsvis som overflødige vis-å-vis andre eksplosive og porøse materialer som er tilstede i det reduserte sprengstoff.

Emulsjonen fremstilles før den blandes med de øvrige bestanddeler av sprengstoffet. Konvensjonelle fremstillings-metoder kan benyttes, i henhold til hvilke brensel, emulgeringsmiddel og oxydasjonsoppløsning emulgeres i en blander med kraftig skjærkraftvirkning eller en statisk blander ved en forhøyet temperatur over mykningspunktet for brenselfasens bestanddeler og krystallisasjonstemperaturen for saltoppløs-ningen, hvorpå det foretaes avkjøling til omgivelsenes temperatur .

Den endelige emulsjon kan ha en konvensjonell sammen-setning, f.eks. bestå av 3-10 vekt% brensel innbefattende et emulgeringsmiddel, 8-25 vekt% vann, 50-86 vekt% oxyderende salter og eventuelt andre tilsetninger i en mengde av inntil 20 vekt%, f.eks. et hjelpebrensel eller fyllstoff.

Ved å innlemme tilstrekkelige mengder fordrøynings-middel er det mulig å oppnå sprengstoffer med redusert volumstyrke selv ved bruk av emulsjonsmengder som er tilstrekkelige til å omslutte alt fast materiale og å utfylle alle mellomrom. Det foretrekkes imidlertid å holde mengden under dette nivå for derigjennom å sikre tilstedeværelse av hulrom mellom de enkelte partikler. Det er vanligvis også hensiktsmessig å redusere mengden til et nivå som er utilstrekkelig til å danne en kontinuerlig emulsjonsfase, for derved å sikre at det dan-nes et sprengstoff som fremstår mer likt et partikkelformig materiale enn en væske eller pasta. Mengden kan reduseres ytterligere for å gi et produkt som bare kjennes fuktig eller som til og med kjennes tørt, hvorved håndterings- og lad-ningsegenskapene forbedres ytterligere. Avhengig av de ønskede egenskaper i hvert konkret tilfelle kan variasjoner gjøres innen disse grenser. Emulsjonen hefter godt til og fordeler seg godt i det partikkelformige materiale, og sprengstoffer med en god avveining mellom adhesjon og ladeegenskaper vil erholdes innen vide grenser.

Den nødvendige mengde emulsjon vil være avhengig av flere faktorer, såsom typen og strukturen av det valgte partikkelformige materiale. Generelt sett bør minst 1 vol% av det totale sprengstoffs bulkvolum opptaes av emulsjonen, fortrinnsvis minst 2 vol% og mer foretrukket minst 3 vol%. De større mengder gir merkbart bedre vannresistens. Alt for store voluminnhold bør unngåes, og det er hensiktsmessig å ikke overstige et voluminnhold på 40%, fortrinnsvis heller ikke 25 vol% og mer foretrukket heller ikke 10 vol%, beregnet som ovenfor nevnt. Vektforholdet mellom emulsjon og partikkelformig oxyderende salt kan variere mellom 10:90 og 60:40, fortrinnsvis mellom 15:85 og 50:50 og mer foretrukket mellom 20:80 og 45:55.

Ved å tilføre en emulsjon av typen vann-i-olje, inneholdende brensel og oxydasjonsmiddel, til en partikkelformig blanding av et oxyderende salt og energireduserende fyllstoff kan adhesjonen i blandingen forbedres betydelig. Emulsjonen hefter godt både til saltet og brenselbestanddelen i den partikkelformige blanding og likeledes til organiske og uorganiske fyllstoffer. Emulsjonens viskøse karakter hindrer altfor dyp inntrengning i det porøse, partikkelformige materiale, hvorved en effektiv utnyttelse av emulsjonen som en klebrig-gjørende bestanddel sikres, samtidig som normal ydelse bibeholdes for det partikkelformige materiale. Konsistensen av emulsjoner av typen vann-i-olje beror for en større del på volum- og fordelingsforholdene mellom de to faser og bare for en mindre del på materialvalget, hvorved det fåes en betydelig frihet for tilpasninger mellom brenselfasen og det partikkelformige fyllstoff. Den kontinuerlige brenselfase er dessuten tilstrekkelig tynn til å tillate mindre forlikelighetsawikel-ser, som f.eks. en viss oppløselighet av fyllstoffet i denne. Den iboende ledningsevne hos saltoppløsningen i emulsjonen hindrer effektivt oppbygging av statisk elektrisitet i sprengstoffet. Tilstedeværelsen av oxydasjonsmiddel i emulsjonen reduserer påvirkningen på oxygenbalansen i sprengstoffet som helhet, hvorved normal fordeling av brensel og oxydasjonsmiddel sikres i det partikkelformige materiale, og da emulsjonen selv oppviser en intim blanding av oxydasjonsmiddel og brensel, vil det ferdige sprengstoff oppvise fordelaktige detona-sjons- og følsomhetsegenskaper innenfor vide grenser for den-siteten og energikonsentrasjonen. Den oxygenbalanserte emulsjon tillater også innlemmelse av meget større mengder av tilsetningen enn hva som ellers ville ha vært mulig. Tilstrekkelig store mengder til å oppnå de ønskede adhesjonsegenskaper kan enkelt tilføres og også tilstrekkelig store mengder til å oppnå sekundære fordeler, som f.eks. forbedret følsomhet og vannresistens. Emulsjonens viskøse men ikke-klebende karakter, som er akseptabel fordi tilstrekkelig store mengder kan til-føres, gir enkel fremstilling og blanding, god transporterbar-het og ingen nevneverdige problemer med stopp og avleiringer i maskiner for fremstilling og ladning. Tilsetningen bidrar også til å begrense kompakteringen og sammenpakkingen av partiklene, hvilket begunstiger dannelse av ferdige ladninger med lav og regelmessig densitet. Dersom mengden av emulsjon holdes klart mindre enn den mengde som kreves for å fylle ut hull og mellomrom mellom de enkelte partikler i det partikkelformige materiale, kommer sprengstoffet til å fremtre i det vesentlige som en tørr blanding som f.eks. kan blåses inn i borehull ved hjelp av vanlig utstyr for ANFO-sprengstoffer.

En hovedbestanddel i det foreliggende sprengstoff er et partikkelformig, oxyderende salt som kan være av hvilken som helst hensiktsmessig type, som f.eks. perklorater eller nitrater av ammonium, alkalimetall og jordalkalimetall, mest hensiktsmessig er ammoniumnitrat. Strukturen kan være krystallinsk eller som for knuste eller malte krystaller, men fortrinnsvis benyttes den porøse, prillede type. Porøse priller kan absorbere væskeformige brensler og danne en intim blanding mellom brensel og oxydasjonsmiddel og kan lett lades og brin-ges til å adherere til hverandre gjennom lett sammenpressing. Emulsjonstilsetningen hefter godt til overflaten av porøse priller, og en lav bulkdensitet opprettholdes lettere med priller enn når strukturen er krystallinsk. For alle typer bør partikkelstørrelsen være temmelig stor og størrelsesfordelin-gen snever. Partikkelstørrelser mellom 0,5 og 10 mm, eller bedre mellom 1 og 5 mm, er passende.. Generelt sett er materialer som er egnede for anvendelse i ANFO-sprengstoffer, også anvendbare for foreliggende formål.

Selv om andre bestanddeler av de foreliggende sprengstoffer kan ha en brenselverdi som er tilstrekkelig til å balansere oxygeninnholdet i det oxyderende salt, foretrekkes det at en brenseltilsetning medgår direkte til det oxyderende salt for å oppnå de beste detonasjonsegenskaper. Mengden av tilsatt brensel kan tilsvare en oljetilsetning på 1-10 vekt% av det oxyderende salt, fortrinnsvis mellom 2 og 6 vekt%. Med høye innhold av brennbare fyllstoffer kan mengden reduseres til mellom 0 og 4 vekt%, fortrinnsvis mellom 1 og 3 vekt%.

Sprengstoffets bulkstyrke reduseres gjennom tilsetning av et partikkelformig fyllstoff eller fordrøyningsmiddel. Det kan benyttes i det vesentlige homogene materialer med høy tetthet for å gi sprengstoffet høy densitet til tross for lav styrke, f.eks. for det formål å trenge vekk vann fra borehull. Dersom tettheten er sammenlignbar med tettheten hos det partikkelformige, oxyderende salt, blir den opprinnelige segrege-ringstendens mindre. Fyllstoffmassen utelukker i dette tilfelle materiale med høy brenselverdi, men uorganiske materialer kan benyttes, som f.eks. mineraler eller inerte salter av typen natriumklorid. Fordrøyningsmidler med lavere tetthet enn hovedbestanddelene vil normalt foretrekkes. Den reduserte masse og det økede hulromvolum gir mindre kjøling og mer påli-telig brisans og forplantning. Fremstilling, transport og ladning lettes, og sammenpakking av det oxyderende salt minskes. For å oppnå en tilsiktet minskning av sprengstoffets tetthet er det hensiksmessig å benytte fordrøyningsmidler med klart lavere tetthet enn bulktettheten av hovedbestanddelene, som er på ca. 0,8 g/cm<3>. Fortrinnsvis er tettheten mindre enn 0,5 g/cm<3> og mer foretrukket mindre enn 0,3 g/cm<3>. Da den foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å hindre segregering også av materialer med meget ulike densiteter, bestemmes den nedre densitetsgrense bare av den nødvendige styrke som partiklene må ha for å kunne motstå sammenpressing og for å sikre en lav, endelig ladningsdensitet. Porøse, uorganiske fordrøyningsmid-ler er i det vesentlige inerte og kan benyttes i de foreliggende sprengstoffer. Typiske representanter for denne fyllstoff kategori er ekspandert glass, perlitt, vermiculitt, pumi-citt, osv. Den lille fyllstoffmasse som innføres med det lettvektige materiale tillater anvendelse av organiske materialer med en viss brenselverdi. Normalt konsumeres disse materialer fullstendig under detonasjonsreaksjonen, og de er også attrak-tive som følge av sine fordelaktige ladningsegenskaper og de meget lave tettheter som kan oppnåes. Organiske fyllstoffer er tilgjengelige i bulkdensiteter under 0,1 g/cm<3> og sågar under 0,05 g/cm<3>. Typiske produkter av denne art, som er anvendelige for foreliggende formål, er ekspanderte polymerer av f.eks. vinylklorid, ethylen, fenol, urethan og, spesielt, styren. Uavhengig av hvilket materiale som velges, bør det taes hensyn til den fysiske partikkelform. Uregelmessige partikler, f.eks. dannet ved knusing av porøse bulkmaterialer, kan benyttes, tilstrekkelige mengder av den foreliggende tilsetning kan innlemmes for å fukte også disse billigere fordrøyningsmidler. Materialer av regelmessig form og spesielt kulerunde partikler, f.eks. fremstilt ved ekspansjon av enkeltpartikler eller dråper, foretrekkes. De blander seg godt med de øvrige bestanddeler, krever forholdsvis mindre klebriggjørende middel for fukting og adhesjon og oppviser ladningsegenskaper som er likeartede med dem som oppvises av det oxyderende salt. Også fyllstoffpartiklene bør ha en snever størrelsesfordeling og individuelle partikkelstørrelser innenfor de ovennevnte grenser. Meget gode resultater er blitt oppnådd med kulerunde, porøse partikler av forekspanderte polystyrenskumkuler.

Fordrøyningsmidlet må tilføres i en mengde som er tilstrekkelig til å redusere sprengstoffets volumstyrke til under volumstyrken for ren ANFO. For at sprengstoffet skal være anvendbart ved forsiktig sprengning bør volumstyrken være klart lavere enn 100%, si 80%, fortrinnsvis under 60% og mer foretrukket under 40%. Med den her beskrevne oppfinnelse blir den nedre grense hovedsakelig begrenset av kravet til stabil detonasjon, og den må fastsettes eksperimentelt for spesifikke sprengstoffer. Selv om oppfinnelsen flytter grensen for anvendbare sprengstoffer til volumstyrker som er lavere enn de normale, kan det forventes en grense på ca. 5%, og vanligvis holdes den relative volumstyrke høyere enn 10%. Disse verdier er bare illustrerende, da oppfinnelsen gir fordeler ved alle grader av energireduksjon.

Hovedbestanddelene i oxydasjonsfasen er oxyderende salter av lignende art som dem i den partikkelformige bestanddel av oxyderende salt, f.eks. uorganiske nitrater og eventuelt også perklorater, oppløst i en liten mengde vann. Fortrinnsvis innlemmes flere oxyderende salter for å oppnå en høy saltkonsentrasjon i oppløsningen. Ammoniumnitrat er normalt tilstede sammen med alkali- eller jordalkalimetaller og perklorater. Oxydasjonsfasen kan inneholde tilsetninger, f.eks. krystallisasjonspunktnedsettende midler, som f.eks. urea eller formamid. Ved emulgering til diskontinuerlige dråper må oxydasjonsfasen holdes over sin krystallisasjonstem-peratur, men den kan være overmettet ved vanlig brukstempera-tur for emulsjonen. Hoveddelen av emulsjonens brenselfase er en carbonholdig olje, ofte komplettert med voks eller andre tilsetninger, som f.eks. polymerer, i den hensikt å øke vis-kositeten. For det foreliggende formål foretrekkes viskøse men ikke-klebrige emulsjoner, og brenselfaser for emulsjonen med stort eller rent innhold av olje har vist seg å være effektive. Ved valg av brenselfasebestanddel bør dennes for-likelighet med de øvrige bestanddeler taes i betraktning. Spesielt organiske fyllstoffer kan være følsomme for påvirkning av oljer. Skadelige virkninger kan unngåes ved at det velges en olje med avvikende kjemisk natur. For polystyrenkuler er det blitt oppnådd utmerkede resultater med oljer med lavt aro-matinnhold, som f.eks. vegetabilske oljer, hvite oljer eller paraffinoljer.

Fremstilling og blanding av det ferdige sprengstoff kan foretaes på flere måter. Emulsjonen bør dog fremstilles separat. Når det partikkelformige oxyderende salt skal kom-bineres med et brensel, er det på tilsvarende måte hensiktsmessig å forhåndsblande disse bestanddeler før de øvrige bestanddeler tilsettes. Den foretrukne måte å blande de tre hovedbestanddeler på er å først hefte emulsjonen til partiklene av oxyderende salt ved å danne en blanding av disse to bestanddeler. Dette blandeopplegg forbedrer vannresistensen og vedheftingen, men kan vanligvis ikke benyttes for andre typer tilsetninger. Blanding ved forhøyet temperatur er tenkelig, f.eks. for emulsjoner med høy viskositet, men fortrinnsvis kaldblandes emulsjoner med lavere viskositet med det partikkelformige oxydasjonsmiddel. Det partikkelformige fordrøy-ningsmiddel tilføres deretter blandingen, hvilket hensiktsmessig kan skje i porsjoner. Blandeanordninger som utøver små skjærkrefter, kan benyttes, f.eks. skrueblandere eller blad-rørere. Fremstillingen kan foretaes på sprengningsstedet for hurtig fremstilling av spesialfremstilte sprengstoffer som er tilpasset lokale krav, og for best mulig utnyttelse av spreng-stoffenes holdbarhet. Selv om hele fremstillingsprosessen kan utføres på sprengningsstedet, deriblant blanding av emulsjon og salt/brensel, foretrekkes det normalt å forhåndsfreinstille disse bestanddeler, spesielt når det er ønskelig å kaldblande emulsjonen. Sprengstoffets stabilitet tilsier også blanding i fabrikk og transport i bulk til sprengningsstedet. Vanligvis benyttes tennladning til sprengstoffene, selv om også kapsel-følsomme varianter kan fremstilles.

Sprengstoffene ifølge oppfinnelsen kan pumpes eller helles i borehull, og disse metoder er hensiktsmessige for tunge eller våte sprengstoffer. Som nevnt kan de her beskrevne sprengstoffer gjøres tilstrekkelig frittstrømmende eller tørre for blåsing, hvilken metode er konkurransedyktig i de fleste tilfeller. Konvensjonelle metoder og anordninger kan benyttes i denne sammenheng, som f.eks. blåsing fra beholdere som står under trykk, eller blåsing med direkte injisering av gass under trykk, eller en kombinasjon derav. Sprengstoffene lar seg lett lade på denne måte, uten avsetninger i utstyret, og de motstår de involverte krefter uten segregasjon, uten sam-mentrykking av sprengstoffet og under bibeholdelse av en liten, sluttelig volumstyrke. De kan lades med høy hastighet og med et minimum av tilsyn, personell og utstyr.

En hensiktsmessig anordning for fremstilling av skreddersydde sprengstoffer på sprengningsstedet kan innbefatte kar for forhåndsfremstilt emulsjon, forhåndsfremstilt partikkelformig oxydasjonsmiddel/brensel og partikkelf ormig fordrøyningsmiddel, og dessuten mateanordninger, som f.eks. skrue- eller cellematere for fast materiale og pumper for emulsjon, for blanding av bestanddelene i varierende mengdeforhold i en sluttblander, hvilken i sin tur kan munne ut i en konvensjonell blåseanordning.

I mange typiske anvendelser av sprengstoffet ifølge oppfinnelsen er det ønskelig at man på sprengningsstedet har til rådighet også de sterkere eksplosive bestanddeler som det reduserte sprengstoff kan være bygget opp av, som f.eks. ANFO, en selveksplosiv emulsjon av typen vann-i-olje, eller blandinger av disse. Ved driving av f.eks. tunneler eller gal-lerier kan konturhullet lades med det foreliggende sprengstoff, mens de øvrige borehull kan kreve noen av de sterkere eksplosive bestanddeler.

Et enkelt system, som samtidig gir god fleksibilitet, kan innbefatte et kar inneholdende det reduserte sprengstoff ifølge oppfinnelsen, et kar inneholdende bestanddelen partik-kel f ormig oxydasjonsmiddel/brensel og en anordning for selek-tiv utmating av sprengstoffet og av komponenten bestående av partikkelformig oxydasjonsmiddel/brensel, eller blandinger derav. Da alle disse bestanddeler er partikkelformige, kan det benyttes meget enkle anordninger for blanding og utmating, og fortrinnsvis blåses bestanddelene ganske enkelt fra sine kar i det ønskede mengdeforhold inn i en ladeslange. I motsetning hertil kan lading av rent emulsjonssprengstoff eller sprengstoff blandinger med høyt innhold av emulsjon kreve et separat utmatingssystem med pumper eller skruer og eventuelt en ladeslange som smøres med vann eller saltoppløsning. Likevel tillater det forenklede system beredning av sprengstoffer som strekker seg fra kraftig reduserte blandinger til ANFO med full styrke.

Eksempel 1

En oxydasjonsfase ble fremstilt av 77,20 vektdeler ammoniumnitrat og 15,80 vektdeler vann. En brenselfase ble fremstilt av 6,12 vektdeler mineralolje og 0,88 deler emulgeringsmiddel bestående av substituert ravsyreanhydrid. En emulsjon av typen vann-i-olje ble dannet ved å blande de to bestanddeler i en roterende blander som utøver store skjærkrefter (Vorator CR-mixer), ved ca. 80°C. Til 100 deler av denne emulsjon ble det satt 1 vektdel mikrokuler med en densitet på 0,15 g/cm<3> (Cl5/250 fra 3M) som sensitiveringsmiddel.

Et produkt bestående av partikkelformig oxydasjonsmiddel og brensel ble fremstilt fra ammoniumnitratpriller med en bulktetthet på ca. 0,85 g/cm<3>, hvor 80-90% av partiklene var av størrelse mellom 1 og 2 mm (HE-priller fra Dyno Nitrogen AB) komplettert med vanlig brenselolje i en mengde av 5,5 vekt% av oxydasjonsmiddel/brenselproduktet.

Den kalde emulsjon ble blandet med det faste oxydasjonsmiddel /brenselprodukt i en planetblander (Dresiswerk) i vektforholdet 40% emulsjon til 60% fast oxydasjonsmiddel. I den samme blander ble 98,3 vektdeler av denne blanding blandet med 1,7 vektdeler ekspanderte polystyrenkuler med en bulktetthet på ca. 22 kg/m<3> og en temmelig jevn partikkelstørrelse på ca. 2 mm (BASF P402).

Det erholdte sprengstoff hadde en bulktetthet i ikke sammenpresset tilstand på ca. 0,70 g/cm<3> og ble blåst inn i et 53 mm stålrør fra et trykk-kar på en vanlig kommersiell lader

("Anol" fra Nitro Nobel AB) til en ladningsdensitet på ca. 0,72 g/cm<3>. Ladningen ble forsynt med en 250 g nitroglycerin-basert tennladning (Nobel Prime fra Nitro Nobel AB) og ble sprengt med detonasjonshastigheter på mellom 2832 og 2793 m/s.

Eksempel 2

Eksempel 1 ble gjentatt, med den forskjell at vektforholdet mellom emulsjonen og det faste oxydasjonsmiddel/brenselprodukt ble endret til 20% emulsjon og 80% fast oxydasjonsmiddel, og at 99,13 vektdeler av dette produkt ble blandet med 0,87 vektdeler av de ekspanderte polystyrenkuler.

Sprengstoffet hadde en tetthet i ikke sammenpresset tilstand på mellom 0,76 og 0,81 g/cm<3> og ble ladet ved å blåses til en tetthet på ca. 0,78 g/cm<3>. Det ble sprengt med hastigheter mellom 2915 og 2849 m/s.

Eksempel 3

Eksempel 2 ble gjentatt, med den forskjell at 89,3 vektdeler av produktet med 20% emulsjon og 80% fast oxydasjonsmiddel/brensel ble blandet med 10,7 vektdeler av de ekspanderte polystyrenkuler. Sprengstoffet hadde en tetthet i ikke sammenpresset tilstand på ca. 0,18 g/cm<3> og ble ladet ved å blåses i et 41,5 mm stålrør til en ladningsdensitet på ca. 0,28 g/cm<3>. Det ble sprengt med en hastighet på 1781 m/s. Ladet i et 53 mm stålrør ble det samme sprengstoff sprengt med en hastighet på 1783 m/s.

Eksempel 4

Eksempel 2 ble gjentatt, med den forandring av 92 vektdeler av produktet med 20% emulsjon og 80% fast oxydasjonsmiddel/brensel ble blandet med 8 vektdeler av poly-styrenkulene. Sprengstoffet hadde en tetthet i ikke sammenpresset tilstand på ca. 0,23 g/cm<3> og ble ladet ved blåsing i 41,5 mm stålrør til en ladningstetthet på ca. 0,22 g/cm<3> og ble sprengt med hastigheter på mellom 2186 og 1692 m/s. Ved ladning i 53 mm stålrør ble det oppnådd ladningstettheter på 0,33 g/cm<3> og hastigheter på mellom 2532 og 1789 m/s.

Eksempel 5

Eksempel 1 ble gjentatt, med den forandring at 92 vektdeler av produktet med 40% emulsjon og 60% fast oxydasjonsmiddel/brensel ble blandet med 8 vektdeler av de ekspanderte polystyrenkuler. Sprengstoffet hadde en tetthet i ikke sammenpresset tilstand på 0,22 g/cm<3> og ble ladet ved blåsing i 41,5 mm stålrør til en ladningsdensitet på ca. 0,26 g/cm<3> og sprengt med hastigheter på mellom 1857 og 2037 m/s. Ved ladning i 53 mm stålrør ble det oppnådd ladningstettheter på 0,25 g/cm<3> og detonasjonshastigheter på mellom 1936 og 2070 m/s.

Eksempel 6

Sprengstoffer ifølge eksempel 5 (dvs. et sprengstoff ifølge eksempel 1 modifisert til et vektforhold på 8/92 mellom polystyrenkuler og emulsjon/oxydasjonsprodukt ble lagret i bulkform i omtrent to måneder. Sprengstoffet var i det vesentlige frittstrømmende og ble ladet ved blåsing i 41 mm stålrør til en ladningsdensitet på 0,26 g/cm<3> og sprengt med hastigheter på mellom 1894 og 2026 m/s.

Eksempel 7

I en tunnel med en forsprukket sentral kanal ble det drevet fire horisontale konturhull i taket og 4 horisontale konturhull for gulvet, alle med en lengde på 3 m og en diame-ter på 43 mm. Avstanden var ca. 0,5 m, og forsettingen mellom 0,3 og 0,6 m. Borehullene ble ladet med sprengstoffet ifølge eksempel 5 til en tetthet på ca. 0,26 g/cm<3> etter fylling av vann i ett av gulvhullene til omtrent en tredjedel av dets volum. Ladningen ble forsynt med tennladning som i eksempel 1 og ble sprengt ca. 45 minutter etter ladning og vanneks-ponering. Detonasjonshastigheten ble målt til 1827 m/s for ett av de tørre takhull og til 515 m/s for det våte gulvhull. Over hele borehullslengden etterlot salven rene bruddflater med godt synlige halvsirkelformige rester etter borehullsprofilen.

Claims (10)

1. Sprengstoff med redusert volumstyrke inneholdende partikkelformig oksyderende salt, energireduserende partikkelformig inert og/eller tetthetsreduserende fyllstoff og eventuelt et brensel for å modifisere oksygenbalansen, hvilket sprengstoff har en redusert volumstyrke i forhold til blandede sprengstoffer av standard ammoniumnitrat/brenselolje (ANFO), hvilket standard ANFO består av prillet ammoniumnitrat med 5,5 vekt% brenselolje, komprimert til en ladningstetthet på 0,95 g/cm<3>, karakterisert ved at det inneholder det energireduserende partikkelformige inerte og/eller tetthetsreduserende fyllstoff i en mengde som er tilpasset til å gi sprengstoffet en volumstyrke som er lavere enn 80% av volumstyrken av standard ANFO, og inneholder en viskøs emulsjon av typen vann-i-olje, som har en kontinuerlig brenselfase og en diskontinuerlig vannholdig fase av oksyderende salter, i en mengde mellom 1 og 40 vol% av det totale sprengstoffvolum.

2. Sprengstoff ifølge krav 1, karakterisert ved at det partikkelformige oxyderende salt foreligger i form av porøse priller.

3. Sprengstoff ifølge krav 1, karakterisert ved at det partikkelformige oxyderende salt innbefatter et flytende brensel i en mengde av mellom 1 og 10 vekt% av blandingen.

4. Sprengstoff ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det partikkelformige fyllstoff foreligger i form av porøse partikler av en stør-relse som er sammenlignbar med størrelsen av partiklene i det oxyderende salt.

5. Sprengstoff ifølge krav 1 - 4-, karakterisert ved at det partikkelformige fyllstoff har en bulktetthet som er lavere enn bulktettheten av det partikkelformige oxyderende salt.

6. Sprengstoff ifølge krav 5, karakterisert ved at det partikkelformige fyllstoff utgjøres av ekspanderende polystyrenkuler.

7. Sprengstoff ifølge krav 1-6, karakterisert ved at emulsjonen av typen vann-i-olje har en brenselfase uten faste brensler eller bare med små mengder faste brensler.

8. Sprengstoff ifølge krav 1 - 7, , karakterisert ved at dets volumstyrke i forhold til ANFO ligger på mellom 5 og 80%.

9. Sprengstoff ifølge krav 1-8, karakterisert ved at dets bulkvoluminnhold av emulsjonen av typen vann-i-olje ligger på mellom 1 og 40%, fortrinnsvis mellom 2 og 20%.

10. Sprengstoff ifølge krav 1-9, karakterisert ved at masseforholdet mellom emulsjonen av typen vann-i-olje og det partikkelformige salt er mindre enn 60:40, fortrinnsvis mindre enn 50:50.