RU2114094C1 - Explosive composition, method of preparing explosive composition, explosive assembly, and blasting technique - Google Patents
Explosive composition, method of preparing explosive composition, explosive assembly, and blasting technique Download PDFInfo
- Publication number
- RU2114094C1 RU2114094C1 RU93052406A RU93052406A RU2114094C1 RU 2114094 C1 RU2114094 C1 RU 2114094C1 RU 93052406 A RU93052406 A RU 93052406A RU 93052406 A RU93052406 A RU 93052406A RU 2114094 C1 RU2114094 C1 RU 2114094C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- energy
- particles
- explosive
- oxidizing agent
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к взрывчатым веществам вообще и модифицированным формам взрывчатых веществ, используемых в буровзрывных работах, в частности. Модифицированные взрывчатые вещества (ВВ) - это так называемые ВВ с малой ударной энергией (LSEE). Конкретнее, изобретение относится к ВВ с малой энергией удара для использования при взрывной отбойке горной породы и минералов и к способам разработки месторождений с использованием таких ВВ. Еще конкретнее, хотя и не исключительно, изобретение относится к изготовлению и применению химически модифицированных форм взрывчатых веществ на основе нитрата аммония и жидкого горючего (ANFO), которые модифицированы, предпочтительно, путем введения в них медленнее реагирующего твердого топлива, для задержки времени, необходимого для выделения максимального количества энергии ВВ. The invention relates to explosives in general and modified forms of explosives used in drilling and blasting operations, in particular. Modified explosives (explosives) are the so-called explosive materials with low impact energy (LSEE). More specifically, the invention relates to explosives with low impact energy for use in explosive breaking of rocks and minerals, and to methods for developing deposits using such explosives. More specifically, although not exclusively, the invention relates to the manufacture and use of chemically modified forms of explosives based on ammonium nitrate and liquid fuel (ANFO), which are modified, preferably by introducing a slower reacting solid fuel into them, to delay the time required for allocation of the maximum amount of explosive energy.
Хотя изобретение будет описано в отношении использования модифицированных взрывчатых веществ ANPO, конкретно при взрывной отбойке горной породы, следует отметить, что изобретение не ограничено производством и применением этого типа ВВ, но, напротив, объем изобретения более обширен и включает также материалы, модификации и применения других ВВ, а не только тех, что конкретно описаны здесь. Например, настоящее изобретение равно применимо к так называемым тяжелым или высокоплотным высокобризантным ANFO-эмульсионным взрывчатым веществам. Модификация тяжелого ANFO-эмульсионного ВВ путем введения в него твердого топлива может произвести подобный же сдвиг энергетического баланса, требуемый для создания LSEE. Although the invention will be described in relation to the use of modified ANPO explosives, specifically for explosive blasting of rocks, it should be noted that the invention is not limited to the production and use of this type of explosive, but, on the contrary, the scope of the invention is more extensive and also includes materials, modifications and uses of other BB, and not just those specifically described here. For example, the present invention is equally applicable to so-called heavy or high-density high-explosive ANFO emulsion explosives. Modification of a heavy ANFO-emulsion explosive by introducing solid fuel into it can produce the same energy balance shift required to create an LSEE.
Взрывчатые вещества, используемые в настоящее время при взрывной отбойке горных пород, являются в общем высокобризантными ВВ, в которых вся взрывная энергия и сопутствующие газы под высоким давлением образуются более или менее мгновенно. Типичным примером такого ВВ, которое используется в настоящее время, является ANFO, представляющий собой смесь нитрата аммония и растительного или минерального масел с температурой вспышки выше 140oF, обычно дизельное топливо N 2. Применение взрывчатого вещества ANFO во многих буровзрывных работах имеет целый ряд недостатков, которые включают следующие.Explosives currently used in explosive rock breaking are generally high-explosive explosives in which all explosive energy and associated gases under high pressure are generated more or less instantly. A typical example of such an explosive that is currently used is ANFO, which is a mixture of ammonium nitrate and vegetable or mineral oils with a flash point above 140 o F, usually diesel fuel N 2. The use of ANFO explosive in many drilling and blasting operations has a number of disadvantages which include the following.
1. Взрыв высвобождает энергию в двух основных формах - в форме энергии удара и в форме энергии сдвига. При детонации имеет место мгновенное давление, которое смещает стенку шпура, создавая деформационную или ударную волну, которая производит трещины в породе. Энергия в этой волне является энергией удара. После того как ударная волна распространилась по породе, горячий сжатый газ, оставшийся в шпуре, может расширить трещины, равно как и поднять покрывающую породу. Этот газ имеет содержание энергии, называемой энергией сдвига. Перед взрывом горная порода обычно содержит достаточно изломов, которые могут увеличиваться численно лишь от энергии сдвига. Таким образом, ударная энергия очень мало или совсем не служит полезной цели в изломанной горной породе. Для ANPO 94/6 (94% натрия аммония и 6% жидкого горючего) теоретически доступная полная энергия равна 3727 Дж/г, из которых 1241 Дж/г приходится на ударную энергию, 2255 Дж/г на сдвиговую энергию и 231 Дж/г на остаточную энергию, представляющую собой внутреннюю энергию самого газа, которая не может быть использована. 1. An explosion releases energy in two main forms - in the form of impact energy and in the form of shear energy. During detonation, there is instantaneous pressure that displaces the borehole wall, creating a deformation or shock wave that produces cracks in the rock. The energy in this wave is the energy of the impact. After the shock wave has propagated through the rock, the hot compressed gas remaining in the hole can expand the cracks, as well as raise the overburden. This gas has an energy content called shear energy. Before the explosion, the rock usually contains enough kinks, which can increase numerically only from shear energy. Thus, impact energy is very little or not at all useful for a broken rock. For ANPO 94/6 (94% ammonium sodium and 6% liquid fuel), the theoretically available total energy is 3727 J / g, of which 1241 J / g is the impact energy, 2255 J / g the shear energy and 231 J / g residual energy, which is the internal energy of the gas itself, which cannot be used.
2. Из-за высокой ударной энергии, создаваемой взрывом, ударная волна производит больше мелких частиц породы (мелочи) при разрушении породы, расположенной в непосредственной близости от шпура, чем это желательно или требуется, например, для использования в дальнейших стадиях технологического процесса. 2. Due to the high shock energy generated by the explosion, the shock wave produces more small particles of rock (fines) during the destruction of the rock located in the immediate vicinity of the hole than is desirable or required, for example, for use in further stages of the technological process.
3. Минералы или другие материалы, имеющие экономическую ценность, такие как алмазы, которые приходится извлекать из породы, иногда повреждаются при разрушении алмазоносной породы ударной волной, особенно в местах вблизи от шпура. 3. Minerals or other materials of economic value, such as diamonds that have to be extracted from the rock, are sometimes damaged when the diamondiferous rock is destroyed by a shock wave, especially in places near the hole.
Полагают, что разработка ВВ с малой ударной энергией, в котором большая часть энергии производится в виде сдвиговой энергии и меньшая в виде ударной энергии, может снять по меньшей мере некоторые из проблем, связанные с использованием обычных высокобризантных ВВ. Поэтому задача изобретения - предложить модифицированное взрывчатое вещество, в частности модифицированное высокобразантное ВВ, которое может быть использовано при буровзрывных работах, у которого производство ударной энергии несколько снижено в сравнении с обычными бризантными ВВ. It is believed that the development of explosives with low impact energy, in which most of the energy is produced in the form of shear energy and less in the form of impact energy, can solve at least some of the problems associated with the use of conventional high-explosive explosives. Therefore, the objective of the invention is to propose a modified explosive, in particular a modified high-explosive explosive, which can be used in drilling and blasting operations, in which the production of impact energy is slightly reduced in comparison with conventional blasting explosives.
Прежние попытки создания ВВ с малой ударной энергией включали разбавление взрывной смеси с целью получения меньше полной энергии на данную массу взрывчатой смеси. В общем, прежние попытки приводили к получению ВВ с малой ударной энергией, малой относительной энергией, что вынуждало бурить больше шпуров. Например, ANFORGАN является известной формой LSEE, состоящей из смеси ANFO и древесных опилок, как правило в соотношении 2:1. Древесные опилки действуют как разбавитель ANFO, снижающий плотность взрывчатой смеси. Хорошо известно, что ударная энергия ВВ уменьшается с уменьшением его плотности. Проблема с уменьшением плотности ВВ состоит в том, что в шпуре количество взрывчатого вещества ограничено объемом шпура. Взрывчатое вещество низкой плотности не будет иметь столько массы в данном объеме, сколько имеет ВВ высокой плотности. Так как действие ВВ связано с количеством взрывчатки в шпуре, ВВ низкой плотности не разломает породу так же эффективно, как ВВ высокой плотности. Previous attempts to create explosives with low impact energy included diluting the explosive mixture in order to obtain less than the total energy per mass of the explosive mixture. In general, previous attempts led to the production of explosives with low impact energy, low relative energy, which forced drilling more holes. For example, ANFORGAN is a known form of LSEE consisting of a mixture of ANFO and sawdust, typically in a 2: 1 ratio. Sawdust acts as an ANFO thinner, reducing the density of the explosive mixture. It is well known that the shock energy of explosives decreases with a decrease in its density. The problem with a decrease in explosive density is that the amount of explosive in a hole is limited by the volume of the hole. An explosive substance of low density will not have as much mass in a given volume as an explosive of high density. Since the effect of explosives is associated with the amount of explosives in the borehole, low-density explosives do not break the rock as effectively as high-density explosives.
Известна композиция взрывчатого вещества, содержащая не менее 50% неорганического нитрата (окислителя) и 8 - 25% твердого углеродистого топлива [1] . Указанная композиция может содержать до 5% жидкого углеводородного горючего. Размеры частиц окислителя и горючего частично совпадают. Известный взрывчатый состав может содержать в качестве твердого топлива измельченный синтетический пластик. Способ получения указанного взрывчатого состава заключается в смешивании компонентов состава. Такой состав и способ его получения могут быть приняты в качестве прототипа. В качестве прототипа способа взрывания принят способ, включающий размещение в скважине требуемого объема взрывчатого состава и подрыв его [2]. Known explosive composition containing at least 50% inorganic nitrate (oxidizing agent) and 8 - 25% solid carbonaceous fuel [1]. The specified composition may contain up to 5% liquid hydrocarbon fuel. Particle sizes of oxidizing agent and fuel partially coincide. Known explosive composition may contain crushed synthetic plastic as solid fuel. A method of obtaining the specified explosive composition is to mix the components of the composition. Such a composition and a method for its preparation can be adopted as a prototype. As a prototype of the blasting method, a method is adopted that includes placing the required volume of explosive composition in the well and undermining it [2].
Задача изобретения - уменьшить ударную энергию, но сохранить полную энергию на уровне, сравнимом с обычным ВВ, таким как ANFO. The objective of the invention is to reduce shock energy, but to maintain total energy at a level comparable to conventional explosives, such as ANFO.
В соответствии с изобретением предлагается взрывчатый состав, содержащий окислитель в форме твердых частиц и горючее, в котором указанное горючее включает неабсорбирующее твердое топливо, введенное в указанный состав в форме частиц, причем массовое соотношение окислителя к горючему находится в пределах от 85:15 до 99:1, содержание твердого топлива составляет от 1 до 15 мас. % от общей массы состава, а остаток горючего, если он есть, приходится на жидкий углеводородный компонент, и в котором по меньшей мере в одном из измерений частицы твердого топлива имеют такой же размер или больший, чем частицы окислителя, так что значительная часть частиц окислителя не контактирует с какими-либо частицами твердого топлива, благодаря чему при использовании твердое топливо способно существенно снижать ударную энергию, одновременно повышая сдвиговую энергию, вследствие чего высвобождаемая полная энергия на единичный объем остается сравнимой с обычными высокобризантными ВВ аналогичной плотности. In accordance with the invention, there is provided an explosive composition comprising an oxidizing agent in the form of solid particles and a fuel, in which said fuel comprises a non-absorbent solid fuel introduced into said composition in the form of particles, wherein the mass ratio of oxidizing agent to fuel is in the range from 85:15 to 99: 1, the solid fuel content is from 1 to 15 wt. % of the total mass of the composition, and the remainder of the fuel, if any, falls on the liquid hydrocarbon component, and in which, in at least one of the measurements, the solid fuel particles are the same size or larger than the oxidizing particles, so that a significant part of the oxidizing particles does not come into contact with any particles of solid fuel, due to which solid fuel can significantly reduce impact energy when used, while increasing shear energy, as a result of which the released total energy per unit volume remains comparable to conventional high-explosive explosives of similar density.
Было найдено, что при замене части или всего жидкого горючего медленнее горящим твердым топливом время, в течение которого давление нарастает, увеличивается в пять раз, что значительно уменьшает количество произведенной ударной энергии. It was found that when replacing part or all of the liquid fuel with a slower burning solid fuel, the time during which the pressure increases increases five-fold, which significantly reduces the amount of shock energy produced.
Как правило, окислитель выбирают из нитрата аммония, нитрата натрия, нитрата кальция, перхлората аммония и т.п. Предпочтительным окислителем является нитрат аммония. Typically, the oxidizing agent is selected from ammonium nitrate, sodium nitrate, calcium nitrate, ammonium perchlorate, and the like. A preferred oxidizing agent is ammonium nitrate.
Как правило, горючее включает жидкое горючее, обычно дизельное топливо, и может включать смеси различных видов горючего. Следует отметить, что мазут, имеющий более высокую температуру кипения, чем дизельное топливо, может применяться как вместо дизельного топлива, так и в комбинации с ним. Предпочтителен мазут, содержащий очень мало или не содержащий совсем азота или кислорода. Typically, fuel includes liquid fuel, usually diesel fuel, and may include mixtures of various types of fuel. It should be noted that fuel oil having a higher boiling point than diesel fuel can be used both in place of diesel fuel and in combination with it. Fuel oil containing very little or no nitrogen or oxygen at all is preferred.
В одном предпочтительном варианте мазут не применяется вообще и горючее полностью состоит из твердого топлива. In one preferred embodiment, fuel oil is not used at all and the fuel consists entirely of solid fuel.
Как правило, твердое топливо выбирают их группы, включающей в себя каучук, гилсонил, неэкспандированный полистирол в твердой форме, акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), навощенную древесную муку, канифоль и другие подходящие неабсорбирующие углеродистые материалы. Предпочтительным твердым топливом является каучук или неэкспандированный полистирол, причем каучук наиболее предпочтителен. Каучук может быть выбран из натуральных каучуков, синтетических каучуков или их комбинации. Typically, solid fuels are selected from the group consisting of rubber, gilsonil, unexpanded solid polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), waxed wood flour, rosin and other suitable non-absorbent carbon materials. The preferred solid fuel is rubber or unexpanded polystyrene, with rubber being most preferred. The rubber may be selected from natural rubbers, synthetic rubbers, or a combination thereof.
Как правило, каучук находится в форме частиц, которые получаются из прежних каучуковых продуктов. Обычно в качестве источника каучуковых частиц используют отходы процесса восстановления протекторов автомобильных шин. Эти отходы могут быть также подвергнуты криогенному замораживанию и затем измельчены до частиц. Частицы затем просеивают до получения заданного размера или заданного диапазона размеров частиц. Предпочтительным диапазоном размеров частиц является диапазон от 1 до 5 мм. Желательно избегать бимодальной крупки. Предпочтительно, одно из измерений каучуковых частиц должно быть современно с размером гранул нитрата аммония. Также предпочтительно, чтобы все частицы были более или менее одного размера. Typically, the rubber is in the form of particles, which are obtained from previous rubber products. Typically, waste particles from the process of restoring treads of automobile tires are used as a source of rubber particles. This waste can also be subjected to cryogenic freezing and then pulverized. The particles are then sieved to obtain a given size or a given range of particle sizes. A preferred particle size range is from 1 to 5 mm. It is advisable to avoid bimodal grains. Preferably, one of the measurements of the rubber particles should be modern with a granule size of ammonium nitrate. It is also preferred that all particles are more or less of the same size.
Вместо каучуковых частиц или в дополнение к ним, в качестве твердого топлива можно использовать гилсонит. Предпочтительно, чтобы гилсонит имел размер частиц 30 меш. Instead of rubber particles or in addition to them, gilsonite can be used as solid fuel. Preferably, gilsonite has a particle size of 30 mesh.
Другие материалы, которые могут быть произвольно добавлены в состав, включают связующие, замедлители, инертные материалы, наполнители и т.п. Одним примером инертного материала, добавленного к составу согласно изобретению, является диоксид кремния в форме частиц песка. Полагают, что частицы песка действуют как теплоприемники, задерживающие наступление момента, когда ВВ достигает своего максимума энергии. Other materials that may optionally be added to the composition include binders, moderators, inert materials, fillers, and the like. One example of an inert material added to the composition of the invention is silica in the form of sand particles. It is believed that sand particles act as heat sinks delaying the onset of the moment when the explosive reaches its maximum energy.
Предпочтительно, чтобы при изготовлении взрывчатого состава согласно настоящему изобретению все компоненты, как правило, добавлялись одновременно в один большой бак-смеситель из отдельных меньших емкостей, предназначенных для хранения и/или взвешивания. Preferably, in the manufacture of the explosive composition according to the present invention, all components, as a rule, are added simultaneously to one large mixing tank from separate smaller containers intended for storage and / or weighing.
Предпочтительно, чтобы объединенное количество жидкого горючего и каучука было от 6 до 9% от общей массы взрывчатого состава, предпочтительнее 6 - 7 мас.% с количеством жидкого горючего от 0 до 5% от общей массы. Preferably, the combined amount of liquid fuel and rubber is from 6 to 9% by weight of the total explosive composition, more preferably 6 to 7 wt.% With the amount of liquid fuel from 0 to 5% by weight.
Далее в одном предпочтительном варианте предусматривается низкоударный состав согласно настоящему изобретению, в котором соотношение AN : FO : твердое топливо находится в пределах от 94:2:4 до 96:1,5:2,5. Полагают, что в указанном варианте изменение в соотношении мазута к твердому топливу помогает замедлить производство максимума энергии взрывчатым веществом и превратить этот процесс в более регулируемое высвобождение энергии, предусмотрев в составе избыток мазута. Further, in one preferred embodiment, a low impact composition according to the present invention is provided in which the ratio AN: FO: solid fuel is in the range from 94: 2: 4 to 96: 1.5: 2.5. It is believed that in this embodiment, a change in the ratio of fuel oil to solid fuel helps to slow down the production of maximum energy by explosives and turn this process into a more controlled release of energy, providing an excess of fuel oil in the composition.
Вязкость мазута, добавляемого к взрывчатой смеси в одном варианте настоящего изобретения, как полагают, имеет важное значение, так как добавляемый мазут не только будет проникать внутрь гранулированных частиц окислителя, но и останется в контакте с наружной поверхностью гранулированных частиц. The viscosity of the fuel oil added to the explosive mixture in one embodiment of the present invention is believed to be important since the added fuel oil will not only penetrate the granular particles of the oxidizing agent, but will remain in contact with the outer surface of the granular particles.
Предпочтительные варианты изобретения будут описаны ниже только как примеры со ссылкой на чертеж, на котором график давления в скважине в килобарах показывает функцию времени в микросекундах для обычного ВВ, представленного кривой OABCD, в сравнении с давлением, полученным с одной из форму ВВ согласно настоящему изобретению, представленным кривой OBCD. Preferred embodiments of the invention will be described below only as examples with reference to the drawing, in which a graph of the pressure in the well in kilobars shows the function of time in microseconds for a conventional explosive represented by the OABCD curve, compared with the pressure obtained with one of the explosive form according to the present invention, represented by the OBCD curve.
Во время взрыва ВВ, находящееся в скважине, мгновенно превращается из его довзрывного состояния, такого как, например, твердый или жидкий материал при нормальном давлении, в газ высокого давления. При детонации ВВ сильное мгновенное повышение давления вызывает увеличение размеров скважины или шпура. Увеличение размеров шпура вызвано движение стенок шнура, каковое движение, в свою очередь, уменьшает давление газа, образовавшегося при взрыве, внутри шпура. Так как диаметр шпура возрастает, то в окружающем породном массиве развиваются удерживающие силы, и если давление газа упало приблизительно наполовину от его первоначального значения немедленно после детонации, то дальнейшее расширение скважины прекращается. К этому времени, однако, уже произошло значительное разрушение и радиальное растрескивание в породной структуре вблизи скважины. С течением времени поля напряжений и трещин, образовавшиеся в породной структуре, распространяются вовне от скважины, пока в окружающем массиве породы не появятся крупномасштабные разрушения и остаточное давление газа не будет способно поднять всю тяжесть породы и доверить работу взрыва. Эта последовательность событий проиллюстрирована кривой OABCD вместе с представительными временными интервалами, где кривая OA соответствует мгновенному выделению максимальной энергии или давления, участок кривой AB соответствует расширению скважины немедленно после детонации и сопутствующего уменьшения давления, участок кривой BC соответствует стадии увеличения трещин и создания давления, когда давление внутри скважины падает еще больше и участок кривой CD соответствует подъему породы. Поэтому мгновенное приложение давления и развитие максимальной энергии представлено линией OA, а последующее расширение скважины и уменьшение давления представлено кривой ABCD. During an explosion, an explosive located in a well instantly transforms from its pre-explosive state, such as, for example, solid or liquid material at normal pressure, into a high-pressure gas. With explosive detonation, a strong instantaneous increase in pressure causes an increase in the size of the well or hole. The increase in the size of the hole is caused by the movement of the walls of the cord, which movement, in turn, reduces the pressure of the gas formed during the explosion inside the hole. As the borehole diameter increases, holding forces develop in the surrounding rock mass, and if the gas pressure drops about half from its initial value immediately after detonation, then further expansion of the well stops. By this time, however, significant destruction and radial cracking had already occurred in the rock structure near the well. Over time, the stress and crack fields formed in the rock structure propagate outward from the well until large-scale fractures appear in the surrounding rock mass and the residual gas pressure can lift the entire weight of the rock and entrust the work of the explosion. This sequence of events is illustrated by the OABCD curve along with representative time intervals, where the OA curve corresponds to the instantaneous release of maximum energy or pressure, the portion of the AB curve corresponds to the expansion of the well immediately after detonation and a concomitant decrease in pressure, the portion of the BC curve corresponds to the stage of increasing cracks and creating pressure when pressure inside the well falls even more and the section of the CD curve corresponds to the rise of the rock. Therefore, the instantaneous application of pressure and the development of maximum energy is represented by the OA line, and the subsequent expansion of the well and pressure decrease is represented by the ABCD curve.
Кривая OBCD, с другой стороны, иллюстрирует поведение одной формы BB с малой ударной энергией в соответствии с настоящим изобретением, в которой развитие максимальной энергии, соответствующей детонации BB и расширению скважины, регулируется с целью сделать этот процесс более постепенным, как это можно видеть по относительно более плавному наклону кривой OB в сравнении с наклоном кривой OA. Поведение BB с малой ударной энергией внутри скважины после достижения точки B на кривой аналогично поведению обычного BB с большой ударной энергией. The OBCD curve, on the other hand, illustrates the behavior of one form of BB with low impact energy in accordance with the present invention, in which the development of maximum energy corresponding to detonation of BB and expansion of the well is controlled in order to make this process more gradual, as can be seen from the relatively a smoother slope of the OB curve compared to the slope of the OA curve. The behavior of the BB with low impact energy inside the well after reaching point B on the curve is similar to the behavior of a conventional BB with high impact energy.
На чертеже заштрихованная площадь OABO представляет собой энергию, которая распространяется в виде ударной волны в породный массив, окружающий скважину, и есть то количество энергии, которое сберегается при использовании настоящего изобретения в сравнении с обычными BB, так как эта энергия в основном расходуется впустую и, кроме того, разрушает минералы, добываемые из породы. Для карьеров порода в массиве часто имеет много швов, что приводит к сильному ослаблению ударной волны на основе трения и других механизмов рассеяния энергии. Таким образом, ударная энергия является в основном бросовой энергией и мало что делает, кроме того, что приводит к неустойчивости откоса уступа и другим проблемам, вызываемым вибрацией. In the drawing, the shaded OABO area represents the energy that is distributed as a shock wave into the rock mass surrounding the well, and that is the amount of energy that is saved when using the present invention in comparison with conventional BBs, since this energy is mainly wasted and, it also destroys the minerals extracted from the rock. For quarries, the rock in the array often has many seams, which leads to a strong attenuation of the shock wave based on friction and other mechanisms of energy dissipation. Thus, impact energy is mainly waste energy and does little, except that it leads to the instability of the ledge slope and other problems caused by vibration.
Ниже будут описаны несколько примеров выполнения BB с малой ударной энергией (LS EE) в форме модифицированных взрывчатых веществ ANFO со ссылками на результаты экспериментальных испытаний, проведенных с каждым составом. Below will be described several examples of performing BB with low impact energy (LS EE) in the form of modified explosives ANFO with reference to the results of experimental tests conducted with each composition.
Пример I - ANRUB. Example I - ANRUB.
Первоначально полагали, что для обеспечения детонации, когда используется модифицированное взрывчатое вещество ANFO, необходимо, чтобы некоторая часть гранул нитрата аммония абсорбировала мазут или чтобы они по меньшей мере были тщательно перемешаны. Однако, оказалось, что нет никакой необходимости вводить горючее в гранулы. В этом предпочтительном варианте, названном ANRUB (Ammonium nitrate/Rubber = нитрат аммония/каучук) вообще не используется мазут; горючее для реакции, поступающее из самого каучука, действует как твердое горючее. В каждом из последующих примеров применялись коммерчески доступные пористые гранулы нитрата аммония обычного для взрывных работ сорта, имеющие средний диаметр гранул от 1,0 до 2,0 мм. It was originally believed that in order to provide detonation when a modified ANFO explosive is used, it is necessary that some of the granules of ammonium nitrate absorb the fuel oil, or at least be thoroughly mixed. However, it turned out that there was no need to inject fuel into the granules. In this preferred embodiment called ANRUB (Ammonium nitrate / Rubber = ammonium nitrate / rubber) no fuel oil is used at all; the reaction fuel coming from the rubber itself acts as a solid fuel. In each of the following examples, commercially available porous granules of ammonium nitrate of a conventional blasting variety having an average granule diameter of 1.0 to 2.0 mm were used.
Подводное испытание. Underwater test.
Подводные испытания различных составов ANRUB проводились с целью замера изменений ударной энергии, а также сдвиговой энергии. Когда взрыв происходит под водой, ударная волна распространяется в воде от детонирующего BB и дополнительно к этому образуется газовый пузырь, который содержит газы, выделившиеся во время взрыва. Внутренняя энергия газа в пузыре или энергия пузыря, эквивалентна сдвиговой энергии взрыва в породе. Underwater tests of various ANRUB formulations were conducted to measure changes in impact energy as well as shear energy. When the explosion occurs underwater, the shock wave propagates in water from the detonating BB and, in addition, a gas bubble is formed that contains the gases released during the explosion. The internal energy of a gas in a bubble or the energy of a bubble is equivalent to the shear energy of an explosion in a rock.
В подводных испытаниях применяли частицы каучука трех различных размеров во взрывчатом составе, получая их просеиванием до следующих размеров:
Крупные: 100% проходило через отверстия 2,36 мм и 100% задерживалось на отверстиях 1,18 мм;
Средние: 100% проходило через отверстия 1,18 мм и 100% задерживалось на отверстиях 850 мкм;
Мелкие: 100% проходило через отверстия 850 мкм.In underwater tests, rubber particles of three different sizes in an explosive composition were used, getting them by sifting to the following sizes:
Large: 100% passed through 2.36 mm openings and 100% lingered on 1.18 mm openings;
Medium: 100% passed through holes of 1.18 mm and 100% was retained at holes of 850 microns;
Small: 100% passed through 850 μm holes.
Кроме того, подводный взрыв проводился для моделирования забойки заряда в породу с использованием забойки двух различных типов:
Легкая забойка: 4 литровых банки из-под краски весом 350 г;
Тяжелая забойка: стальные трубки внутренним диаметром 101,7 мм, длиной 500 мм и с толщиной стенки 6,3 мм, вес 9200 г.In addition, an underwater explosion was carried out to simulate the jamming of a charge in the rock using a jamming of two different types:
Easy clogging: 4 liter paint cans weighing 350 g;
Heavy stemming: steel tubes with an inner diameter of 101.7 mm, a length of 500 mm and a wall thickness of 6.3 mm, weight 9200 g.
Во все заряды BB были установлены промежуточные детонаторы HDP-3, приблизительно 140 г пентолита, который инициировался детонатором N 8 AI. Результаты подводных испытаний ANRUB представлены в табл. 1. Все составы, если не указано иное, были сбалансированы по кислороду. Цифры энергии в скобках являются стандартными отклонениями. Intermediate detonators HDP-3, approximately 140 g of pentolite, which was initiated by detonator N 8 AI, were installed in all BB charges. The results of underwater tests ANRUB are presented in table. 1. All formulations, unless otherwise indicated, were oxygen balanced. The energy numbers in brackets are standard deviations.
Даже при тяжелой забойке реакции подводного взрыва проходили не полностью из-за того, что BB не поддерживался при достаточно высокой плотности и давлении, чтобы прореагировать полностью, по мере того как расширяется пузырь взрывных газов. Следовательно, хотя ударная энергия в каждом случае меньше, чем для ANFO, энергия пузыря также меньше, так как полная энергия пузыря не выделилась. Последующие испытания в породе, где газообразные продукты взрыва удерживаются в ограниченном объеме гораздо дольше, так что реакция идет до конца, подтвердили, что ANPUB действует как настоящий LSBE (BB с малой энергией удара). В породе, где взрывные газы не могут распространяться так же свободно, как в воде, медленнее реагирующие твердые горючие смеси имеют больше времени, чтобы прореагировать полностью, повышая таким образом эффективную пузырьковую (или сдвиговую) энергию. Однако, не следовало бы ожидать, что ударная энергия изменится значительно, так как она является функцией начальной скорости детонации и давления на детонационном фронте, а не последующего расширения газов. Even with severe jamming, the underwater explosion reactions did not take place completely due to the fact that the BB was not maintained at a sufficiently high density and pressure to react completely as the explosive gas bubble expands. Therefore, although the impact energy in each case is less than for ANFO, the energy of the bubble is also less, since the total energy of the bubble was not released. Subsequent rock tests, where the gaseous products of the explosion are held in a limited volume for much longer, so that the reaction goes to the end, confirmed that ANPUB acts like a real LSBE (BB with low impact energy). In a rock where explosive gases cannot propagate as freely as in water, slower-reacting solid combustible mixtures have more time to fully react, thereby increasing the effective bubble (or shear) energy. However, one would not expect that the impact energy will change significantly, since it is a function of the initial detonation velocity and pressure at the detonation front, and not the subsequent expansion of gases.
Размер части каучука влияет на скорость, с которой реагирует BB, наводя на мысль, что именно близость между твердым горючим и гранулами нитрата аммония регулирует скорость, с какой реагирует взрывчатая смесь. Мелкий каучук реагирует быстрее, чем крупный каучук, как можно было бы ожидать из отношения поверхности к массе для двух сортов каучуковых частиц. Однако, чем меньше размер частиц горючего, тем выше ударная энергия, и поэтому необходимо найти какой-то компромисс, чтобы получить оптимум, при котором все горючее имеет время прореагировать, но со скоростью, достаточно медленной, чтобы дать уменьшенную энергию удара. The size of the rubber part affects the speed with which the BB reacts, suggesting that it is the proximity between the solid fuel and the granules of ammonium nitrate that controls the speed with which the explosive mixture reacts. Fine rubber reacts faster than coarse rubber, as might be expected from the surface-to-mass ratio for two grades of rubber particles. However, the smaller the particle size of the fuel, the higher the shock energy, and therefore it is necessary to find some compromise in order to obtain the optimum at which all fuel has time to react, but at a speed slow enough to give a reduced impact energy.
Проблема с использованием частиц каучука - это проблема разделения. Любые мелкие частицы каучука стремятся сегрегировать на дно смеси и оказывают влияние на реакцию. Слишком крупные частицы имеют тенденцию всплывать наверх смеси. Крупные частицы смешиваются с гранулами нитрата аммония более равномерно. Добавление воды или насыщенного раствора нитрата аммония во время смешивания нитрата аммония с каучуком также значительно улучшало однородность смеси, особенно с более мелкими частицами каучука. The problem with using rubber particles is a separation problem. Any small particles of rubber tend to segregate to the bottom of the mixture and affect the reaction. Too large particles tend to float up the mixture. Large particles are mixed with granules of ammonium nitrate more evenly. The addition of water or a saturated solution of ammonium nitrate while mixing ammonium nitrate with rubber also significantly improved the uniformity of the mixture, especially with smaller rubber particles.
Испытания в породе. Tests in the breed.
Ударная волна необходима для запуска детонации внутри столба взрывчатого вещества. Интенсивность требуемой ударной волны зависит от чувствительности BB. Как только начинается процесс детонации, ударный фронт распространяется вдоль длины заряда. Скорость, с которой этот ударный фронт движется через взрывчатое вещество, известна как скорость детонации BB. Теория BB с малой ударной энергией согласно изобретению основана на замедлении скорости реакции для детонирующего BB. Чем быстрее реагирует взрывчатое вещество, тем больше количество ударной энергии генерируется. Ударная энергия пропорциональна квадрату скорости детонации. Следовательно, уменьшение скорости детонации указывает на уменьшение ударной энергии. Проводилось паление как единичных, так и множественных шпуров в породе, чтобы подтвердить, что ANRUB характеризуется как снижением ударной энергии (уменьшение скорости детонации), так увеличением сдвиговой энергии. A shock wave is necessary to trigger detonation inside an explosive column. The intensity of the required shock wave depends on the sensitivity of the BB. As soon as the detonation process begins, the shock front propagates along the length of the charge. The speed with which this shock front travels through the explosive is known as the detonation velocity BB. The low impact energy BB theory of the invention is based on slowing down the reaction rate for detonating BB. The faster the explosive reacts, the more shock energy is generated. Impact energy is proportional to the squared detonation velocity. Consequently, a decrease in the detonation velocity indicates a decrease in impact energy. Both single and multiple holes were burned in the rock to confirm that ANRUB is characterized by both a decrease in impact energy (decrease in detonation velocity) and an increase in shear energy.
Скорости детонации определялись по методу измерения времени, за которое детонационный фронт замыкает накоротко пары проводов на полуметровых интервалах вдоль заряда BB. Они приведены в перечне табл. 2 для различных размеров скважин, типов пород как для ANFO, так и для ANRUB. The detonation velocities were determined by the method of measuring the time during which the detonation front shorts the pairs of wires at half-meter intervals along the BB charge. They are listed in the table. 2 for various well sizes, rock types for both ANFO and ANRUB.
Цифры в табл. 2 указывают на то, что ANRUB создает существенно более низкую скорость детонации в сравнении с ANFO. Однако, уменьшение скорости детонации BB есть только частичное подтверждение того, что взрывчатое вещество имеет требуемые низкие показатели ударной энергии. Вибрации, производимые нитратаммоний-каучуковым BB (ABRUB), должны быть также ниже по сравнению с нитратаммоний-мазутным BB. Вибрационные измерения производились как на полигоне у горы Том Прайс, так и на оборудовании местного карьера. The numbers in the table. 2 indicate that ANRUB produces a significantly lower detonation velocity compared to ANFO. However, a decrease in the BB detonation velocity is only partial confirmation that the explosive has the required low impact energy. The vibrations produced by nitratammonium-rubber BB (ABRUB) should also be lower compared to nitratammmonium-fuel oil BB. Vibration measurements were made both at the test site near Mount Tom Price, and on the equipment of the local quarry.
Карьер. Career.
Вибрационные измерения проводились с помощью двух триаксиальных сейсмоприемных агрегатов, размещенных на расстоянии 10 и 20 м сзади и перпендикулярно забою, на полпути между двумя 89-миллиметровыми шпурами. Тип породы - гранит. Vibration measurements were carried out using two triaxial seismic receivers located at a distance of 10 and 20 m behind and perpendicular to the face, halfway between two 89 mm bore holes. The type of rock is granite.
Том Прайс. Tom Price.
Три сейсмоприемных агрегата были установлены на 15 м позади подрывного заряда параллельно к забою. Один сейсмоприемник был размещен на четверть пути вдоль подрывного заряда, второй позади центра подрывного заряда и третий на три четверти пути вдоль подрывного заряда. Одна половина заряда была заполнена ANFO, вторая половина - ANRUB. Three seismic receivers were installed 15 m behind the subversive charge in parallel to the bottom. One seismic receiver was placed a quarter of the way along the blasting charge, the second behind the center of the blasting charge and the third three quarters of the way along the blasting charge. One half of the charge was filled by ANFO, the other half by ANRUB.
Первое испытание проводилось в мягкой железной руде с использованием скважин диаметром 381 мм, уступа высотой 15 м и постели 2 м. Расстояния от взрывной скважины до сейсмоприемника были в пределах от 15 до 60 м. Средняя толщина покрывающей породы была 7,8 м, а средний шаг был 9 м, с глубиной забойки 9 м. Подрывной заряд состоял из 12 скважин вдоль забоя и в два ряда в глубину. The first test was carried out in soft iron ore using wells with a diameter of 381 mm, a ledge with a height of 15 m and a bed of 2 m. The distances from the blast hole to the geophone were in the range of 15 to 60 m. The average thickness of the overburden was 7.8 m, and the average the step was 9 m, with a stemming depth of 9 m. The submersible charge consisted of 12 wells along the bottom and in two rows in depth.
Корреляция измерений векторной суммы радиальной и трансверсальной скоростей частиц показывает. The correlation of measurements of the vector sum of the radial and transversal particle velocities shows.
где
R - расстояние от взрывной скважины до сейсмоприемного агрегата;
b - радиус взрывной скважины;
ppv - пиковая скорость частиц;
96,24 и 76,00 - пиковая скорость частиц у стенки взрывной скважины соответственно для ANFO и ANRUB;
0,0052 и 0,00488 - коэффициенты затухания соответственно для ANFO и ANRUB.
Where
R is the distance from the blast hole to the seismic receiver;
b is the radius of the blast hole;
ppv is the peak particle velocity;
96.24 and 76.00 are the peak particle velocities at the blast hole wall for ANFO and ANRUB, respectively;
0.0052 and 0.00488 are the attenuation coefficients for ANFO and ANRUB, respectively.
Отношение пиковых скоростей частиц между ANFO и FNRUB равно
Второе испытание было в железной руде с использованием скважин диаметром 381 мм. Расположение сейсмоприемников было то же самое, что и выше. Средняя толщина покрывающих пород была 8,8 м, а средний шаг - 10,2 м, с глубиной забойки 8 м. Подрывной заряд состоял из 14 скважин вдоль забоя в два ряда в глубину.The ratio of peak particle velocities between ANFO and FNRUB is
The second test was in iron ore using 381 mm diameter wells. The location of the geophones was the same as above. The average thickness of the overburden was 8.8 m, and the average pitch was 10.2 m, with a bottom hole depth of 8 m. The submersible charge consisted of 14 wells along the bottom in two rows in depth.
Отношение между пиковыми скоростями частиц ANFO и ANRUB равно
The ratio between the peak particle velocities of ANFO and ANRUB is
Замеры вибрации указывают на то, что ANRUB имеет последовательно более низкие характеристики по вибрации, чем сравнимый с ним ANFO, таким образом подтверждая, что ANRUB имеет требуемые низкие характеристики по ударной энергии. Vibration measurements indicate that ANRUB has consistently lower vibration characteristics than its comparable ANFO, thus confirming that ANRUB has the required low impact energy characteristics.
Чтобы определить, имеет ли ANRUB сравнимую с ANFO полную энергию, также необходимо замерить сдвигаемую энергию. Если ударная энергия ANRUB уменьшается в сравнении с ANFO, то для сохранения полной энергии на прежнем уровне сдвиговая энергия должна, следовательно, возрасти. Хотя сдвиговая энергия не может быть измерена непосредственно, она прямо связана со скоростью покрывающей породы. Чтобы измерить скорости сдвига, снимались высокоскоростные фотографии со скоростью 500 кадров в секунду, что весьма подходит для ретроспективного анализа скоростей сдвига. В скорости сдвига есть две главные составляющие - в направлении забоя и гребня. To determine if ANRUB has comparable total energy to ANFO, it is also necessary to measure the shifted energy. If the shock energy of ANRUB is reduced in comparison with ANFO, then in order to keep the total energy at the same level, the shear energy must therefore increase. Although shear energy cannot be measured directly, it is directly related to the speed of the overburden. To measure shear rates, high-speed photos were taken at 500 frames per second, which is very suitable for retrospective analysis of shear rates. In shear rate there are two main components - in the direction of the face and ridge.
Начальные вертикальные скорости сдвига подсчитывались на основе анализа высокоскоростной 16-миллиметровой пленки взрыва. На гребне размещали маркирующие приспособления ("ведьмины колпаки" и банки из-под краски), их последовательное движение отражает скорость гребня, обусловленную взрывом (табл. 4). Initial vertical shear rates were calculated based on the analysis of a high-speed 16 mm explosion film. Marking devices (“witch caps” and paint cans) were placed on the crest, their consistent movement reflecting the crest speed due to the explosion (Table 4).
Отношение средних скоростей сдвига
Классификация ANRUB как BB.The ratio of average shear rates
Classification of ANRUB as BB.
Правила, определяющие порядок работы и обращения с BB, предписывают смешение BB, таких как ANFO, проводить непосредственно у скважины, т.е. мазут добавляют к гранулам нитрата аммония как раз перед закачкой смеси в скважину. Время, необходимое для того, чтобы получить однородную смесь ANRUB, не позволяет смешивать продукт непосредственно у скважины. Те же самые правила запрещают транспортировку BB навалом, то означает, что ANRUB не может предварительно смешиваться и перевозиться к скважине при существующей классификации BB. The rules governing the operation and handling of BBs require that BBs, such as ANFOs, be mixed directly at the well, i.e. fuel oil is added to the granules of ammonium nitrate just before the mixture is pumped into the well. The time required to obtain a uniform ANRUB mixture does not allow mixing the product directly at the well. The same rules prohibit bulk transportation of BB, which means that ANRUB cannot be pre-mixed and transported to the well under the existing BB classification.
Чтобы преодолеть эту проблему, было решено попытаться отнести ANRUB к классу опасностей 1.5. Только "очень нечувствительные" взрывчатые вещества могут быть классифицированы как 1.5D. Чтобы оценить, является ли взрывчатый состав "очень нечувствительным", он должен пройти испытания серии 5, очерченные ниже. Эти испытания серии 5 состоят из испытаний четырех различных типов. To overcome this problem, it was decided to try to classify ANRUB as a hazard class 1.5. Only "very insensitive" explosives can be classified as 1.5D. In order to evaluate whether an explosive composition is “very insensitive”, it must pass the series 5 tests outlined below. These Series 5 tests consist of four different types of tests.
Тип 5(а): испытание на чувствительность к электродетонатору - ударные испытания, которые определяют чувствительность к детонации стандартным детонатором. Type 5 (a): test for sensitivity to an electric detonator - shock tests that determine the sensitivity to detonation with a standard detonator.
Тип 5(b): испытания от дефлаграции к детонации - термические испытания, которые определяют тенденцию перехода от дефлаграции к детонации. Type 5 (b): tests from deflagration to detonation - thermal tests that determine the tendency of the transition from deflagration to detonation.
Тип 5(c): испытание внешним огнем - в основном испытание для определения, взрывается ли вещество, имеющееся в большом количестве, если его подвергнуть большому огню. Type 5 (c): external fire test - basically a test to determine if a large quantity of material explodes if exposed to a large fire.
Тип 5(d): испытания зажигательной искрой принцессы - чтобы определить, воспламеняется ли вещество, если подвернуть действию зажигательной искры. Type 5 (d): Princess incendiary spark tests - to determine if a substance ignites if exposed to an incendiary spark.
ANRUB выдержал все четыре испытания и признан как ANRUB, классификационный N OOH 0082, класс 1.5, категория (ZZ). Это означает, что он может предварительно смешиваться и транспортироваться навалом, тем самым создавая большую гибкость в смешении и транспортировке. ANRUB has passed all four tests and is recognized as ANRUB, Classification N OOH 0082, Class 1.5, Category (ZZ). This means that it can be pre-mixed and transported in bulk, thereby creating greater flexibility in mixing and transportation.
Пример 2 - ANFORB. Example 2 - ANFORB.
Альтернативный вариант настоящего изобретения, который известен как ANFORB (нитрат аммония/мазут/каучук) имитирует полужелатинированные BB, которые состоят из приблизительно 10%-ного тонкого реакционноспособного слоя нитроглицерина, нанесенного на кристаллы нитрата аммония (HA), и твердое топливо. Детонация нитроглицерина инициирует реакцию между нитратом аммония и горючим, которое, в свою очередь, обеспечивает энергией для разрушения породы. ANFORB имитирует полужелатинированные BB в том смысле, что он использует ANFO для инициирования реакции между нитратом аммония и частицами каучука в качестве твердого горючего. В этом варианте изобретения берут 30% взрывчатого вещества ANFO 94:6 и объединяют с 70% материала, состоящего из нитрата аммония и каучука в соотношении 93:7, получая медленно горящее BB. 30% ANFO используются как инициатор для состава, в то время как материал, состоящий из нитрата аммония и каучука в соотношении 93:7, обеспечивает регулируемое развитие максимума энергии. Это представляет собой 93% нитрата аммония, 2% горючего и 5% каучука в ANFORB. Соотношение нитрат аммония/топочный мазут/каучук может быть изменено для получения оптимального состава. An alternative embodiment of the present invention, which is known as ANFORB (ammonium nitrate / fuel oil / rubber) imitates semi-gelled BBs, which consist of approximately 10% thin reactive layer of nitroglycerin deposited on crystals of ammonium nitrate (HA), and solid fuel. The detonation of nitroglycerin initiates a reaction between ammonium nitrate and fuel, which, in turn, provides energy for the destruction of the rock. ANFORB mimics semi-gelled BBs in the sense that it uses ANFO to initiate a reaction between ammonium nitrate and rubber particles as a solid fuel. In this embodiment, 30% ANFO 94: 6 explosive is taken and combined with 70% material consisting of ammonium nitrate and rubber in a 93: 7 ratio to give a slowly burning BB. 30% ANFO is used as an initiator for the composition, while a material consisting of ammonium nitrate and rubber in a ratio of 93: 7 provides controlled development of maximum energy. This represents 93% ammonium nitrate, 2% fuel and 5% rubber in ANFORB. The ratio of ammonium nitrate / heating oil / rubber can be changed to obtain the optimal composition.
Подводное испытание показывает, что ANFORB имеет взрывчатые свойства, подобные свойствам ANRUB, производя среднюю энергию пузыря 1957±147 Дж/г. Испытывался также ROIL, представляющий собой легкое отклонение от первоначального ANFORB, в котором твердое и жидкое горючее добавляли к гранулам раздельно. ROIL состоит из твердого и жидкого горючего, смешанных предварительно, до их добавления к гранулам нитрата аммония. Подводные испытания ROIL также давали результаты, сравнимые с ANRUB, со средней ударной энергией 593±62 Дж/г и энергией пузыря 1898±117 Дж/г. An underwater test shows that ANFORB has explosive properties similar to those of ANRUB, producing an average bubble energy of 1957 ± 147 J / g. ROIL was also tested, representing a slight deviation from the original ANFORB, in which solid and liquid fuels were added to the granules separately. ROIL consists of solid and liquid fuels, pre-mixed, before they are added to the granules of ammonium nitrate. Underwater ROIL tests also yielded results comparable to ANRUB, with an average impact energy of 593 ± 62 J / g and bubble energy of 1898 ± 117 J / g.
Пример 3 - ANPS. Example 3 - ANPS.
Испытывались две различные формы неэкспандированного полистирола в качестве твердых горючих для BB с малой ударной энергией, называемого ANPS (нитрат аммония/полистирол). Первая форма представляет собой цилиндрические полистирольные бусинки, несколько миллиметров в длину с диаметром приблизительно 2 мм. Эксперименты с этой смесью под водой дали в результате среднюю ударную энергию 314±88 Дж/г и энергию пузыря 1268±149Дж/г. Бусинки имеют тенденцию сегрегировать от гранул, приводя к неоднородности смеси. Кроме того, освобожденная энергия совершенно незначительна, что указывает на то, что скорость реакции мала. Однако, вероятно, что при заключении смеси в стальную трубку эти энергии возрастут значительно. Two different forms of unexpanded polystyrene were tested as solid fuels for low impact energy BBs called ANPS (ammonium nitrate / polystyrene). The first form is a cylindrical polystyrene beads, several millimeters in length with a diameter of approximately 2 mm. Experiments with this mixture under water resulted in an average impact energy of 314 ± 88 J / g and bubble energy of 1268 ± 149 J / g. Beads tend to segregate from the granules, leading to heterogeneity of the mixture. In addition, the released energy is completely negligible, which indicates that the reaction rate is low. However, it is likely that when the mixture is enclosed in a steel tube, these energies will increase significantly.
Вторая форма представляет собой полистирольные хлопья. Последние имеют большую площадь поверхности на единицу массы, чем бусинки, и поэтому они должны бы реагировать быстрее. Измеренная под водой ударная энергия для хлопьев ANPS равна 330±79 Дж/г с соответствующей энергией пузыря 1299±181 Дж/г. Проблема лежит в величине хлопьев; те хлопья, которые слишком малы, осаждаются на дно смеси, а те, что слишком крупны, всплывают наверх смеси. Просеиванием хлопьев на определенный гранулометрический состав можно использовать для получения равномерной взрывчатой смеси ту фракцию, которая смешивается хорошо. The second form is polystyrene flakes. The latter have a larger surface area per unit mass than the beads, and therefore they should respond faster. The shock energy measured under water for ANPS flakes is 330 ± 79 J / g with a corresponding bubble energy of 1299 ± 181 J / g. The problem lies in the size of the cereal; those flakes that are too small are deposited at the bottom of the mixture, and those that are too large float to the top of the mixture. Sifting flakes to a specific particle size distribution can be used to obtain a uniform explosive mixture that fraction that mixes well.
Хлопья ANPS испытывали под водой, заключая их в стальную трубку. Как ожидалось, энергия удара и пузыря повышалась до значений соответственно 545±33 Дж/г и 1616 ± 75 Дж/г. Замкнутость снаряда в зарядной камере давала в результате повышение общей энергии пузыря и удара до более чем 500 Дж/г, что значительно. Остается еще неясность, прореагировали ли BB полностью. Если взрывные реакции проходят неполностью, тогда вероятно, что, когда заряд будет заключен в породу, энергия пузыря (сдвига) возрастет, сообщая ANPS свойства настоящего BB с малой ударной энергией в соответствии с настоящим изобретением. ANPS flakes were tested under water, wrapping them in a steel tube. As expected, the impact energy and bubble increased to values of 545 ± 33 J / g and 1616 ± 75 J / g, respectively. The closure of the projectile in the charging chamber resulted in an increase in the total energy of the bubble and impact to more than 500 J / g, which is significant. It remains unclear whether the BB fully reacted. If the explosive reactions are incomplete, then it is likely that when the charge is enclosed in the rock, the energy of the bubble (shear) will increase, giving the ANPS the properties of a real BB with low impact energy in accordance with the present invention.
Пример 4 - ANPW. Example 4 - ANPW.
ANPW представляет собой смесь нитрата аммония, опилок и парафина. Брали образцы опилок различной величины, обозначаемых как мелкие и крупные. Опилки и жидкий парафин смешивали друг с другом, получая в результате опилки, покрытые парафином. После охлаждения смесей они образовывали на дне смесительной емкости пирог, который было трудно измельчать. Смешение опилок, покрытых парафином, в качестве твердого топлива с нитратом аммония не представляло затруднений, и подводные испытания давали величины ударной энергии 540±29 Дж/г и 474 ± 53 Дж/г для мелких и крупных образцов соответственно. Величины энергии подъема для мелких и крупных образцов были соответственно 1915 ± 38 Дж/г и 1862 ± 38 Дж/г соответственно. ANPW is a mixture of ammonium nitrate, sawdust and paraffin. Samples of sawdust of various sizes, designated as small and large, were taken. Sawdust and liquid paraffin were mixed with each other, resulting in paraffin-coated sawdust. After cooling the mixtures, they formed a cake at the bottom of the mixing tank, which was difficult to grind. Mixing paraffin-coated sawdust as a solid fuel with ammonium nitrate was not difficult, and underwater tests gave impact energies of 540 ± 29 J / g and 474 ± 53 J / g for small and large samples, respectively. The values of the lift energy for small and large samples were 1915 ± 38 J / g and 1862 ± 38 J / g, respectively.
Пример 5 - HANRUB. Example 5 - HANRUB.
Тяжелые взрывчатые вещества ANFO представляют собой высокоэнергетические, высокоплотные BB. Главное их преимущество состоит в их повышенной плотности и, следовательно, повышенной относительной энергии. Другое их преимущество то, что тяжелые взрывчатые вещества ANFO водоустойчивы в зависимости от их состава. Это идеально для площадок, где вода пересекает взрывные скважины и, следовательно, некоторые из них отчасти заполнены водой. Кроме того, дождевая вода не растворяет или не повреждает продукт, после того как он заряжен. ANFO heavy explosives are high-energy, high-density BBs. Their main advantage is their increased density and, consequently, increased relative energy. Another advantage is that ANFO heavy explosives are waterproof depending on their composition. This is ideal for sites where water crosses blast holes and, therefore, some of them are partially filled with water. In addition, rainwater does not dissolve or damage the product after it is charged.
Тяжелые ANFO состоят из сбалансированной по кислороду смеси нитрата аммония, мазута и эмульсии, например, высокоэнергетического горючего (HEF) или энергана (ENERGAN). Фаза высокоэнергетического горючего или (HEF), или энергана (ENERGAN) имеет высокую плотность и покрывает поверхность гранул нитрата аммония, заполняя пустоты между гранулами, в результате чего плотность продукта возрастает. Heavy ANFOs consist of an oxygen-balanced mixture of ammonium nitrate, fuel oil and an emulsion, such as high-energy fuel (HEF) or energy (ENERGAN). The high-energy fuel phase, either (HEF) or energan (ENERGAN), has a high density and covers the surface of the granules of ammonium nitrate, filling the voids between the granules, resulting in an increase in the density of the product.
HANRUB является тяжелым BB, состоящим из сбалансированной по кислороду смеси нитрата аммония, каучука и эмульсионной фазы. Целью является создание BB со следующими свойствами:
высокая плотность;
высокая энергия газа;
малая ударная энергия.HANRUB is a heavy BB consisting of an oxygen balanced mixture of ammonium nitrate, rubber and an emulsion phase. The goal is to create a BB with the following properties:
high density;
high energy gas;
low impact energy.
Это BB также имеет определенную степень водоустойчивости, зависящую от количества эмульсии в смеси. Степень водоустойчивости достигается при полном заполнении эмульсией пустот между гранулами и каучуком. This BB also has a certain degree of water resistance, depending on the amount of emulsion in the mixture. The degree of water resistance is achieved when the emulsion is completely filled with voids between the granules and rubber.
HEF 001 представляет собой 75% нитрата аммония, 3,1% мазута и 21,9% HEF. Оно загружается в 381-миллиметровую скважину в количестве 121 кг/м, с плотностью 1,06 г/см3. Эквивалент HANRUB (75% нитрата аммония, 3,1% каучука и 21,9% эмульсии) имеет загрузочную плотность 0,88 г/см3 или 100 кгм-1 в 381-миллиметровой скважине.
Во время полевых испытаний на площадке Том Прайс детонировали две скважины с HEF 001 и две с HANRUB. Анализ высокоскоростной фотосъемки взрывов дал следующие результаты (табл. 5). During field trials at Tom Price, two wells with
Отношение средних скоростей сдвига
Данные табл. 5 указывают на то, что скорость сдвига и, следовательно, сдвиговая энергия для HANRUB действительно увеличивается по сравнению с HEF 001, на тот же коэффициент, что ANRUB при сравнении этого последнего с ANFO.The ratio of average shear rates
The data table. 5 indicate that the shear rate and, therefore, the shear energy for HANRUB actually increases compared to
Тяжелые BB с более высокой плотностью могут быть получены путем увеличения процентного содержания эмульсии в смеси. ANFO /эмульсионная смесь 60/40 имеет плотность около 1,2 г/см3. Повышение содержания HEF в HANRUB будет, следовательно, повышать плотность продукта. Существует предел для максимальной плотности, возможной с тяжелыми BB, т.е. когда все пустоты между гранулами заполнены эмульсией, равной приблизительно 1,3 г/см3.Heavy higher density BBs can be obtained by increasing the percentage of emulsion in the mixture. ANFO /
Теперь, когда во всех деталях описаны несколько примеров взрывчатого состава согласно изобретению, будет очевидным, что применение твердого горючего в соответствии с изобретением позволяет получить желаемое BB с малой энергией удара. В обычных взрывчатых составах ANFO жидкое горючее поглощается пористыми гранулами нитрата аммония (AN). В предпочтительной форме изобретения, в которой все жидкое горючее заменено твердым горючим, может быть использован менее пористый или даже кристаллический нитрат аммония, менее дорогостоящий, чем пористые гранулы нитрата аммония. Это имеет преимущество снижения стоимости BB. Now that several examples of the explosive composition according to the invention are described in detail, it will be apparent that the use of the solid fuel in accordance with the invention provides the desired BB with low impact energy. In conventional ANFO explosive formulations, liquid fuel is absorbed by the porous granules of ammonium nitrate (AN). In a preferred form of the invention, in which all liquid fuel is replaced by solid fuel, less porous or even crystalline ammonium nitrate can be used, less expensive than porous granules of ammonium nitrate. This has the advantage of reducing the cost of BB.
Другие преимущества предпочтительного взрывчатого вещества с малой энергией удара согласно изобретению включают следующие. Other advantages of the preferred low impact energy explosive according to the invention include the following.
1. Увеличение сдвиговой энергии относительно ударной энергии позволяет получить эффективное BB для взрывной отбойки горных пород. 1. The increase in shear energy relative to shock energy allows you to get an effective BB for explosive rock breaking.
2. Это повышение эффективности приводит к снижению количества BB, потребного на скважину для получения тех же результатов взрыва, что дает снижение расходов. 2. This increase in efficiency leads to a decrease in the amount of BB required per well to produce the same blast results, resulting in lower costs.
3. Повышается устойчивость откоса уступа и снижаются вибрации грунта, что делает BB с малой ударной энергией более приемлемыми с экологической точки зрения. 3. The steepness of the escarpment of the ledge increases and soil vibrations are reduced, which makes BBs with low impact energy more environmentally acceptable.
4. Снижается количество образующейся мелочи. 4. The amount of fines formed is reduced.
5. Уменьшается повреждение добываемого материала, в частности алмазов. 5. The damage to the extracted material, in particular diamonds, is reduced.
6. Из-за относительной нечувствительности к случайному взрыву BB с малой энергией удара LSEE может предварительно смешиваться и транспортироваться навалом к месту горных разработок и вокруг него. 6. Due to the relative insensitivity to accidental explosion of BB with low impact energy, LSEE can be pre-mixed and transported in bulk to and around the mining site.
Описанные примеры даны как пояснение, допуская многочисленные модификации, не выходящие за пределы и не имеющие сути изобретения, которое включает каждый новый признак и новую комбинацию признаков, описанных здесь. The described examples are given as an explanation, allowing for numerous modifications that do not go beyond and do not have the essence of the invention, which includes each new feature and a new combination of features described here.
Специалисты данной области поймут, что описанное здесь изобретение допускает вариации и модификации, иные, чем конкретно описанные, без отклонения от основных принципов изобретения. Все такие вариации и модификации полагаются находящимися в пределах настоящего изобретения, природа которого должна быть определена из предшествующего описания и прилагаемой патентной формулы. Specialists in this field will understand that the invention described here is subject to variations and modifications other than those specifically described, without deviating from the basic principles of the invention. All such variations and modifications are believed to be within the scope of the present invention, the nature of which should be determined from the foregoing description and the attached patent claims.
Claims (21)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPK4556 | 1991-02-11 | ||
| PCT/AU1992/000050 WO1992013815A1 (en) | 1991-02-11 | 1992-02-11 | Explosives |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93052406A RU93052406A (en) | 1996-08-20 |
| RU2114094C1 true RU2114094C1 (en) | 1998-06-27 |
Family
ID=3764032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93052406A RU2114094C1 (en) | 1992-02-11 | 1992-02-11 | Explosive composition, method of preparing explosive composition, explosive assembly, and blasting technique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2114094C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444554C1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Спецхимпродукт" | Thermoplastic solid-fuel composition for treatment of oil wells |
| RU2576050C2 (en) * | 2010-08-03 | 2016-02-27 | Зе Лабризол Корпорейшн | Mixtures of ammonium nitrate and liquid fuel |
| CN114539011A (en) * | 2022-02-21 | 2022-05-27 | 张延松 | Safe and efficient high-energy expanding agent and preparation method and application thereof |
-
1992
- 1992-02-11 RU RU93052406A patent/RU2114094C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 2. Кутузов Б.Н. Взрывные работ ы. - М.: Недра, 1980, с. 63, 285. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444554C1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Спецхимпродукт" | Thermoplastic solid-fuel composition for treatment of oil wells |
| RU2576050C2 (en) * | 2010-08-03 | 2016-02-27 | Зе Лабризол Корпорейшн | Mixtures of ammonium nitrate and liquid fuel |
| CN114539011A (en) * | 2022-02-21 | 2022-05-27 | 张延松 | Safe and efficient high-energy expanding agent and preparation method and application thereof |
| CN114539011B (en) * | 2022-02-21 | 2023-03-28 | 张延松 | Safe and efficient high-energy expanding agent and preparation method and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5505800A (en) | Explosives | |
| US5099763A (en) | Method of blasting | |
| US20070214990A1 (en) | Detonating cord and methods of making and using the same | |
| CN102076633B (en) | Improved explosive composition | |
| CA2882148C (en) | Explosive composition comprising heavy anfo and a plant derived, inert bulking and sensitizing additive | |
| CA2042671A1 (en) | Low level blasting composition and method of blasting same | |
| RU2230724C1 (en) | Explosive mixture | |
| CA2268899C (en) | Method of controlled blasting | |
| US3082689A (en) | Detonatable cartridges having insensitive explosive cores | |
| RU2114094C1 (en) | Explosive composition, method of preparing explosive composition, explosive assembly, and blasting technique | |
| US4161142A (en) | Blasting booster and methods | |
| RU2308667C1 (en) | Explosive charge (modifications) | |
| US3781180A (en) | Ammonium nitrate-fuel oil composition containing ammonium nitrate prills of different porosity,hardness,and density | |
| US5596165A (en) | Blasting method and composition | |
| AU661675B2 (en) | Explosives | |
| US2126401A (en) | Explosive | |
| RU2153069C1 (en) | Method of destructing natural and artificial objects | |
| RU2163902C2 (en) | Agent with explosive characteristics | |
| Silva et al. | Development, characterization and application of a reactive bulking agent for wall control | |
| Škrlec et al. | The effect of blasting using low-density emulsion explosives | |
| USRE25685E (en) | Detonatable cartridges having insensitive explosive cores | |
| US3762970A (en) | Gelled nitroparaffin explosive composition containing air entrapper plus inert weighting material | |
| CA2375217A1 (en) | Method of manufacturing an explosive composition | |
| RU2059965C1 (en) | Process of performance of drilling and blasting operations in strippings | |
| RU2305673C1 (en) | Method of running of the blasting operations in the flooded well using the charge of the emulsion blasting explosive |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090212 |