RU2126780C1

RU2126780C1 - "porotol" industrial explosive compound

Info

Publication number: RU2126780C1
Application number: RU96122073A
Authority: RU
Inventors: Н.К. Шалыгин; В.И. Калацей; О.Ф. Мардасов; Б.В. Мацеевич; В.П. Глинский; Г.А. Травов; Н.П. Селезнев; Е.Ю. Александрова; Е.Ф. Образцова
Original assignee: Красноармейский Научно-Исследовательский Институт Механизации
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1999-02-27

Abstract

FIELD: industrial explosive substances; may be used in carrying out blasting operations in mining industry and seismic prospecting. SUBSTANCE: explosive compound is based on trinitrotoluene, and nonmelting active filler is used in the form of single-perforated or chopped multitubular nitrocellulose powder in the amount of 20-60 wt.%. EFFECT: higher energy characteristics and perceptibility to initiating pulse of all known means of initiation with practically unlimited term of water resistance. 1 tbl

Description

Изобретение относится к взрывчатым составам, предназначенным для ведения взрывных работ в горнодобывающей промышленности и сейсморазведке. The invention relates to explosive compositions intended for blasting in the mining industry and seismic exploration.

Известно использование пироксилиновых и баллиститных порохов в качестве промышленных взрывчатых веществ (ВВ) (Светлов Б.Л. и др. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. - М.: Недра, 1973, с. 184 - 186). Недостатками этих промышленных ВВ являются высокая чувствительность к механическим воздействиям и нестабильность параметров детонации: увеличение критического диаметра детонации при нахождении промышленного ВВ в обводненных условиях. It is known to use pyroxylin and ballistic powders as industrial explosives (BB) (Svetlov B.L. et al. Theory and properties of industrial explosives. - M .: Nedra, 1973, p. 184 - 186). The disadvantages of these industrial explosives are high sensitivity to mechanical stress and instability of the detonation parameters: an increase in the critical diameter of the detonation when the industrial explosives are in flooded conditions.

Известен промышленный взрывчатый состав на основе бездымного пороха, содержащий компоненты в соотношении, мас.%: неорганический окислитель 20 - 80, бездымный порох 8 - 70, вода 5 - 45, желатинозатор 0,5 (патент США N 32355425, НКИ 149-48, 1966). Состав имеет низкую текучесть, невысокие взрывчатые характеристики и повышенную чувствительность к механическим воздействиям. Known industrial explosive composition based on smokeless powder containing components in the ratio, wt.%: Inorganic oxidizer 20 - 80, smokeless powder 8 - 70, water 5 - 45, gelatinizer 0.5 (US patent N 32355425, NKI 149-48, 1966). The composition has a low fluidity, low explosive characteristics and increased sensitivity to mechanical stress.

Известен взрывчатый состав, содержащий кристаллизующееся ВВ-тротил, а в качестве неплавкого и активного наполнителя дисперсную или гранулированную аммиачную селитру, при соотношении компонентов, мас.%: аммиачная селитра 40 - 50, тротил - остальное. Known explosive composition containing crystallizable BB-trotyl, and as a non-melting and active filler, dispersed or granular ammonium nitrate, with a ratio of components, wt.%: Ammonium nitrate 40-50, trotyl - the rest.

(Переверзев А.Е. Технология снаряжения боеприпасов, ч. I, с. 239) - прототип. (Pereverzev AE Ammunition equipment technology, part I, p. 239) - prototype.

Основные недостатки этого взрывчатого состава:
невысокие взрывчатые характеристики, невосприимчивость к детонации при воздействии штатных средств инициирования, для возбуждения необходим мощный дополнительный детонатор, низкая водостойкость в связи с наличием в составе аммиачной селитры.The main disadvantages of this explosive composition:
low explosive characteristics, immunity to detonation when exposed to regular means of initiation, a powerful additional detonator is required for excitation, low water resistance due to the presence of ammonium nitrate in the composition.

Указанные недостатки устранены в заявляемом составе за счет использования в качестве неплавкого и активного наполнителя зерненого пироксилинового пороха с диаметром зерна 5 - 18 мм с одним или более каналами диаметром 0,15 - 0,85 мм и высотой зерна 2,5 - 20,0 мм. These disadvantages are eliminated in the inventive composition due to the use of granular pyroxylin powder with a grain diameter of 5 - 18 mm with one or more channels with a diameter of 0.15 - 0.85 mm and a grain height of 2.5 - 20.0 mm as a non-melting and active filler .

при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Зерненый пироксилиновый порох - 20 - 60
Тротил - Основа
Как показали исследования, выполненные авторами, взрывчатые составы на основе кристаллизующегося ВВ-тротила, содержащие в качестве активного наполнителя зерненый пироксилиновый порох, обладают свойствами, существенно отличающими их от аналогичных составов.in the following ratio of components, wt.%:
Granular pyroxylin powder - 20-60
TNT - Foundation
As the studies performed by the authors showed, explosive compositions based on crystallizing explosive TNT containing granular pyroxylin gunpowder as an active filler have properties that significantly distinguish them from similar compositions.

Во-первых, порох обладает более высокими энергетическими характеристиками, чем аммиачная селитра, что позволяет улучшить практически все взрывчатые характеристики состава. Firstly, gunpowder has higher energy characteristics than ammonium nitrate, which allows to improve almost all the explosive characteristics of the composition.

Во-вторых, поскольку порох имеет внутренние каналы, содержащие воздух, то при кристаллизации тротила на поверхности порохового зерна происходит надежное капсулирование воздуха, что обеспечивает составу высокую восприимчивость к инициирующему импульсу всех известных средств инициирования. Secondly, since the powder has internal channels containing air, during crystallization of TNT on the surface of the powder grain there is a reliable encapsulation of air, which provides the composition with high susceptibility to the initiating pulse of all known means of initiation.

Надежное капсулирование воздуха обеспечивает составу высокую восприимчивость к инициирующему импульсу при давлении обводненной скважинной среды до 0,5 МПа включительно, что соответствует давлению столба жидкости высотой 50 м. Reliable encapsulation of air provides the composition with a high susceptibility to the initiating impulse at a pressure of the flooded downhole fluid up to and including 0.5 MPa, which corresponds to a pressure of a liquid column of 50 m high.

В-третьих, замена аммиачной селитры на порох позволяет получить состав практически с неограниченным сроком водостойкости. Thirdly, the replacement of ammonium nitrate with gunpowder allows you to get the composition with almost unlimited water resistance.

И последнее, применение пороха, индивидуально имеющего высокую чувствительность к механическим воздействиям, например к удару по ГОСТ 4545-88 100%, с кристаллизующимся ВВ-тротилом, имеющим чувствительность к удару 4% и выполняющим функцию флегматизатора в предлагаемом взрывчатом составе, обеспечивает в целом данный параметр на уровне прототипа. And finally, the use of gunpowder, individually having high sensitivity to mechanical stress, for example, to impact according to GOST 4545-88 100%, with crystallizing BB-TNT, having a sensitivity to shock of 4% and performing the function of a phlegmatizer in the proposed explosive composition, provides in general this parameter at the prototype level.

Минимальное содержание пороха в составе определяется его возможным сенсибилизирующим действием к инициирующему импульсу. The minimum content of gunpowder in the composition is determined by its possible sensitizing effect on the initiating impulse.

Эксперименты показали, что минимальное содержание, обеспечивающее необходимую чувствительность к инициирующему импульсу, составляет 20%. The experiments showed that the minimum content that provides the necessary sensitivity to the initiating pulse is 20%.

Максимальное содержание пороха в составе определяется условиями безопасного применения состава и прежде всего чувствительностью пороха к механическим воздействиям. The maximum content of gunpowder in the composition is determined by the conditions for the safe use of the composition and, above all, the sensitivity of the powder to mechanical stress.

Для обеспечения безопасного применения необходимо, чтобы зерна пороха не образовали непрерывного каркаса, т. е. в промежутках между зернами пороха должен располагаться тротил, выполняющий функцию флегматизатора, достаточной толщины. To ensure safe use, it is necessary that the grains of gunpowder do not form a continuous skeleton, i.e., TNT should be located in the spaces between the grains of gunpowder, which performs the function of a phlegmatizer, of sufficient thickness.

Расчетное максимальное содержание пороха в составе составляет 65%, однако реальное содержание с учетом плотности упаковки, а также условий технологии приготовления состава не должно превышать 60%. The estimated maximum content of gunpowder in the composition is 65%, however, the actual content, taking into account the packing density, as well as the conditions of the preparation technology of the composition, should not exceed 60%.

Минимальный размер зерна 2,5 мм определяет возможность получения состава с максимально возможной упаковкой 60 - 65% и соответственно получение составов с максимальным содержанием пороха. The minimum grain size of 2.5 mm determines the possibility of obtaining a composition with the maximum possible packaging of 60 - 65% and, accordingly, obtaining compositions with a maximum powder content.

Максимальный размер порохового зерна, равный 20 мм, является предельным для зерненых семиканальных пироксилиновых порохов, изготавливаемых промышленностью и подлежащих утилизации. The maximum size of the powder grain, equal to 20 mm, is the limit for granular seven-channel pyroxylin powders manufactured by the industry and to be disposed of.

Диаметр каналов и массовая доля пороха в составе, а также его размеры играют решающую роль в возникновении и распространении детонации. Под действием инициирующего импульса происходит адиабатическое сжатие воздуха, который находится в каналах зерна, что вызывает термический разогрев пороха и инициирование взрывчатого превращения. The diameter of the channels and the mass fraction of gunpowder in the composition, as well as its size, play a decisive role in the occurrence and propagation of detonation. Under the action of the initiating pulse, adiabatic compression of the air that is in the channels of the grain occurs, which causes the thermal heating of the powder and the initiation of the explosive transformation.

Размер газовых включений влияет на детонационную способность (Соловьев В. С. , Лазарев В.В., Андреев С.Г. Зажигание кристаллического гексогена при адиабатическом сжатии прилегающей газовой полости//ФГВ. - 1973. - N 4 - с. 130). The size of gas inclusions affects the detonation ability (Soloviev V.S., Lazarev V.V., Andreev S.G. Ignition of crystalline RDX during adiabatic compression of the adjacent gas cavity // FGV. - 1973. - N 4 - p. 130).

В работе (Влодарчик Э. Роль пузырьков газа в инициировании детонации взрывчатых веществ// Biuletyn Wojskowej Akademi Technicznej im Dabrowskiego. - 1985 - т. 34 - N 3 - с. 3) вводится понятие критического пузырька газа. In the work (E. Vlodarchik, The role of gas bubbles in initiating detonation of explosives // Biuletyn Wojskowej Akademi Technicznej im Dabrowskiego. - 1985 - v. 34 - N 3 - p. 3) the concept of a critical gas bubble is introduced.

"Горячие" точки образуются лишь при размере пузырька, большем некоторой критической величины, зависящей от свойств состава. Hot spots are formed only when the bubble size is greater than a certain critical value, depending on the composition properties.

Показано, что при высокой плотности ВВ более 1,4 г/см³ эффективны только крупные пузырьки (0,1 - 1,0 мм), при малой - определяющее значение имеет количество газовых включений.It was shown that with a high explosive density of more than 1.4 g / cm ³ only large bubbles (0.1 - 1.0 mm) are effective, with a small density, the number of gas inclusions is of decisive importance.

Изготовление опытных образцов из взрывчатых составов с содержанием пороха 15 - 30% осуществлялось по следующей схеме: смешение пороха с расплавом тротила при температуре расплава 85 - 95^oC; полученным взрывчатым составом заполняли картонную оболочку внутренним диаметром 75 мм и высотой 160 мм, масса образца 1000 г.The manufacture of prototypes from explosive compositions with a powder content of 15-30% was carried out according to the following scheme: mixing of powder with a TNT melt at a melt temperature of 85 - 95 ^o C; the resulting explosive composition filled the cardboard shell with an inner diameter of 75 mm and a height of 160 mm, the mass of the sample was 1000 g.

Изготовление образцов с содержанием пороха 40 - 60% осуществлялось способом кусковой заливки: засыпка порохового зерна до верхнего торца картонной оболочки; заполнение расплавом тротила с t = 85 - 95^oC межзеренного объема засыпанного пороха.Samples with a powder content of 40-60% were made by the method of lump filling: filling of powder grains to the upper end of the cardboard shell; melt filling of TNT with t = 85 - 95 ^o C intergranular volume of the filled powder.

Для экспериментальной проверки заявляемого промышленного ВС были подготовлены образцы, представленные в таблице. В таблице отражены также основные характеристики прототипа и заявляемого состава. For experimental verification of the proposed industrial aircraft were prepared samples presented in the table. The table also reflects the main characteristics of the prototype and the claimed composition.

Применение зерненого пороха в качестве активного наполнителя совместно с кристаллизующимся ВВ-тротилом, в рекомендуемых соотношениях позволяет получить взрывчатый состав, обладающий необходимой восприимчивостью ко всем существующим штатным средствам инициирования, практически неограниченной водостойкостью при давлении скважинной среды до 0,5 МПа, а также чувствительностью к механическим воздействиям на уровне прототипа, что позволяет повысить эффективность и качество взрывных работ. The use of granular gunpowder as an active filler in conjunction with crystallizing BB-TNT, in the recommended ratios, allows one to obtain an explosive composition that has the necessary susceptibility to all existing standard means of initiation, practically unlimited water resistance at a pressure of the borehole medium up to 0.5 MPa, and also sensitivity to mechanical impacts at the level of the prototype, which improves the efficiency and quality of blasting.

Кроме того, применение пороха из утилизированных выстрелов позволит снизить себестоимость заявляемого промышленного взрывчатого состава, расширить сырьевую базу производства промышленных ВВ. In addition, the use of gunpowder from disposed of shots will reduce the cost of the claimed industrial explosive composition, expand the raw material base for the production of industrial explosives.

Заявляемый взрывчатый состав имеет специальное название, состоящее из начальных слогов названий основных компонентов, порох, тротил(тол) - "Поротол". The inventive explosive composition has a special name, consisting of the initial syllables of the names of the main components, gunpowder, TNT (tol) - "Porotol".

Проведены испытания ВС на объектах "Татнефтегеофизика". Aircraft tests were conducted at Tatneftegeofizika facilities.

Claims

1. Industrial explosive composition, including crystallizing explosive - TNT and a non-fusible active filler, characterized in that as a non-fusible active filler it contains granular single or multi-channel pyroxylin powder with a grain diameter of not more than 18 mm and a grain length of not more than 20 mm at the following ratio of components, wt.%:
TNT - Foundation
Grain single or multi-channel pyroxylin powder with a grain diameter of not more than 18 mm and a grain length of not more than 20 mm - 20 - 60
2. The composition according to claim 1, characterized in that the diameter of the grain channels is 0.15 - 0.85 mm