RU2274630C2 - Composition for drilling and blasting operations - Google Patents

Composition for drilling and blasting operations Download PDF

Info

Publication number
RU2274630C2
RU2274630C2 RU2004119481/02A RU2004119481A RU2274630C2 RU 2274630 C2 RU2274630 C2 RU 2274630C2 RU 2004119481/02 A RU2004119481/02 A RU 2004119481/02A RU 2004119481 A RU2004119481 A RU 2004119481A RU 2274630 C2 RU2274630 C2 RU 2274630C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
solid
blasting operations
sodium chlorate
drilling
Prior art date
Application number
RU2004119481/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004119481A (en
Inventor
Олег Николаевич Кирсанов (RU)
Олег Николаевич Кирсанов
Николай Олегович Кирсанов (RU)
Николай Олегович Кирсанов
Иван Олегович Кирсанов (RU)
Иван Олегович Кирсанов
Милана Олеговна Кирсанова (RU)
Милана Олеговна Кирсанова
В чеслав Ильич Островский (RU)
Вячеслав Ильич Островский
Original Assignee
Олег Николаевич Кирсанов
Николай Олегович Кирсанов
Милана Олеговна Кирсанова
Иван Олегович Кирсанов
Вячеслав Ильич Островский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Николаевич Кирсанов, Николай Олегович Кирсанов, Милана Олеговна Кирсанова, Иван Олегович Кирсанов, Вячеслав Ильич Островский filed Critical Олег Николаевич Кирсанов
Priority to RU2004119481/02A priority Critical patent/RU2274630C2/en
Publication of RU2004119481A publication Critical patent/RU2004119481A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2274630C2 publication Critical patent/RU2274630C2/en

Links

Abstract

FIELD: explosives.
SUBSTANCE: invention relates to explosives used in various-destination industrial drilling and blasting operations, in particular destined for breaking blocked stone and destroying various objects in safe mode. Explosive composition of invention contains sodium chlorate as solid oxidant, solid hydrocarbon in the form of pipes, cells, amendment tape, and film as fuel, and sodium sulfate functioning as catalyst. Solid hydrocarbon can be selected from polyethylene, polypropylene, and polystyrene.
EFFECT: diminished scattering over induction period and increased reliability and safety when carrying out blasting operations.
2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к взрывчатым материалам на основе хлоратов щелочных металлов, органических соединений и энергетических добавок, используемых при проведении буровзрывных работ различного назначения в промышленности, в частности для отбойки блочного камня и разрушения различных объектов (валунов, фундаментов, негабаритов и т.д.) в щадящем режиме.The invention relates to explosive materials based on alkali metal chlorates, organic compounds and energy additives used in drilling and blasting for various purposes in industry, in particular for breaking block stone and destruction of various objects (boulders, foundations, oversized, etc.) sparing mode.

В настоящее время в народном хозяйстве широко используются взрывчатые вещества, основу которых составляет аммиачная селитра [1]. Большинство из них обладает хорошими эксплуатационными свойствами. Известно применение взрывчатых веществ на основе хлоратов и перхлоратов калия, а также перхлората аммония в первую мировую войну во Франции, Англии и Германии для снаряжения минометных и бомбометных снарядов [2, 3]. Однако при использовании для отбойки блочного камня упомянутых выше составов выход готовой продукции составляет не более 20% [2] вследствие детонационного воздействия продуктов взрыва на породу. Для снижения вредного действия взрыва используются различные методы и средства, например, заряды рыхления с пониженными удельными расходами ВВ; конструкции зарядов мягкого нагружения с воздушными, водяными зазорами и промежутками, заполненные этими и другими инертными средами [3]. В последнее время при добыче блочного камня стараются использовать вещества, создающие давление в шпуре за счет реакции горения в дефлаграционном, а не детонационном режиме, либо в режиме низкоскоростной детонации. Использование составов (композиций) с пониженной скоростью детонации, например, Граниленов-1, -2, -3, Форситов решает эту проблему лишь частично: возрастает цена, возникают экологические проблемы и т.п.Currently, explosives are widely used in the national economy, the basis of which is ammonium nitrate [1]. Most of them have good performance properties. It is known the use of explosives based on potassium chlorates and perchlorates, as well as ammonium perchlorate in the First World War in France, England and Germany for the equipment of mortar and mortar shells [2, 3]. However, when using the above compositions for breaking block stone, the yield of finished products is no more than 20% [2] due to the detonation effect of the explosion products on the rock. To reduce the harmful effects of an explosion, various methods and means are used, for example, loosening charges with reduced specific explosive consumption; structures of soft loading charges with air, water gaps and gaps filled with these and other inert media [3]. Recently, in the extraction of block stone, they are trying to use substances that create pressure in the hole due to the combustion reaction in the deflagration rather than detonation mode, or in the low-speed detonation mode. The use of compositions (compositions) with a reduced detonation velocity, for example, Granilenov-1, -2, -3, Forsitov, solves this problem only partially: the price rises, environmental problems arise, etc.

Возврат на некоторых карьерах к применению черного пороха - вынужденная мера, ибо опасность обращения с ним общеизвестна. Несмотря на это, использование черного пороха, как и Граниленов, Форситов при добыче блочного камня объясняется их хорошими динамическим параметрами процесса физико-химического превращения - коротким временем срабатывания (от микросекунд до нескольких миллисекунд).The return to the use of black powder in some quarries is a necessary measure, because the danger of handling it is well known. Despite this, the use of black powder, as well as the Granilenov, Forsyths in the extraction of block stone, is explained by their good dynamic parameters of the process of physico-chemical transformation - a short response time (from microseconds to several milliseconds).

В настоящее время особый интерес представляют составы на основе хлората натрия (ХН) и жидких и твердых углеводородов (УВ) (например, дизельное топливо, минеральное масло, полиэтилен, полипропилен) в силу их дешевизны, возможности механизировать транспортные и зарядные операции; нет противопоказаний для непосредственного приготовления двухкомпонентных составов на шахте (карьере), что повышает уровень безопасности работ. Согласно проведенным предварительным термодинамическим расчетам работоспособность продуктов сгорания (RT) - основная составляющая в работе взрыва - состава на основе стехиометрической смеси ХН и УВ имеет RT≈720 кДж/кг. Большие значения RT могут быть получены при использовании композиции на основе перхлоратов, в первую очередь, перхлората аммония. Более широкое использование таких композиций было ограничено, в основном, из-за высокой стоимости, особенно на основе перхлората аммония [1]. В настоящее время они нашли применение только в Японии (карлиты) и частично во Франции (севрониты). Составы на основе хлоратов дешевле и безопаснее в обращении.Of particular interest are compounds based on sodium chlorate (CN) and liquid and solid hydrocarbons (HC) (for example, diesel fuel, mineral oil, polyethylene, polypropylene) due to their low cost, the ability to mechanize transport and charging operations; there are no contraindications for the direct preparation of two-component compositions in a mine (quarry), which increases the level of work safety. According to preliminary thermodynamic calculations, the efficiency of combustion products (RT) - the main component in the operation of the explosion - composition based on a stoichiometric mixture of CN and HC has RT≈720 kJ / kg. Larger RT values can be obtained using a composition based on perchlorates, primarily ammonium perchlorate. The wider use of such compositions was limited, mainly due to the high cost, especially based on ammonium perchlorate [1]. Currently, they have found application only in Japan (Karlites) and partially in France (Sevronites). Chlorate-based formulations are cheaper and safer to handle.

Другим преимуществом составов на основе перхлоратов и хлоратов является их более высокая плотность по сравнению со смесями на основе аммиачной селитры (плотность селитры - 1730 кг/м3, плотность хлората натрия - 2490 кг/м3 [4]).Another advantage of compositions based on perchlorates and chlorates is their higher density compared to mixtures based on ammonium nitrate (density of nitrate is 1730 kg / m 3 , density of sodium chlorate is 2490 kg / m 3 [4]).

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является состав для буровзрывных работ по патенту России №2152376 С1, 10.07.2000, МПК 7 С 06 В 29/08 [5]. Состав по данному патенту состоит из твердого окислителя - хлората натрия и горючих - жидких и твердых углеводородов при соотношении: жидкие углеводороды 7÷11,6 мас.%, твердые углеводороды 17,3÷20,9 мас.% и остальное хлората натрия. Состав в качестве жидких углеводородов содержит дизельное топливо, керосин или мазут, в качестве твердых углеводородов - полиэтилен, полипропилен или полистирол. Главным недостатком составов с применением жидких углеводородов и твердых углеводородов в виде порошка является возможность при превышении величины критического диаметра заряда перехода горения из режима дефлаграционного в детонационный с сильной бризантностью (дробящим эффектом). Другим недостаткам прототипа является повышенная гигроскопичность при хранении и связанный с этим переменный период индукции. Это чревато неодновременным срабатыванием зарядов и как следствие - отказом.The closest analogue of the claimed invention is a composition for drilling and blasting operations according to the patent of Russia No. 2152376 C1, 07/10/2000, IPC 7 C 06 B 29/08 [5]. The composition according to this patent consists of a solid oxidizing agent - sodium chlorate and combustible - liquid and solid hydrocarbons with the ratio: liquid hydrocarbons 7 ÷ 11.6 wt.%, Solid hydrocarbons 17.3 ÷ 20.9 wt.% And the rest of sodium chlorate. The composition as liquid hydrocarbons contains diesel fuel, kerosene or fuel oil, as solid hydrocarbons - polyethylene, polypropylene or polystyrene. The main disadvantage of the compositions using liquid hydrocarbons and solid hydrocarbons in the form of a powder is the possibility, when the critical diameter of the charge exceeds the value of the transition of the combustion from the deflagration to detonation mode with strong brisance (crushing effect). Other disadvantages of the prototype is the increased hygroscopicity during storage and the associated variable induction period. This is fraught with the simultaneous actuation of charges and, as a consequence, failure.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание композиции с меньшей зависимостью от условий хранения, меньшим разбросом по периоду индукции - большей надежностью при проведении взрывных работ, снижение себестоимости состава и повышение безопасности работ, сохранив преимущества прототипа.The technical task of the invention is to create a composition with less dependence on storage conditions, less variation in the induction period — greater reliability during blasting, lowering the cost of the composition and improving the safety of work, while retaining the advantages of the prototype.

Для решения поставленной задачи предлагается состав для буровзрывных работ, содержащий твердый окислитель - хлорат натрия, твердый углеводород в виде трубок, сот, ленты "коррекс", пленки и дополнительно содержит хлорид натрия в качестве катализатора при соотношении компонентов, мас.%:To solve this problem, a blasting composition is proposed that contains a solid oxidizing agent - sodium chlorate, a solid hydrocarbon in the form of tubes, honeycombs, Correx tape, films and additionally contains sodium chloride as a catalyst with a ratio of components, wt.%:

твердый углеводород в виде трубок, сот, ленты "коррекс", пленки solid hydrocarbon in the form of tubes, honeycombs, Correx tape, films - 4,3÷19,8 - 4.3 ÷ 19.8 хлорид натрияsodium chloride - 5÷15;- 5 ÷ 15; хлорат натрияsodium chlorate остальноеrest

Замена хлората натрия на хлораты калия или кальция и соответственно хлорида натрия на хлориды калия или кальция должно привести к аналогичным результатам. Поскольку хлорат натрия является более распространенным и дешевым продуктом, то дальнейшие данные приводятся только для композиции на основе хлората натрия. Выбор определенного состава (доли хлорида натрия в композиции) проводился с учетом данных, полученных при исследовании скоростей горения как при атмосферных условиях, так в манометрической бомбе (имитация натурных условий), с учетом термодинамики процесса. В зависимости от класса углеводорода работоспособность смеси может изменяться не более чем на 15%, причем у парафинов (общая формула CnH2n+2) выше, а у ароматических углеводородов (общая формула СnНn) ниже, чем у олефинов (общая формула CnH2n). Изменение работоспособности заряда за счет изменения класса углеводорода также проявляется на скорости горения. Ниже, в таблице 1 приведены данные сравнительных испытаний на лабораторной установке при атмосферных условиях, а в таблице 2 - в манометрической бомбе. Для получения более достоверных данных все испытания как минимум дублировались.Replacing sodium chlorate with potassium or calcium chlorates and, accordingly, sodium chloride with potassium or calcium chlorides should lead to similar results. Since sodium chlorate is a more common and cheap product, further data is provided only for the composition based on sodium chlorate. The choice of a specific composition (the proportion of sodium chloride in the composition) was carried out taking into account the data obtained in the study of combustion rates both under atmospheric conditions and in a manometric bomb (imitation of natural conditions), taking into account the thermodynamics of the process. Depending on the hydrocarbon class, the efficiency of the mixture can vary by no more than 15%, with paraffins (general formula C n H 2n + 2 ) higher and aromatic hydrocarbons (general formula C n H n ) lower than olefins (total formula C n H 2n ). A change in charge efficiency due to a change in the hydrocarbon class also manifests itself at the burning rate. Table 1 below shows the data from comparative tests in a laboratory setup under atmospheric conditions, and in table 2 in a manometric bomb. To obtain more reliable data, all tests were at least duplicated.

Таблица 1
Влияние содержания NaCl в композиции хлората натрия с полиэтиленом на линейную скорость горения
Table 1
The effect of NaCl in the composition of sodium chlorate with polyethylene on the linear burning rate
NaCl, мас.%NaCl, wt.% оabout 4.84.8 9.19.1 13.113.1 20twenty 30thirty U, mm/cU, mm / c 1.011.01 1.011.01 0.960.96 1.021.02 0.850.85 0.830.83 ZZ 1.01.0 1.01.0 0.950.95 1.021.02 1.051.05 0.920.92

В первой строке таблицы представлены данные по содержанию хлорида натрия в композиции. Во второй строке - экспериментальные данные по влиянию хлорида натрия на линейную скорость горения. В последней строке таблицы представлены данные Z - отношение экспериментально измеренной скорости горения к расчетной, определенной по величине коэффициента избытка окислителя (из апроксимирующего уравнения после обработки массива экспериментальных данных). Из [4] следует, что введение в хлорат натрия хлорида натрия не только снижается гигроскопичность, но и стоимость состава, тем самым улучшая его эксплуатационные характеристики: Однако увеличение содержания хлорида натрия свыше 15% нерентабельно как из-за снижения линейной скорости горения, так и из-за заметного падения энергетики процесса (см. таблицу 2).The first row of the table presents data on the content of sodium chloride in the composition. The second line contains experimental data on the effect of sodium chloride on the linear burning rate. The last row of the table shows the Z data - the ratio of the experimentally measured burning rate to the calculated one, determined by the value of the excess coefficient of the oxidizing agent (from the approximating equation after processing the array of experimental data). From [4] it follows that the introduction of sodium chloride in sodium chlorate not only reduces hygroscopicity, but also the cost of the composition, thereby improving its operational characteristics: However, an increase in the content of sodium chloride over 15% is unprofitable both due to a decrease in the linear burning rate and due to a noticeable drop in the energy of the process (see table 2).

Таблица 2
Влияние содержания хлорида натрия в композиции на динамические и энергетические параметры процесса
table 2
The effect of sodium chloride in the composition on the dynamic and energy parameters of the process
NaCl, мас.%NaCl, wt.% 00 4.84.8 9.19.1 13.113.1 τинд, секτ ind , sec 0,320.32 0,230.23 0,200.20 0,110.11 RT. кДж/кгRT. kJ / kg 472472 447447 430430 403403 RTi/RT0 RT i / RT 0 1.001.00 0.950.95 0.910.91 0.850.85

Из таблицы видно, что увеличение содержания хлорида натрия в композиции приводит к сокращению периода индукции (вторая строка), т.е. к улучшению динамических характеристик состава. Вместе с тем, увеличение содержания свыше 15% приводит к заметному (15 и более %) снижению энергетики, что должно привести к перерасходу состава (3 и 4 строки таблицы) при эксплуатации на карьере. Как и для результатов таблицы 1 эксперименты как минимум дублировались. Данные по энергетике следует рассматривать как качественные в силу отсутствия надлежащей теплоизоляции и аттестации манометрической бомбы. Поскольку испытания проводились в идентичных условиях, то выводы по качественному влиянию на энергетику процесса следует считать оправданными.The table shows that an increase in the content of sodium chloride in the composition leads to a reduction in the induction period (second row), i.e. to improve the dynamic characteristics of the composition. At the same time, an increase in the content of more than 15% leads to a noticeable (15 and more%) decrease in energy, which should lead to an overspending of the composition (3 and 4 rows of the table) when operating on a quarry. As for the results of table 1, the experiments were at least duplicated. Energy data should be considered as high-quality due to the lack of proper thermal insulation and certification of the manometric bomb. Since the tests were carried out under identical conditions, the conclusions on the qualitative impact on the energy of the process should be considered justified.

Таблица 3.
Влияние класса углеводорода на линейную скорость горения смеси с хлоратом натрия (содержание хлорида натрия 13,1 мас.%)
Table 3.
The effect of the hydrocarbon class on the linear burning rate of the mixture with sodium chlorate (sodium chloride content 13.1 wt.%)
Класс УВHC class ПолиолефиныPolyolefins Полиолефиы с ароматическим ядромAromatic core polyolefins ПарафиныParaffins Концентрация, мас.%Concentration, wt.% 4,34.3 9,19.1 19,819.8 4,44.4 8,78.7 19,819.8 4,34.3 8,98.9 19,819.8 U, мм/сU, mm / s 0,640.64 1,021,02 0,990.99 0,510.51 0,970.97 0,720.72 0,640.64 1,041,04 0,950.95

Возможность технического осуществления изобретения не вызывает сомнения, так какThe possibility of technical implementation of the invention is not in doubt, since

1 - все компоненты состава производятся отечественной промышленностью без ограничений,1 - all components of the composition are produced by domestic industry without restrictions,

2 - технология получения смесей практически аналогична технологии получения смесей с перхлоратом аммония, но более безопасна.2 - the technology for producing mixtures is almost similar to the technology for producing mixtures with ammonium perchlorate, but is safer.

На предложенных составах были проведены натурные испытания и отработана технология их изготовления.Field trials were conducted on the proposed compositions and the technology for their manufacture was tested.

Источники информацииInformation sources

1. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. - М.: Недра, 1973. - 320 с.1. Dubnov L.V., Bakharevich N.S., Romanov A.I. Industrial explosives. - M .: Nedra, 1973. - 320 p.

2. Лигоцкий Д.Н. // Потери гранита при добыче и обработке: Проблемы теории проектирования карьеров: Межвуз. Сб. науч. тр. СПб, 1995. с 76-77.2. Ligotsky D.N. // Losses of granite during mining and processing: Problems of the theory of quarry design: Interuniversity. Sat scientific tr St. Petersburg, 1995.S. 76-77.

3. Котов Л.Р., Куценко Я.С., Кулакевич Я.С. и др. Шланговые заряды для отбойки гранитных блоков // Физические проблемы разрушения массивов горных пород. Сборник трудов Международной научной конференции, Москва, 1999 г., 7-11 сентября, с 217-218.3. Kotov L.R., Kutsenko Y.S., Kulakevich Y.S. et al. Hose charges for breaking granite blocks // Physical problems of rock mass destruction. Proceedings of the International Scientific Conference, Moscow, 1999, September 7-11, pp. 217-218.

4. Шрайбер С.С. Производство бертолетовой соли и других хлоратов. - М: ГОНТИНКТП, 1938. - 367 с.4. Schreiber S.S. The production of bertholate salt and other chlorates. - M: GONTINKTP, 1938 .-- 367 p.

5. Патент России №2152376 от 10.12.1998 г.5. Patent of Russia No. 2152376 dated 12/10/1998.

Claims (2)

1. Состав для буровзрывных работ, содержащий твердый окислитель - хлорат натрия, горючее - твердый углеводород, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлорид натрия в качестве катализатора, а твердый углеводород он содержит в виде трубок, сот, ленты "коррекс", пленки при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. Composition for drilling and blasting operations, containing a solid oxidizing agent - sodium chlorate, fuel - a solid hydrocarbon, characterized in that it additionally contains sodium chloride as a catalyst, and it contains solid hydrocarbon in the form of tubes, honeycombs, Correx tape, films at the following ratio of components, wt.%: Твердый углеводород в виде трубок, сот, ленты "коррекс", пленкиSolid hydrocarbon in the form of tubes, honeycombs, Correx tape, films 4,3-19,84.3-19.8 Хлорид натрияSodium chloride 5,0-155.0-15 Хлорат натрияSodium chlorate ОстальноеRest
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердых углеводородов он содержит полиэтилен, полипропилен, полистирол.2. The composition according to claim 1, characterized in that as solid hydrocarbons it contains polyethylene, polypropylene, polystyrene.
RU2004119481/02A 2004-06-16 2004-06-16 Composition for drilling and blasting operations RU2274630C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004119481/02A RU2274630C2 (en) 2004-06-16 2004-06-16 Composition for drilling and blasting operations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004119481/02A RU2274630C2 (en) 2004-06-16 2004-06-16 Composition for drilling and blasting operations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004119481A RU2004119481A (en) 2006-01-27
RU2274630C2 true RU2274630C2 (en) 2006-04-20

Family

ID=36047134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004119481/02A RU2274630C2 (en) 2004-06-16 2004-06-16 Composition for drilling and blasting operations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2274630C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560369C1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Ооо "Недра" Composition for destruction of natural and artificial objects

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БЛИНОВ И.Ф. "Хлоратные и перхлоратные взрывчатые вещества", М., ОБОРОНГИЗ, 1941, с.75, хлоратит 2. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560369C1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Ооо "Недра" Composition for destruction of natural and artificial objects

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004119481A (en) 2006-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Meyers et al. Industrial explosives-a brief history of their development and use
RU2498064C2 (en) Gas generator for destruction or cracking of natural and artificial objects, and method of destruction or cracking of natural and artificial objects
US20070107820A1 (en) Gas-generating compositions, fracturing system and method of fracturing material
RU2274630C2 (en) Composition for drilling and blasting operations
US3462324A (en) Explosive composition comprising a salt component contiguous to an over-fueled salt component
US3377909A (en) Explosive composition and method
US5261327A (en) Blasting method and composition
RU2153069C1 (en) Method of destructing natural and artificial objects
KR100767740B1 (en) Blasting method of a slight shock
Tulepov et al. Development of gas-generator chemical cartridges working in the mode of non-explosive destructive mixture
RU2253643C1 (en) Explosive mixture (variants)
RU2560369C1 (en) Composition for destruction of natural and artificial objects
RU2134782C1 (en) Drilling-and-blasting charge
RU2152376C1 (en) Composition for blasthole drilling
RU2026987C1 (en) Method for performance of drilling and blasting operations
US3113060A (en) Ammonium nitrate-fuel oil blasting agent containing triethylene glycol dinitrate
RU2130446C1 (en) Explosive powder composition and method of preparation thereof
RU2211923C1 (en) Gas generator for drilling and blasting jobs
RU2133942C1 (en) Method of hole charging
AU2014203265B2 (en) Improved low energy breaking agent
RU2260770C1 (en) Method of blasting
RU2164507C2 (en) Ammonite type explosive
SU201256A1 (en) SAFETY EXPERIENCE! ENTRY {E SUBSTANCES
RU2130447C1 (en) Explosive composition
RU2088559C1 (en) Explosive composition

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060617