Вибухова речовина для запобіжного накладного заряду

Запропоноване технічне рішення належить до вибухових речовин, призначених для заряджання їх у полімерні оболонки, які мають високий рівень запобіжних властивостей у відношенні вибухонебезпечного середовища, утвореного сумішшю метану та повітря або вибухового вугільного пилу, і використання в шахтах, небезпечних за вибухами газу та вугільного пилу. Для використання у вугільних шахтах допущені розроблені в Макіївському науково-дослідному інституті патрони вибухової речовини (ВР) ПВП-1 і СП-1. У цих патронах вибухова речовина знаходиться в поліетиленових оболонках, виконаних із двох ампул, а міжампульний простір заповнено водяним розчином аміачної селітри (6065%) і піноутворюючого (0,3-0,5%). Як вибухову речовину використовують амоніт ПЖВ-20 або вугленіт Э-6 [див. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным ВВ и средствам взрывания. - М.: Недра, 1977.-c.118120]. Під час вибуху водяний розчин селітри розкладається й окислює поліетилен оболонки патрона, збільшуючи тим самим фугасну дію ВР. До недоліків цих патронів відносяться їх низька детонаційна здатність і невисокі запобіжні властивості, обумовлені тим, що рідина, яка знаходиться між поліетиленовими оболонками, часто виливається в процесі заряджання шпурів унаслідок низької міцності оболонок або у результаті навмисних дій підривників. Відомі також запобіжні накладні заряди в поліетиленовій оболонці, які складаються з поліетиленової оболонки, спорядженої запобіжною ВР - іонітом (запобіжна речовина VII класу, ТУ 84-922-81), і поліетиленової кришки [див. ТУ 84-1169-87]. Основними недоліками зазначених патронів є їх низька працездатність і підвищена здатність до вигоряння при порушенні детонації ВР. Це призводить до спалахів і вибухів метану під час підривних робіт, а також знижує ефективність останніх. Недоліки цих зарядів обумовлені, в основному, застосовуванням ВР, у якості якої використовують іоніт. Останній являє собою нітроефіромістку вибухову речовину наступного складу, мас.%: Нітроефіри (суміш нітрогліцерину - 10,00±1,00 з діетиленгліколь-динітратом) у співвідношенні від 70/30 до 60/40 Натрій азотнокислий - 54,00±2,00 Амоній хлористий - 33,70±1,50 Сода кальцинована - 0,20±0,10 Тальк - 0,80±0,30 Стеарат кальцію (понад 100%) - 0,50±0,30 Сіль натрієва - 1,00±0,20 карбоксиметилцелюлози Бавовна колодійна або колоксилін - 0,14±0,01 (понад 100%) Аналіз відомого складу показує, що він містить: сенсибілізатор - нітроефіри, пальне - стеарат кальцію, натрієву сіль карбоксиметилцелюлози, бавовну колодійну або колоксилін, водостійку добавку - тальк та іонообмінну пару солей - нітрат натрію та хлористий амоній. Але у складі відсутній полум'ягасник вибуху, який прохолоджує продукти вибуху ВР і знижує підпалювання самої ВР. Крім того, на відміну від аміачної селітри, нітрат натрію під час вибуху не виділяє енергію, тому ці патрони мають невисоку працездатність при підривних роботах. Таким чином, основний недолік відомих патронів, визначених за прототип, пов'язаний з тим, що для запобіжного накладного заряду використовується вибухова речовина, що має недостатню працездатність і невисокий рівень стійкості проти вигоряння. У основу корисної моделі поставлено завдання зі створення такої вибухової речовини для запобіжного накладного заряду, у яку введення речовини, що є інгібітором горіння, підвищує її стійкість проти вигоряння та працездатність. Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що вибухова речовина для запобіжного заряду в полімерній оболонці, що містить суміш нітрогліцерину з діетиленглікольдинітратом, нітрат натрію, стеарат кальцію, тальк, колодійну бавовну або колоксилін, хлористий амоній, кальциновану соду, згідно з корисною моделлю, містить полум'ягасник, фосфорнокислий амоній та аміачну селітру в суміші з нітросполукою ароматичного ряду при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: Суміш нітрогліцерину з діетиленглікольдинітратом при співвідношенні від 60/40 до - 3,00¸8,50 70/30 Натрій (калій) азотнокислий - 34,80¸46,80 Полум'ягасник - 5,00¸8,00 Нітросполука ароматичного ряду - 0,50¸5,00 Амоній фосфорнокислий - 18,00¸25,00 Бавовна колодійна або колоксилін - 0,05¸0,30 Аміачна селітра - решта, при цьому аміачну селітру використовують марки ЖВК (ЖВГ) або пористу, як полум'ягасник - карбамід, меламін, ацетати, форміати й оксалати лужних чи лужноземельних металів, їх суміші, а кисневий баланс вибухової речовини складає від+1,0 до+10,0%. Для інгредієнтів запропонованої ВР, яку призначено для запобіжного накладного заряду в полімерній оболонці, установлені наступні межі. Нітроефіри 3,0-8,5%. Нижню межу встановлено, виходячи з необхідності додання ВР чутливості до ініціюючого імпульсу електродетонатора. Верхню межу - виходячи з умов додання заряду необхідних запобіжних властивостей. Амоній фосфорнокислий (амофос) 18,0-25,0%. Нижню межу визначено з умови додання заряду необхідних запобіжних властивостей, а верхню - з одержання необхідної працездатності та стійкості ВР проти вигоряння. Полум'ягасник 5,0-8,0%. Нижню межу обумовлено необхідністю додання заряду стійкості проти вигоряння, а верхню - виходячи з необхідного рівня запобіжних властивостей. Нітросполука ароматичного ряду (нітротолуол, динітротолуол, тринітротолуол і ін., їх суміші) 0,5-5,0%. Нижню межу обумовлено дотриманням позитивного кисневого балансу ВР, а верхню - стійкістю детонації заряду. Колодійна бавовна (колоксилін) 0,05-0,30%. Нижню межу обумовлено желатинізацією нітроефірів у складі ВР, а верхню - надійністю їх утримання в масі ВР під час патронування в оболонку. Натрій (калій) азотнокислий 34,8-46,8%. Нижню межу обумовлено одержанням під час вибуху необхідної кількості інгібітору в продуктах вибуху, а верхню - забезпеченням потрібного кисневого балансу. Аміачна селітра 10,0-33,0%. Нижню межу обумовлено забезпеченням необхідної працездатності ВР, а верхню - одержанням позитивного кисневого балансу і необхідною детонаційною здатністю ВР. Дані межі компонентів для запобіжної ВР, призначеної для спорядження в полімерні оболонки патронів, виконані з поліетилену, полістиролу або поліпропілену, встановлені на підставі випробувань ряду експериментальних зразків, склади яких приведені в таблиці. Таблиця Склад ВР для патронів з полімерних оболонок на основі Компоненти і властивості ВР NaNO3-(NH4)2HPO4 1 2 3 4 5 Нітроефіри 7,0 6,0 3,0 5,0 4,0 Нітрат натрію (калію) 46,8 42,8 42,2 34,8 40,1 Фосфат амонію (амофос) 24,20 22,20 21,80 18,00 20,75 Полум'ягасник* 5,8 5,0 8,0 6,0 5,0 Нітросполуки ароматичного ряду 1,0 1,8 2,0 3,0 5,0 Бавовна колодійна (колоксилін) 0,20 0,20 0,210 0,15 0,15 Аміачна селітра 15,00 22,00 22,90 33,05 20,00 Властивості ВР Кисневий баланс, % +9,80 +8,90 +8,20 +8,66 +7,00 Рівень запобіжних властивостей ВР відповідає VI VI VI VI VI класу Рівень запобіжних властивостей патрона в VII VII VII VII VII полімерній оболонці відповідає класу Кількість додаткової енергії, яка виділяється в 1244,3 1126,9 1039,8 1101,5 891,4 результаті окислення оболонки патронів з поліетилену, кДж/кг оксалат форміат ацетат *Вид полум'ягасника карбамід меламін натрію натрію натрію Виходячи з установлених меж вмісту інгредієнтів у складі запропонованої запобіжної ВР для патронів у полімерній оболонці, обрано оптимальний варіант складу: нітроефіри - 6,0%, нітрат натрію - 42,8%, діамоній фосфат або амофос -22,2%, карбамід або оксалат натрію - 5,0%, нітросполука ароматичного ряду (тротил) 1,8%, бавовна колодійна - 0,2%, аміачна селітра - 22,0%. Склад запобіжної ВР одержують так. Спочатку готують дрібнодисперсну суміш аміачної селітри з нітросполукою. Для цього змішування аміачної селітри і, наприклад, тротилу, здійснюють у барабані з пластмасовими кулями діаметром 60мм. Співвідношення маси куль і маси суміші порошкоподібних речовин складає 2:1. Суміш обробляють кулями при обертанні барабана протягом не менш 60-65 хвилин. Потім суміш аміачної селітри і тротилу вивантажують з барабана і направляють на змішування з іншими компонентами, що перед змішуванням ретельно підготовляють: сушать до вологості не більш 0,1% і просівають через сито №15 для одержання фракцій діаметром не більше 240-260мкм. Далі їх засипають у механічний лопатевий змішувач ємністю 300кг у наступних пропорціях: Компоненти Нітрат натрію Діамоній фосфат Карбамід Тротил Аміачна селітра Бавовна колодійна Оптимальний варіант 128,4кг (42,80%) 66,6кг (22,20%) 15,0кг (5,00%) 5,4кг (1,80%) 66,0кг (22,00%) 0,6кг (0,2%) Сухі компоненти перемішують протягом 5-6 хвилин. Далі до них додають протягом 5-6 хвилин рідкі нітроефіри окремими порціями, які відміряні об'ємним мірником. Як тільки в змішувач заливають 18кг нітроефірів, його включають на 15-20 хвилин і перемішують сухі компоненти з рідкими (нітроефірами) до їх рівномірного розподілу. Після змішування отриману масу вивантажують і патронують у заряди з полімерною оболонкою із поліетилену або поліпропілену товщиною 0,5-0,7мм масою 0,6 чи 1,0кг. Заряд герметизують кришкою, що вставляється з боку вільного торця за допомогою мастики з поліізобутилену (герметик). Отримано оптимальний варіант складу запобіжної ВР і на його основі запобіжні накладні заряди, що мають наступні показники (для оболонки з поліетилену): Показники Оптимальний варіант Теплота вибуху, кДж/кг: 1859,50 -запобіжної ВР -заряду 2986,98 Працездатність заряду відносно вугленіту 13П(Р13П=1) 1,2 Рівень запобіжних властивостей Віднесено до VI класу Таким чином, використання запропонованої запобіжної ВР для накладних зарядів у полімерній оболонці дозволить без зниження рівня їх запобіжних властивостей підвищити працездатність до 20%, що, у свою чергу, істотно підвищить ефективність підривних робіт у вугільних шахтах, де в даний час використовуються вугленіт 10П або іоніт.