Запобіжний патрон

Изобретение относится к горному де лу и м б использовано при ведении взрывных работ на шахтах, опасных по метану и угольной пыли Патрон состоит из внутрен ней 1 и наружной 2 оболочек, размещенных друг в друге с зазором В оболочке 1 размещен заряд 4 ВВ пониженной работоспособности Зазор между оболочками заполнен наполнителем в виде гидрата 8 пла мягасящего газа При срабатывании элект родетонатора 5 происходит взрыв заряда 4, а также разброс и разложение газовых гидратов 8 Улучшение предохранительных свойств при этом происходит за счет выделения дисперсного хлористого натрия, воды и больших объемов пламягасящего газа, а также поглощения тепловой энергии при разложении газовых гидратов 8 1 ил , 3 табл 1578439 Изобретение относится к горному делу и предназначено для ведения взрывных работ в шахтах, опасных по метану, и на пластах, опасных по взрыву угольной пыли. Цель изобретения — повышение предохранительных свойств и расширение области применения патрона. На чертеже представлен патрон, продольный разрез. Патрон состоит из внутренней 1 и наружной 2 гильз (оболочек) с крышкой 3. Внутренняя гильза 1 заполнена предохранительным ВВ 4, например угленитом Э—6, в котором размещен электродетонатор 5 с электроприводом 6. В межгильзовом пространстве (зазоре) размещены центрирующие кольца 7 а само пространство заполнено наполнителем — гидратом пламягасящего газа 8, например гидратом двуокиси углерода. Наружный диаметр устройства образуют две полиэтиленовые гильзы, входящие одна в другую с зазором между ними; внутренняя гильза заполнена угленитом Э—6, а междустенное пространство — водным 60%-ным раствором аммиачной селитры; между гильзами размещено центрирующее кольцо, обеспечивающее одинаковую толщину слоя раствора по всей длине патрона. По условиям безопасности применения патрон относится к VI классу (высокопредохранительные ВВ). Патрон работает следующим образом. При срабатывании электродетонатора 5 происходит взрыв заряда 4 При этом выделяется большое количество дисперсного хлористого натрия, являющегося отрицательным катализатором горения В результате повышения температуры и давления происходит разброс и разложение газовых гидратов 8, размещенных в межгильзовом пространстве, что приводит к дополнительному повышению энергии взрыва. Улучшение предохранительных свойств при этом происходит за счет выделения парообразной и капельно-жидкой воды, больших объемов инертного газа, а также поглощения тепловой энергии при разложении газовых гидратов. Если патрон СП-1 по эффективности эквивалентен заряду угленита Э—6 весом 300 г, то предлагаемое устройство эквивалентно 310—320 г угленита Э—6. Газовые гидраты в межгильзовом пространстве защищают ВВ в патроне от выгорания, благодаря чему такие патроны устойчивы против выгорания в шпурах. Патрон не воспламеняет взрывчатую смесь метана с водухом при взрыве заряда, состоящего из четырех патронов общим весом около 2 кг в стальной уголковой мортире при наличии отражательной стенки. Следовательно, заявленный патрон относится к числу высокопредохранительныи (VI класс предохранительности). Такие патроны безопасны для применения не только в уголь 10 20 25 30 ных, но и других шахтах и рудниках, атмосфера которых отличается повышенной опасностью воспламенения. Для снижения давления в межгильзовом пространстве заявленные патроны перед упот»реблением следует хранить при температуре, не превышающей 0—5°С. Газовые гидраты — молекулярные соединения, представляющие собой твердые кристаллические вещества, напоминающие по внешнему виду спрессованный снег. По структуре газовые гидраты являются соединениями включения (клатратами), которые образуются путем внедрения в пустоты кристаллических структур, составленных из молекул воды и молекул газа. Значение п изменяется от 5,75 до 17,0 в зависимости от состава газа и условий образования гидратов. По закону Авогадро I моль гидрата любого компонента содержит 22,4 л газа (при нормальных условиях) и п молей воды, т. е. на 1 моль воды приходится 22,4/л л газа. Зная п, можно определить массовые и объемные характеристики компонентов гидратов газов (см. табл. 1). Из данных табл. 1 видно, что один объем гидрата может содержать несколько сотен объемов газа, а на один объем воды приходится 176,1—300 объемов газа. Связь значительного объема газа с одним объемом воды и позволяет получить высокие давления газа при разложении гидратов в ограниченном объеме. Связь между температурой и давлением образования газовых гидратов характеризуется уравнением: 35 где Р л 40 45 50 55 давление диссоциации гидрата, равное минимальному давлению газа, при котором гидрат еще термодинамически устойчив; А и Б — коэффициенты, индивидуальные для каждого газа; Т — температура. Для разложения гидрата необходимо давление понизить до давления ниже давления его диссоциации и/или температуру повысить до температуры, превышающей температуру его диссоциации. В качестве примера рассмотрим гидрат СОг. Формула этого гидрата СОг-бНгО. Теплота образования гидрата в стандартном состоянии: — ДН°=59,9 кДж/моль. Примечательно, что при небольших избыточных давлениях гидрат существует при положительных температурах (см. табл 2). Давление газа при разложении гидрата СО2 в замкнутом объеме при различных температурах (рассчетные данные) приведено в табл 3. Таким образом, разложение газовых гидратов не только обеспечивает высокую 1578439 степень предохранительное™, но и, благодаря высокому давлению, развиваемому газами разложения, повышает работоспособность ВВ. Формула изобретения Предохранительный патрон, состоящий из внутренней и наружной оболочек, разме 6 щенных одна в другой с зазором, причем во внутренней оболочке размещен заряд взрывчатого вещества пониженной работоспособности, в зазоре между оболочками — наполнитель, отличающийся тем, что, с целью повышения предохранительных свойств и расширения области применения патрона, межоболочечное пространство заполнено гидратом пламягасящего газа. Т а б л и ц а 1 Характеристика гидратов некоторых газов Газ Показатель Аргон СО, Плотность гидрата при 0°С и давлении гидратообразования, т/м 3 Объем газа в одном объеме воды (Т=0 С; Р=0,1 МПа), м3/м3 Объем газа в одном объеме гидрата (при тех япг усповиях), м 5 /мъ Масса газа в единице объема гидрата, кг/м* Масса воды в единице объема гидрата, кг/м 3 1,053 1,200 176,1 300 137, 6 223 27.1, 9 412 731, 1 768 Т а б л и ц а Разновесные параметры гидрата двуокиси углерода (экспериментальные данные) • 1 " К Рдис , к Па 277 ,7 279 ,1 280 ,8 282 , 3 282 , 3 2040 2580 3220 * >ftuc , кПа 3690 4290 Т а б л и ц а Давление г а з а при разложении гидрата СОг в замкнутом объеме при различных; температурах (расчетные данные) приведены в т а б л . 3 . Температура, С Давление, МПа 50 75 140 270 400 Составитель А Райский Редактор Л Пчолинская Техред А Кравчук Корректор Т Малец Заказ 1904 Тираж 386 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж—35, Раушская наб , д 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент», г Ужгород, ул Гагарина, 10!