Разработка патронированного эмульсионного взрывчатого вещества эмигран П25

С 1955-1957 гг. в США, Канаде и СССР начали применять взрывчатые смеси, состоящие из аммиачной селитры (АС) и дизельного топлива (ДТ). В наиболее простой взрывчатой смеси (АС-ДТ) аммиачная селитра составляет 94 %, дизельное топливо 6 % [1]. Однако она легко теряет детонационную способность под воздействием воды и поэтому не может применяться в обводненных условиях, которые характерны для значительной части взрывных работ. Недостаточная водоустойчивость этой смеси требует использование сложных методов осушения скважин. Отмеченные недостатки смесей АС-ДТ обусловили необходимость проведения исследований, направленных на создание водоустойчивых взрывчатых смесей. В результате были созданы эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) типа порэмит.

ЭВВ сибирит 1000 состоит из 78,0 % селитры аммиачной и натриевой, 5,5 % масла индустриального, 1, 0 % эмульгатора, 15,5 % воды. В качестве сенсибилизатора используют водный раствор нитрита натрия [2].

Для снижения газовой вредности путем приближения кислородного баланса к нулю в ЭВВ добавляют гранулированную аммиачную селитру.

Гранулированная аммиачная селитра ГОСТ 2-85 марки А содержит массовую долю гранул размером от 1 до 3 мм не менее 93 %, менее 1 мм не более 4%, более 6 мм 0,0 % [3].

Определим средний размер гранул.

{4(0+1)/2+93(1+3)/2+3(3+6)/2}/100 = 2 мм.

Крупные гранулы снижают эффективность действия взрыва.

Для устранения имеющегося недостатка предлагается следующий состав эмульсионного взрывчатого вещества. Технический результат заявляемого предложения - увеличение эффективности действия взрыва - достигается тем, что состав эмульсионного взрывчатого вещества, содержащий эмульсию и аммиачную селитру, содержит аммиачную селитру с размерами частиц не более 0,63 мм в газифицированной обратной эмульсии при следующем соотношении компонентов, мас. %: частицы аммиачной селитры 10 - 45; газифицированная обратная эмульсия - остальное до 100.

Газифицированная обратная эмульсия содержит компоненты в следующих соотношениях, мас. %: масло индустриальное 3,0 - 9,5; эмульгатор 1,0 -3,5; вода 13,0 - 18,0; аммиачная селитра - остальное до 100; газогенерирующая добавка 0,4 - 2,5 сверх 100.

Газогенерирующая добавка содержит 8-12 мас. % нитрита натрия в водном растворе.

Газифицированная обратная эмульсия содержит 0,09-6,0 мас. % дополнительного компонента, образующего ионы металлов.

В качестве дополнительного компонента, образующего ионы металлов, используют натриевую селитру, хлорид натрия.

Определим средний размер измельченных частиц аммиачной селитры в предлагаемом составе. Он равен 0,63/2 = 0,315 мм, который меньше гранул аммиачной селитры прототипа в 2/0,315=6,3 раза.

Поэтому предлагаемый состав обеспечивает увеличение эффективности действия взрыва по сравнению с прототипом за счет более равномерного распределения мелких частиц аммиачной селитры по сравнению с крупными гранулами (при одном и том же содержании аммиачной селитры в составах мелкие частицы более равномерно распределены в объеме ВВ).

Эффективность действия взрыва составов определяли по величине обжатия стандартного свинцового цилиндра. Методика проведения исследований была следующей (методика ВостНИИ).

Испытуемый состав массой 1000 г помещали в полиэтиленовую оболочку диаметром 120 мм. Промежуточный детонатор (промдетонатор) заполняли тротилом в виде порошка массой 100 г. Диаметр промдетонатора 50 мм. Сверху по оси заряда погружали в исследуемый патрон промдетонатор на 2/3 его высоты. Свинцовый цилиндр помещали на ровную стальную плиту. Цилиндр имеет диаметр 40 мм и высоту 60 мм . На цилиндр устанавливали стальной конусный боек с наибольшим диаметром, равным 300 мм.

Затем на боек помещали картонную стойку, обеспечивающую заданное расстояние (150 мм) от бойка до заряда (картонную стойку сгибали в виде боковой поверхности прямой треугольной призмы).

На картонную стойку устанавливали приготовленный состав в оболочке. После центровки исследуемого образца в промдетонатор помещали электродетонатор и проводили подрыв. В результате резкого удара продуктов детонации по стальному бойку свинцовый цилиндр деформируется. После взрыва измеряли высоту свинцового цилиндра в четырех взаимно перпендикулярных направлениях. Мерой эффективности действия взрыва является величина обжатия цилиндра (разность между средними его высотами до и после взрыва).

Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва патронов приведены в таблице «Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва составов».

Из табл. 1 видно, что эффективность действия взрыва состава, содержащего гранулированную аммиачную селитру, определенную по величине обжатия свинцового цилиндра, изменяется от 4 до 5 мм, а предлагаемого состава эмульсионных взрывчатых веществ существенно больше и изменяется от 17 до 26 мм.

На основании представленных и дополнительных исследований ФКП «Бийский олеумный завод» было разработано техническое условие на вещество взрывчатое промышленное ЭМИГРАНЫ П, ТУ 7276-076-07511608-2009, выпускаемые в патронированном виде и применяемые для ведения взрывных работ на земной поверхности скважинными зарядами по породам любой крепости при ручном заряжании сухих, осушенных и обводненных скважин любой степени проточности диаметром не менее 100 мм при температуре окружающей среды от минус 50 оС до плюс 50 оС.

По классификации, установленной в «Единых правилах безопасности при взрывных работах (ПБ 13-407-01), эмиграны П относятся к I классу промышленных ЭВВ. Эмиграны П выпускаются в патронах с полимерной оболочкой номинальным диаметром 90, 120, 160, и 180 мм. Эмиграны П25 содержат частицы аммиачной селитры массовой долей 25 %.

На основании разработанных технических условий были проведены успешные контрольные и промышленные испытания. Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору Российской Федерации выдала разрешение № ВМ-0183 от 13.10.2010 на применение взрывчатых материалов – эмульсионное взрывчатое вещество Эмигран П марки 25 в патронах диаметром 90, 120, 160 и 180 мм (ТУ 7276-076-07511608-2009).

Эмиграны успешно применяются при проведении взрывных работ в горнорудных организациях от Архангельской области до Хабаровского края. Объем поставок эмигранов потребителям ФКП «Бийский олеумный завод» за 2012 г. увеличился на 24 % по сравнению с 2011 г.

Таблица 1.

Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва составов [4].

п/п	Наименование показателей	Средний размер гранул 2мм		Размер частиц аммиачной селитры не более 0,63мм
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5 1.5.6 1.5.7 1.5.8	Компоненты, мас. % Гранулированная аммиачная селитра Частицы аммиачной селитры Эмульсия порэмита Жидкие нефтепродукты Газифицированная обратная эмульсия Масло индустриальное Эмульгатор Вода Аммиачная селитра Хлорид натрия Стеарат натрия Талловое мыло Карбамид	37,5 - 62,2 0,3 - - - - - - - - -	41,5 - 57,8 0,7 - - - - - - - - -	- 10 - - 90 3,0 1,0 18 78 - - - -	- 15 - - 85 5 2 17 73 - - 2,5 0,5	- 35 - - 65 6 3 16 74,91 0,09 - -	- 40 - - 60 7 4 15 71,41 0,09 - - 2,5	- 20 - - 80 8 3 14 69 6 - - -
2	Газогенерирующая добавка, (сверх 100 мас. %)	0,5	1,5	0,4	1,0	1,3	1,5	2
3	Водный раствор нитрата натрия	9	11	8	8,5	9	10	11
4	Эффективность действия взрыва, мм	4	5	17	24	22	23	26

В ЗАО «ДВ-БВР», г. Хабаровск, который является одной из крупнейших компаний на рынке подрядного ведения буровзрывных работ в Дальневосточном регионе, проведены сравнительные испытания продукции ФГУП «Восход» (Эмуласт АС-30ФП), ОАО «Знамя» (Эмульсолит ПА-20) и ФКП «Бийский олеумный завод» (Эмигран П25) на Корфовском каменном карьере (письмо ЗАО «ДВ-БВР». Исх. № 45 от 05.12.2012 г.). По эффективности при- менения приведенных ЭВВ они расположились в следующей последовательности:

• -    Эмигран П25 (ФКП «Бийский олеумный завод»),

• -    Эмульсолит ПА-20 (ОАО «Знамя»),

• -    Эмуласт АС-30ФП (ФГУП «Восход»).

В настоящее время применение Эмиграна П25 позволило ЗАО «ДВ-БВР» сократить удельный расход ВВ в среднем на 0,12 кг/м3 при неизменном качестве взрыва.

Выводы.

• 1.    Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору Российской Федерации выдала разрешение № ВМ-0183 от

  13.10.2010 на применение взрывчатых материалов – эмульсионное взрывчатое вещество Эмигран П марки 25 в патронах диаметром 90, 120, 160 и 180мм (ТУ 7276-076-07511608-2009).

• 2.    В ЗАО «ДВ-БВР», г. Хабаровск, который является одной из крупнейших компаний на рынке подрядного ведения буровзрывных работ в Дальневосточном регионе, проведены сравнительные испытания продукции ФГУП «Восход» (Эмуласт АС-30ФП), ОАО «Знамя» (Эмульсолит ПА-20) и ФКП «Бийский олеумный завод» (Эмигран П25) на Корфовском каменном карьере. По эффективности применения приведенных ЭВВ они расположились в следующей последовательности: Эмигран П25 (ФКП «Бийский олеумный завод»), Эмульсолит ПА-20 (ОАО «Знамя») и Эмуласт АС-30ФП (ФГУП «Восход»).

• 3.    В настоящее время применение Эмиграна П25 позволило ЗАО «ДВ-БВР» сократить удельный расход ВВ в среднем на 0,12 кг/м³ при неизменном качестве взрыва.