RU2045507C1

RU2045507C1 - Safety explosive

Info

Publication number: RU2045507C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Зенин; Виктор Степанович Бондаренко; Виктор Алексеевич Шевцов; Юрий Викторович Манжос; Александр Константинович Чернов
Original assignee: Валерий Иванович Зенин
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1995-10-10
Also published as: UA8288C2

Abstract

FIELD: explosive works in bottom hole of coal mines. SUBSTANCE: composition has, wt. -% trotyl 15-22; sodium chloride 5-18; phosphogypsum 3-15, and ammonium nitrate the rest. Composition is prepared in ball mill by technology used in production of safety ammonites. Ignitable is 1.21-1.74 g, critical diameter (at density 1,7 g/cm³) is 19-24 mm. EFFECT: increased effectiveness of composition. 2 tbl

Description

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам (ВВ), а именно к предохранительным ВВ (ПВВ), предназначенным для применения в забоях угольных шахт, опасных по газу и пыли. The invention relates to industrial explosives (BB), and in particular to safety explosives (PVV), intended for use in the faces of coal mines, dangerous for gas and dust.

Известны и широко применяются ПВВ IV класса аммониты Т-19 и ПЖВ-20, имеющие рецептуру, мас. Тротил Т-19 ПЖВ-20
19 16 Аммиачная селитра водоустойчивая ЖВ 61 64 Хлористый натрий 20 20
Общий расход этих ВВ в угольной промышленности стран СНГ в 1989 г. составил около 43000 тн свыше 70% от общего расхода ПВВ. При использовании ВВ IV класса происходят воспламенения (взрывы и вспышки) метана. Так, по данным МакНИИ (см. [1] ) за период 1960-1982 г.г. ВВ IV класса послужили источником около 80% воспламенений метана при взрывных работах. Свыше 30% из этих воспламенений произошли вследствие выгорания ВВ.Class IV PVV are known and widely used ammonites T-19 and ПЖВ-20, having a formulation, wt. TNT T-19 ПЖВ-20
19 16 Ammonium nitrate waterproof LI 61 64 Sodium chloride 20 20
The total consumption of these explosives in the coal industry of the CIS countries in 1989 amounted to about 43,000 tons, over 70% of the total consumption of explosives. When using explosives of class IV, ignitions (explosions and flashes) of methane occur. So, according to the MacNII (see [1]) for the period 1960-1982. Class IV explosives served as a source of about 80% of methane ignitions during blasting. Over 30% of these ignitions occurred due to the combustion of explosives.

Среди взрывов метана с тяжелыми последствиями, расследование причин которых производится наиболее тщательно, доля выгораний ВВ IV класса как источников этих взрывов еще выше. Так, из 4 взрывов метана с тяжелыми последствиями, происшедших в Донбассе в 1985-91 г.г. при использовании ВВ IV класса, 3 произошли вследствие их выгорания. Следовательно, предотвращение выгораний ПВВ, в том числе ПВВ IV класса, является одной из основных задач обеспечения безопасности взрывных работ в угольных шахтах. Важно также повысить предохранительность ВВ IV класса, причем без ущерба для их работоспособности. Among methane explosions with severe consequences, the investigation of the causes of which is carried out most carefully, the share of burnups of the 4th class explosives as sources of these explosions is even higher. So, from 4 methane explosions with severe consequences that occurred in the Donbass in 1985-91. when using explosives of IV class, 3 occurred due to their burnout. Therefore, the prevention of burn-out of explosives, including class IV explosives, is one of the main tasks of ensuring the safety of blasting in coal mines. It is also important to increase the safety of explosives of Class IV, without compromising their performance.

Мировой опыт свидетельствует, что наиболее эффективный путь предотвращения выгораний повышение устойчивости ВВ к выгоранию путем уменьшения их горючести (поджигаемости). В угольной промышленности стран СНГ принято характеризовать поджигаемость ВВ показателем П₅₀ навеской стандартного воспламенительного состава, дающего 50% поджиганий испытуемого ВВ в манометрической бомбе (см. [2]).World experience shows that the most effective way to prevent burnout is to increase the resistance of explosives to burnout by reducing their combustibility (ignition). In the coal industry of the CIS countries, it is customary to characterize the ignition of an explosive with a P ₅₀ index of a standard ignition composition, giving 50% of the ignitions of the test explosive in a manometer bomb (see [2]).

Аммониты Т-19 и ПЖВ-20 имеют П₅₀=0,6-0,8 г, в то время как согласно упомянутым техническим требованиям П₅₀ должен быть не менее 1,2 г.Ammonites T-19 and ПЖВ-20 have P ₅₀ = 0.6-0.8 g, while according to the mentioned technical requirements P ₅₀ must be at least 1.2 g.

Из известных ВВ с пониженной поджигаемостью по рецептуре наиболее близок к заявленному техническому решению аммонит Т-19М (ТУ 84520-426-85, разработанное НПО "Кристалл", г. Дзержинск). Он имеет следующую рецептуру, Тротил 19 Аммиачная селитра ЖВ 60 Хлористый натрий 12 Диаммоний фосфат 9
Аммонит Т-19М удовлетворяет требованиям ГОСТ 21982-76 "Аммониты водоустойчивые предохранительные. Технические условия" к предохранительным аммонитам IV класса и имеет пониженную поджигаемость (П₅₀ у Т-19М составляет 1,3-1,4 г против 0,6-0,8 г у Т-19 и ПЖВ-20). Соответственно по показателю поджигаемости аммонит Т-19М удовлетворяет также вышеупомянутым техническим требованиям к ВВ с повышенной устойчивостью к выгоранию. Однако диаммонийфосфат сильно слеживается и для его подготовки в аммонитном производстве необходимо дополнительное довольно сложное оборудование. Кроме того, диаммонийфосфат является дефицитным и сравнительно дорог. По этим причинам аммонит Т-19М, разработанный еще в 1983-85 гг. до настоящего времени не внедрен.Of the known explosives with reduced ignition ability according to the recipe, T-19M ammonite (TU 84520-426-85, developed by NPO Kristall, Dzerzhinsk) is closest to the claimed technical solution. It has the following recipe, TNT 19 Ammonium nitrate ЖВ 60 Sodium chloride 12 Diammonium phosphate 9
Ammonite T-19M meets the requirements of GOST 21982-76 "Water-resistant safety ammonites. Technical conditions" for safety ammonites of class IV and has low ignition properties (P ₅₀ for T-19M is 1.3-1.4 g versus 0.6-0, 8 g for T-19 and ПЖВ-20). Accordingly, in terms of ignitability, T-19M ammonite also satisfies the aforementioned technical requirements for explosives with increased burn resistance. However, diammonium phosphate is strongly caked and for its preparation in ammonite production additional rather complicated equipment is needed. In addition, diammonium phosphate is scarce and relatively expensive. For these reasons, T-19M ammonite, developed back in 1983-85. not yet implemented.

Целью изобретения является создание более доступного, чем аммонит Т-19М предохранительного ВВ аммонитного типа с работоспособностью на уровне IV класса с повышенной устойчивостью к выгоранию и повышенной предохранительностью, т.е. более безопасного по сравнении со штатными ВВ IV класса. The aim of the invention is the creation of a more affordable ammonite type safety explosive than T-19M ammonite with operability at the level of class IV with increased resistance to fading and increased safety, i.e. safer in comparison with regular IV class explosives.

Поставленная цель достигается тем, что в состав, содержащий тротил, аммиачную селитру и хлористый натрий, дополнительно вводится фосфогипс при следующем соотношении ингредиентов, мас. Тротил 15-22 Хлористый натрий 5-18 Фосфогипс 3-15 Аммиачная селитра остальное,
до 100%
Фосфогипс образуется в производстве фосфорной кислоты и используется как сырье для изготовления фосфогипсового вяжущего, а также в сельском хозяйстве. Согласно ТУ 6-08-418-80 "Фосфогипс для сельского хозяйства" он содержит не менее 92% сернокислого кальция дигидрата (фактически 94-95%). Такое же содержание последнего и в фосфогипсе сырье для изготовления фосфогипсового вяжущего. Кроме того, фосфогипс содержит примеси, из которых основными являются фосфорные соединения.This goal is achieved by the fact that in the composition containing TNT, ammonium nitrate and sodium chloride, phosphogypsum is additionally introduced in the following ratio of ingredients, wt. TNT 15-22 Sodium chloride 5-18 Phosphogypsum 3-15 Ammonium nitrate rest,
up to 100%
Phosphogypsum is formed in the production of phosphoric acid and is used as a raw material for the manufacture of phosphogypsum binder, as well as in agriculture. According to TU 6-08-418-80 "Phosphogypsum for Agriculture" it contains not less than 92% calcium sulphate dihydrate (actually 94-95%). The same content of the latter in phosphogypsum is also the raw material for the manufacture of phosphogypsum binder. In addition, phosphogypsum contains impurities, of which phosphorus compounds are the main ones.

Фосфогипс является нетоксичным и малогигроскопичным веществом, которое на воздухе не увлажняется и легко высушивается. Он практически не слеживается и в производстве предохранительных аммонитов до смешения в шаровой мельнице потребуется только его подсушка и просейка через крупное сито для отделения комков и посторонних предметов. Phosphogypsum is a non-toxic and low-hygroscopic substance that does not moisten in air and is easily dried. It practically does not coalesce and in the production of safety ammonites before mixing in a ball mill, only its drying and sifting through a large sieve will be required to separate lumps and foreign objects.

Способность фосфогипса ингибировать поджигаемость ПВВ известна. The ability of phosphogypsum to inhibit the ignition of PVV is known.

Однако сведений недостаточно для создания реального ПВВ, в частности ПВВ аммонитного типа с повышенной устойчивостью к выгоранию, удовлетворяющего требованиям к ВВ IV класса. However, there is not enough information to create a real PVV, in particular an ammonite type PVV with increased burn resistance, satisfying the requirements for class IV explosives.

Так, неизвестно, какое влияние оказывает введение фосфогипса на предохранительные свойства ВВ. Неизвестен также характер и параметры зависимости поджигаемости ВВ от содержания фосфогипса. So, it is not known what effect the introduction of phosphogypsum has on the protective properties of explosives. The nature and parameters of the dependence of the ignition of explosives on the content of phosphogypsum are also unknown.

Следовательно, нельзя заранее сказать, возможно ли в составе предохранительного аммонита, состоящего из тротила, аммиачной селитры, хлористого натрия и фосфогипса, иметь такое суммарное количество энергетически инертных ингредиентов (хлористого натрия и фосфогипса), чтобы обеспечивать уровень энергии, необходимый для ВВ IV класса (около 800 ккал/кг) и одновременно пониженную поджигаемость и уровень предохранительности не ниже требований к ВВ этого класса. Соответственно на основании имеющихся сведений нельзя определить рецептуру ПВВ с фосфогипсом, обеспечивающую желаемый технический результат. Therefore, it is impossible to say in advance whether it is possible to contain such a total amount of energetically inert ingredients (sodium chloride and phosphogypsum) in the composition of preservative ammonite consisting of TNT, ammonium nitrate, sodium chloride and phosphogypsum that it provides the level of energy necessary for explosives of IV class ( about 800 kcal / kg) and at the same time reduced ignition and safety level not lower than the requirements for explosives of this class. Accordingly, based on the available information, it is impossible to determine the formulation of PVV with phosphogypsum, which provides the desired technical result.

Предлагаемое техническое решение получено в результате исследований, при проведении которых были изготовлены экспериментальные образцы, имеющие рецептуру, приведенную в табл. 1. Образцы готовились в шаровой мельнице по технологии, принятой в производстве предохранительных аммонитов. The proposed technical solution was obtained as a result of studies, during which experimental samples were made having the formulation shown in table. 1. Samples were prepared in a ball mill according to the technology adopted in the production of safety ammonites.

Результаты определения показателей экспериментальных образцов приведены в табл. 2. The results of determining the performance of experimental samples are given in table. 2.

Как видно из данных табл. 2, при введении фосфогипса в состав предохранительных аммонитов взамен хлористого натрия в количестве до 2,5% его влияние на поджигаемость ВВ не обнаруживается (образцы 1 и 2). Однако при последующем увеличении содержания фосфогипса сверх некоторого критического значения (примерно 3%) происходит резкое скачкообразное снижение поджигаемости, особенно заметное в интервале 4-5% (образцы 3 и 4). При дальнейшем увеличении содержания фосфогипса снижение поджигаемости продолжается, но более медленно и плавно (образцы 5 и 6). Приведенная зависимость поджигаемости ВВ от содержания фосфогипса установлена впервые при создании изобретения и послужила одним из оснований для выбора заявленных значений интервалов содержания ингредиентов. As can be seen from the data table. 2, with the introduction of phosphogypsum into the composition of safety ammonites instead of sodium chloride in an amount of up to 2.5%, its effect on the ignition of explosives is not detected (samples 1 and 2). However, with a subsequent increase in the content of phosphogypsum over a certain critical value (approximately 3%), a sharp jump-like decrease in ignition occurs, especially noticeable in the range of 4-5% (samples 3 and 4). With a further increase in the content of phosphogypsum, the decrease in ignition continues, but more slowly and smoothly (samples 5 and 6). The given dependence of the ignitability of explosives on the content of phosphogypsum was established for the first time during the creation of the invention and served as one of the grounds for choosing the declared values of the intervals for the content of ingredients.

Фосфогипс, как ингибитор поджигаемости предохранительных аммонитов, более эффективен, чем природный (ископаемый) сернокислый кальций дигидрат (образцы 4 и 4а). Phosphogypsum, as an inhibitor of the ignition of protective ammonites, is more effective than natural (fossil) calcium sulfate dihydrate (samples 4 and 4a).

Как указывалось выше, для создания изобретения необходимо было исследовать эффективность фосфогипса, как пламегасителя в составе предохранительных аммонитов и установить каким образом частичная замена хлористого натрия фосфогипсом в составе этих ВВ влияет на их предохранительность. As mentioned above, to create an invention, it was necessary to study the effectiveness of phosphogypsum as a flame arrester in safety ammonites and to establish how the partial replacement of sodium chloride by phosphogypsum in these explosives affects their safety.

В связи с изложенным, приведенные в табл. 1 образцы были испытаны в опытном штреке на предохранительность в соответствии с требованиями ГОСТ 21982-76 к ВВ IV класса и выдержали эти испытания. In connection with the above, are given in table. 1 samples were tested in an experimental drift for safety in accordance with the requirements of GOST 21982-76 for class IV explosives and passed these tests.

Для количественного сравнения эффективности фосфогипса и хлористого натрия, как пламегасителей, образцы 1 и 4 были испытаны в опытном штреке при взрывании в канальной мортире статистическим методом "вверх-вниз" с определением массы заряда, дающего 50% воспламенений метановоздушной смеси (m₅₀).To quantitatively compare the effectiveness of phosphogypsum and sodium chloride as flame arresters, samples 1 and 4 were tested in an experimental drift when they were blown up in a channel mortar using an up-and-down statistical method to determine the mass of a charge giving 50% ignitions of a methane-air mixture (m ₅₀ ).

В результате испытаний установлено, что для образца 1 (исходный аммонит Т-19) (m₅₀ cоставляет 307 г, а для образца 4, в состав которого введено 5% фосфогипса взамен такого же количества хлористого натрия, 366 г. Следовательно, как пламегаситель в составе предохранительных аммонитов, фосфогипс более эффективен, чем хлористый натрий. Соответственно замена части хлористого натрия в предохранительных аммонитах фосфогипсом приводит к повышению уровня их предохранительности и в целом к повышению безопасности ВВ.As a result of tests, it was found that for sample 1 (initial ammonium T-19) (m _{50 is} 307 g, and for sample 4, which contains 5% phosphogypsum instead of the same amount of sodium chloride, 366 g. Therefore, as a flame arrester in In the composition of safety ammonites, phosphogypsum is more effective than sodium chloride. Accordingly, replacing part of the sodium chloride in safety ammonites with phosphogypsum leads to an increase in their safety level and, in general, to an increase in the safety of explosives.

Суммарное содержание фосфогипса и хлористого натрия должно быть меньше 25% поскольку в противном случае происходит заметное снижение работоспособности ВВ (образец N 8). The total content of phosphogypsum and sodium chloride should be less than 25% since otherwise there is a noticeable decrease in the efficiency of explosives (sample No. 8).

Для содержания ингредиентов на основании проведенных исследований установлены следующие пределы. Based on the studies performed, the following limits are established for the content of ingredients.

Тротил 15-22% Нижняя граница определяется минимальным содержанием тротила, обеспечивающим (на пределе) нормативное значение критического диаметра (не более 24 мм), установленное ГОСТ 21982-76 (образец 9). Верхняя граница определяется верхним допуском по содержанию тротила в составе предохранительных аммонитов. TNT 15-22% The lower limit is determined by the minimum content of TNT, providing (at the limit) the standard value of the critical diameter (not more than 24 mm), established by GOST 21982-76 (sample 9). The upper limit is determined by the upper tolerance for the content of TNT in the composition of safety ammonites.

Фосфогипс 3-15% Нижняя граница определяется критическим содержанием фосфогипса, начиная с которого он снижает поджигаемость (см. выше). Верхняя граница определяется максимальным содержанием фосфогипса (образец N 6), при котором состав еще сохраняет нормативное значение критического диаметра. Phosphogypsum 3-15% The lower limit is determined by the critical content of phosphogypsum, starting from which it reduces ignition (see above). The upper boundary is determined by the maximum content of phosphogypsum (sample No. 6), at which the composition still preserves the standard value of the critical diameter.

Хлористый натрий 5-18% Нижняя граница определяется минимальным содержанием хлористого натрия, необходимым для того, чтобы проявилось его химическое ингибиторование по отношению к способности ВВ воспламенять метан и угольную пыль. Верхняя граница определяется максимальным содержанием хлористого натрия, при котором еще можно ввести фосфогипс в количестве, достаточном для снижения поджигаемости и при этом сохранить уровень работоспособности ВВ, соответствующий IV классу. Sodium chloride 5-18% The lower limit is determined by the minimum sodium chloride content necessary for its chemical inhibition to be manifested in relation to the ability of explosives to ignite methane and coal dust. The upper limit is determined by the maximum content of sodium chloride, at which phosphogypsum can still be introduced in an amount sufficient to reduce ignition and at the same time maintain the explosive performance level corresponding to class IV.

Экспериментальный образец 4 по уровню взрывчатых показателей удовлетворяет требованиям ГОСТ 21982-76 к предохранительным аммонитам IV класса и имеет пониженную поджигаемость, соответствующую вышеупомянутым техническим требованиям. Experimental sample 4 in terms of explosive indicators satisfies the requirements of GOST 21982-76 for safety ammonites of class IV and has a reduced ignitability corresponding to the above technical requirements.

Применение такого ВВ, имеющего повышенную устойчивость к выгоранию и повышенную предохранительность взамен существующих штатных предохранительных аммонитов IV класса позволяет без ущерба для эффективности взрывных работ существенно повысить из безопасность. При этом, как показывает расчет, вероятность выгорания уменьшается, как минимум, на порядок (методика расчета приведена в упомянутом [2]). The use of such explosives, which has increased resistance to fading and increased safety in exchange for existing standard safety ammonites of class IV, can significantly improve safety without compromising the effectiveness of blasting operations. Moreover, as the calculation shows, the probability of burnout decreases by at least an order of magnitude (the calculation procedure is given in the aforementioned [2]).

ВВ может изготавливаться на существующем производстве предохранительных аммонитов по принятой там технологии. Explosive materials can be manufactured at the existing production of safety ammonites according to the technology adopted there.

Claims

PREVENTIVE EXPLOSIVE SUBSTANCE, including tropil, ammonium nitrate and sodium chloride, characterized in that it additionally contains phosphogypsum in the following ratio of components, wt.

TNT 15 22
Sodium chloride 5 18
Phosphogypsum 3 15
Ammonium nitrate Else.