Perfectionnements aux engins explosifs pour mines.
L'invention est relative aux engins explosifs pour
mines, notamment à ceux comprenant un récipient réutilisable
résistant à la pression, une charge de matière solide apte
à subir une décomposition génératrice de gaz non détonante
dès qu'elle est allumée localement, et un dispositif pour
amorcer localement la combustion de cette charge.
On a proposé de tels engins explosifs pour mines,
dont on charge le récipient à la pression atmosphérique d'une
matière solide de la nature spécifiée et qui sont équipés d'une
soupape ou d'un disque de fermeture susceptible d'être brisé,
fait en une matière à grande résistance à la traction et desti-né à laisser échapper les produits de décomposition de la char-
A
ge quand la pression intérieure atteint un niveau considérable prédéterminé suffisant pour produire un effet explosif dans un trou de mine convenablement conditionné.
On a employé des engins explosifs pour mines, appartenant à cette dernière catégorie, dont les charges de matière solide présentent la caractéristique que leurs allures dé décomposition exothermique, et partant leurs allures de production de gaz sous pression quand elles sont enfermées, ne deviennent pas suffisamment rapides pour produire un effet explosif tant que la décomposition ne se produit pas sous une pression élevée. Cette propriété est avantageuse en ce sens qu'on peut manier avec sécurité les compositions non enfermées, mais jusqu'ici on ne les considérait pas comme propres à servir d'explosifs de mine, excepté quand elles sont associées de manière appropriée à un récipient fusant, résistant à la pression, étant donné que si on les bourre
en vrac dans un trou de mine, ou si le trou de mine comporte des crevasses ou fissures, toute pression de gaz développée par leur décomposition initiale se dissipe trop rapidement pour que la décomposition complète de la charge produise un coup de mine efficace. Comme exemples de charges présentant ces caractéristiques on peut citer les mélanges contenant du chlorure d'ammonium et du nitrite de sodium, comme c'est dé-
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Dans les engins employés jusqu'à présent, dont le récipient chargé est agencé pour laisser fuser les gaz quand la pression intérieure atteint un niveau qui convient pour faire sauter la mine, la pression élevée mentionnée ci-dessus est progressivement engendrée par les gaz qui se dégagent durant la décomposition relativement lente de la charge immé-diatement après l'allumage de celle-ci à pression sensiblement ordinaire. Dans ces engins, le récipient entier ainsi que la matière de l'élément de fermeture ou élément de fusement sont faits pour résister pendant une longue durée à des pressions statiques croissant jusqu'à la pression de fusement.
L'aménagement d'une soupape de détente ou d'un disque de fermeture susceptible d'être brisé exige l'emploi d'un récipient de construction spéciale et l'aménagement de raccords vissés et d'une capsule de fusement détachable. On doit chercher à éliminer ces complications non seulement dans l'intérêt de l'économie et de la simplicité, mais encore pour utiliser plus efficacement l'énergie de la décharge des gaz et éviter un endommagement de l'appareil par suite de l'érosion de l'extrémité de fusement de l'engin.
On a trouvé qu'on peut construire des engins explosifs pour mines,.appartenant à cette catégorie, qui laissent fuser les gaz à une pression élevée prédéterminée, sans qu'il soit nécessaire d'aménager une fermeture étanche gracia laquelle la matière est apte à opposer une résistance prolongée à des pressions inférieures à la pression de fusement, en utilisant les propriétés de rési.stance à la pression d'une
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un tube rigide et adéquatement supportée comme c'est décrit ci-après.
Il est bien connu de bourrer du sable ou des matières analogues dans les trous de mine, et il rentre dans les connaissances courantes du métier qu'un trou de mine bien bourré de sable résiste à la pression explosive développée par un explosif détonant. Toutefois, une telle bourre bien'que apte à opposer une résistance adéquate momentanée à un choc explosif, peut se laisser déplacer par une
pression statique ou légèrement croissante relativement
faible et peut être perméable aux gaz à un notable degré.
Par suite, on ne peut employer cette bourre comme unique moyen de rendre étanche un engin explosif pour mines, résistant à la pression, qui est rempli d'une charge de la nature spécifiée.
On a trouvé, toutefois, que lorsqu'on fournit un support adéquat à une colonne de sable contenue dans un
tube résistant à la pression, de préférence à l'aide d'une fermeture étanche aux gaz, l'ensemble peut être construit
de manière que l'engin ne laisse fuser les gaz que lorsqu'une pression de fusement est développée. Il suffit que le support résiste à une pression qui est faible en comparaison de la pression à laquelle le récipient doit laisser fuser les
gaz, bien qu'il doive être capable de résister à une pression sensiblement plus élevée que la pression atmosphérique. Ainsi, par exemple, le support seul doit être capable de résister à une pression intérieure de l'ordre de 40 atmosphères, mais n'a pas à résister à des pressions supérieures
à environ 150 atmosphères. Quand on emploie ce support conjointement avec une colonne de sable qui est courte en comparaison de la longueur des bourres de sable employées jusqu'à présent pour les explosifs de sûreté en vue de produire un coup de mine inoffensif dans une atmosphère dangereuse, l'ensemble peut résister à des pressions dépassant 4570 atmosphères.
La résistance opposée à une pression statique par
une colonne de matière granulaire adéquatement supportée est
indiquée par les résultats expérimentaux suivants. Dans les
"
essais, on emploie un tube d'acier d'un diamètre intérieur de
32 mm et on le garnit de colonnes de sable de diverses hauteurs
<EMI ID=3.1> supportées sur un bouchon de plâtre haut de 51 mm, coulé en place. La pression statique requise dans chaque cas pour déloger l'ensemble du tube est donnée dans le tableau suivant. La pression requise pour déloger du tube le bouchon de plâtre seul est d'environ 75 atmosphères.
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La pression de fusement usuelle d'un engin explosif pour mines, ayant un diamètre intérieur de 32 mm, est de
1830 atmosphères.
Suivant la présente invention, un engin explosif pour mines comprend un récipient réutilisable résistant à la pression, pourvu d'une fermeture étanche destinée à céd'ër, à une pression intérieure sensiblement supérieure à la pression atmosphérique, mais notablement inférieure à la pression sous laquelle l'engin doit laisser fuser les gaz, une charge de matière solide apte à subir une décomposition exothermique génératrice de gaz non détonante après avoir été allumée' locale-
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certaine quantité de substance granulaire ou analogue, ayant la propriété de se comprimer en une bourre étanche sous une pression rapidement croissante, qui remplit entièrement l'espace libre entre la charge et la fermeture étanche, la quantité de matière granulaire ou analogue étant telle que l'engin laisse fuser les gaz à une pression suffisante pour faire sauter la mine, mais insuffisante pour provoquer une déformation ou toute autre détérioration du récipient. L'intensité réelle de la pression de fusement est fonction de la longueur de la colonne de sable ou matière granulaire analogue et il est
/1 clair que cette longueur doit être déterminée à l'avenant.
Par exemple, le tableau suivant indique les conditions dans lesquelles on peut tirer une série de coups de mine efficaces. Dans chaque cas, la charge employée est un mélange finement pulvérisé de nitrite de sodium et de chlorure d'ammonium, stabilisé au moyen de 1,5 % d'oxyde de magnésium. Les tubes ont un diamètre intérieur de 32 mm et sont hermétiquement fermés à leur.extrémité ouverte par un bouchon de plâtre de 51 mm. L'espace entre la charge et la fermeture étanche est rempli de
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Un exemple typique d'un récipient résistant à la pression, qui convient pour être employé conformément à l'invention, est un tube cylindrique uni en acier, fermé à une extrémité et, pour le reste, exempt d'étranglements, raccords filetés ou tout autre agencement susceptible d'empêcher le libre départ du contenu du tube. On peut aussi employer des tubes ouverts aux deux extrémités et dont la charge.est disposée plus ou moins également entre deux colonnes de matière granulaire formant bourre et deux bouchons d'étanchéité, mais le tube à une seule extrémité ouverte est préférable.
Un autre type de récipient approprié est un tube cylindrique en acier fermé hémisphériquement aux deux extrémités et pourvus d'évents latéraux près d'une extrémité. Dans un - � - engin de ce genre, le coup de mine ne produit pas une réaction
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quand on emploie un simple tube à extrémité ouverte.
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Comme charges, on peut employer celles décrites et
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génératrices de gaz ayant les propriétés caractéristiques spécifiées. Toutefois, on préfère employer des charges qui, dans des conditions de minage comparables, ne produisent un effet explosif que si elles sont contenues dans un récipient résistant à la pression, agencé pour enfermer les produits résultant des phases initiales de la décomposition.
Comme dispositif servant à allumer les charges on peut employer des amorces de poudre ou détonateurs allumés électriquement, ou des allumeurs de sûreté, par exemple ceux décrits dans les brevets Nos. 408.787 et 407.243
La matière employée comme bourre est de préférence du sable ou une matière analogue; on peut employer la craie ou le kaolin. On peut aussi employer des sels-en cristaux ou leurs mélanges, qui dans certains cas présentent des avantages spéciaux, comme l'aptitude à absorber des fumées nocives.
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vent constituer, entièrement ou partiellement, la matière
de bourre.
Comme matière de fermeture hermétique. on peut avantageusement employer un bouchon de plâtre coulé en place, mais un bouchon de bois ou matière analogue surdimensionné enfoncé dans l'ouverture du tube peut aussi servir, bien que sa résistance soit plus difficile à évaluer. Quand on emploie des fermetures hermétiques coulées en place, il est préférable de se servir de matières étanches qui se dilatent en se solidifiant, et à ce point de vue le plâtre convient le mieux. Si on le désire,,on peut produire la fermeture après avoir introduit l'engin dans le trou de mine, par exemple en humectant d'eau la bourre granulaire près de l'ouverture du tube et en bourrant le trou de mine, près du tube, d'anhydride carbonique solide, de manière à former un bouchon de glace.
Certains engins explosifs pour mines construits conformément à l'invention peuvent être employés sans aucun danger dans les mines grisouteuses et contenant d'autres gaz inflam- mables, et on peut même procéder avec sécurité à leur montage près de la taille; par exemple, on peut employer dans ces conditions les engins chargés de la manière décrite et revendiquée dans les brevets Nos. 406.576 et 417.093 et pourvus d'un dispositif d'allumage du genre de celui décrit dans le brevet n? 407.243.
Les exemples suivants illustrent l'invention:
EXEMPLE 1.
On prend un tube cylindrique en acier de haute résistance à la traction, ayant un diamètre intérieur de 32 mm,
un diamètre extérieur de 44,5 mm et une longueur de 508 mm et fermé à une extrémité, et on le charge d'un mélange de 200 grammes de nitrite de sodium et de chlorure d'ammonium, granulé pour traverser un tamis de 24 à 100 mailles (mesures anglaises) et contenant 1,5 % d'oxyde de magnésium léger faisant office de stabilisateur. On enrobe dans la charge un allumeur approprié, par exemple une amorce de poudre ou un al-
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teurs vers l'avant à travers l'extrémité ouverte du tube. La charge occupe environ 280 mm de la longueur du tube. Le restant du tube, jusqu'à une distance de 51 mm de l'ouverture, est rempli de sable bien tassé, maisnoh damé à fond. Puis on coule un bouchon de plâtre dans l'intervalle de 51 mm restant à l'extrémité ouverte du tube qui est pourvue de gorges ou
trous pour bloquer le plâtre dans le.tube. Quand on allume la �
charge de la manière usuelle, elle fuse à une pression intérieure d'environ 1375 atmosphères, et lorsque l'engin est bien bourré dans un trou de mine, on obtient -un effet explosif satisfaisant.
A l'opposé de la forme d'exécution,de l'invention, décrite dans l'exemple ci-dessus, et pour illustrer l'effet d'une variation de la longueur de la colonne de sable, on emploie le même engin, excepté que la. longueur du tube est de
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mélange n'occupant que 203 mm, de sorte que la longueur de la colonne de sable est de 508 mm. Quand on amorce le fonctionnement de cet engin, le tube ne laisse pas fuser de gaz, mais se bombe.sous la pression intérieure développée; d'après les caractéristiques de l'acier employé on estime à 4570-5340 atmosphères la pression développée.
EXEMPLE 2.
On prend un tube du genre de celui décrit dans l'exemple 1, mais ayant une longueur de 660 mm, et on le charge
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ple 1, que l'on bourre dans le tube. Ensuite, on introduit une colonne de 203 mm de sable sec et on la couvre d'un bouchon de plâtre de 51 mm. Le dispositif d'amorçage est une .)..
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Lorsqu'on allume la charge, elle fuse à une pression de 1520 atmosphères et produit un coup de mine satisfaisant.
EXEMPLE 3.
On charge de 300 grammes d'un mélange comme celui de
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colonne de sable de 305 mm et d'un bouchon de plâtre de 51mm. Le dispositif d'amorçage est un allumeur de sûreté du type décrit dans le brevet n? 407.243, logé au fond du tube. Lors-