BE572891A - - Google Patents

Description

  La présente invention est relative aux explosifs de sécurité, à base de nitroglycérine, semi-gélatineux ou pulvérulents pour charbonnages. 

  
L'utilisation de l'un ou l'autre des éléments ci-après pour la fabrication des explosifs - et spécialement ceux pour les explosifs sûrs en présencede grisou et de poussières de charbon - est connue ou a fait l'objet de certains brevets :
- Nitroglycérine ou autre huile explosive;
- Dérivés nitrés ou nitrates organiques;
- Nitrate d'ammoniaque, de soude ou de potasse;
- Chlorure de soude, d'ammoniaque ou de potasse;
- Farine de bois ou de tout autre matériau d'origine végétale, soit cellulosique, soit mucilagineux;
- Agent de fixation ou de gélatinisation de l'huile explosive;
- Adjuvants spéciaux destinés à diminuer la reprise d'humidité ou à éliminer la prise en masse au cours du stockage. 

  
La mise en oeuvre des éléments qui précèdent a tout spécialement permis la fabrication de compositions explosives dites de s-écurité, non gélatineuses ou semi-gélatineuses,à propriétés variables mais jamais satisfaisantes visà-vis de l'ensemble des desiderata posés par la pratique charbonnière et la sécurité minière.. - - 

  
En effet, certains explosifs présentent une tenue élevée en présence de grisou ou de poussières de charbon mais souffrent soit d'une hygroscopicité indésirable, soit d'un manque de puissance, soit aussi d'une faiblesse certaine de l'aptitude à la transmission de l'onde explosive...

  
D'autres au contraire, assurent une transmission parfaite dans une file de cartouches, sont suffisamment puissants mais ne sont pas assez remarquables au point de vue sécurité au grisou et aux poussières. 

  
L'usage de gaines de sécurité est aussi connu pour augmenter la tenue au grisou mais sans parvenir toujours à la rendre totale dans tous les..cas et avec l'inconvénient - pour des gaines épaisses - d'un poids inerte prohibitif

  
et de cartouches avec des diamètres extérieurs relativement élevés donc nécessitant un outillage de forage plus coûteux et des opérations de minage plus lentes.

  
Des brevets ont été pris également qui tendent à démontrer la relation optimum, au point de vue sécurité au grisou, entre le taux d'huile explosive et la finesse des sels, l'importance du rôle joué, dans les caractéristiques d'un explosif par la granulométrie de ses constituants salins étant elle-même connue et appliquée depuis longtemps par tous les fabricants d'explosifs.

  
Il est bon de spécifier que toutes les compositions explosives de sécurité, à structure semi-gélatineuse ou pulvérulente, et contenant une paire de sels (oxydant et inhibiteur de flamme) doivent nécessairement être formulées en tenant compte de la propriété que présentent ces sels à prendre en masse avec les variations de température et de degré hydrométrique. Une telle formule, ne contenant ni matériau cellulaire, ni adjuvant spécial "anti-durcissement", ne pourrait être réalisée industriellement car on ne pourrait lui assurer plus de quelques jours de conservation de l'intégralité de ses propriétés explosives.

  
C'est ainsi que ces compositions contiennent toujours un matériau à structure cellulaire (généralement d'origine végétale comme la farine de bois, la balle d'avoine moulue, etc...) qui sert de combustible et qui empêche le durcissement des cartouches par prise en masse des sels; l'action de ce matériau cellulaire peut être encore renforcée par addition de certains mucilages ou par enrobage des constituants salins par certains dérivés nitrés (tétryl), par des paraffines, par certains polymères (silicones), par certains agents tensio-actifs ou par certains savons métalliques.

   Cependant, ces diverses solutions ne sont trop souvent que des compromis incertains car, si l'usage de matériaux cellulaires d'origine végétale ou de certains mucilages ou autres polysaccharides naturels, a permis des résultats suffisants au point de vue de la prise en masse des constituants salins incorporés dans des explosifs non de sécurité au grisou, il faut se rendre à l'évidence pour que les explosifs de haute sécurité pour charbonnages, ces matériaux d'origine végétale sont hautement préjudiciables car ils peuvent donner lieu à des réactions d'oxydation complexes et retardées vis-à-vis de la détonation principale de l'explosif dans lequel ils sont incorporés et cela à cause de leur structure chimique hétérogène et d'ailleurs mal définie. Ces combustions retardées donnent lieu à des "noyaux" d'inflammation du grisou ou des poussières

  
de charbon. De plus, certains des adjuvants supplémentaires utilisés pour renforcer l'action "anti-durcissement" des matériaux cellulaires d'origine végétale et (ou) des polysaccharides naturels ont très souvent le grand désavantage de désensibiliser et d'affaiblir les formules explosives dans lesquelles ils sont incor porés et celà même pour de faibles teneurs.

  
Les demandeurs ont trouvé qu'il était possible de fabriquer des explosifs, pulvérulents ou semi-gélatineux, de haute sécurité, stables au vieillissement et exempts de tout durcissement, possédant une aptitude à la transmission permanente et améliorée, grâce à une composition qui comprend une huile explosive, un sel oxydant, un sel inhibiteur et éventuellement, soit un agent de fixation de l'huile explosive solide en poudre nitré ou nitraté comme le trinitrotoluène, 

  
 <EMI ID=1.1> 

  
prend en outre deux éléments obligatoirement associés qui remplacent l'élément combustible cellulosique ou d'origine végétale habituellement utilisé comme combustible et agent anti-durcissant et qui non seulement empêchent le durcissement des éléments salins mais aussi améliorant de façon sensible l'aptidude à la transmission et représentent l'entrièreté du matériau combustible non dangereux pour le grisou et les poussières de charbon car n'étant absolument pas susceptible de donner lieu à une combustion retardée vis-à-vis de la détonation principale.

  
Les caractéristiques de cet explosif sont:  a) présence d'une huile explosive; b) addition éventuelle d'un explosif solide à vitesse de détonation élevée, en poudre, comme le trinitrotoluène, le nitropenta, l'hexogène ou des mélanges

  
de ceux-ci, en supplément à l'huile explosive;  c) addition éventuelle d'un agent de fixation ou de gélatinisation de l'huile explosive; d) couple salin oxydant - inhibiteur de flamme (comme, par exemple, nitrate d'ammoniaque - chlorure de sodium ou nitrate de sodium - chlorure d'ammonium); la finesse de ces sels est à régler simplement pour obtenir une aptitude optimum à la transmission; e) absence totale de farine de bois ou de tout autre élément cellulosique ou d'origine végétale;

  
Ce qui distingue essentiellement cet explosif du domaine connu est l'utilisation de deux éléments associés dans un rôle simultané de combustible

  
et d'agent anti-durcissement. Ces deux éléments utilisés simultanément à l'état poudreux sont  a) un colloide de.synthèse chimiquement défini qui représente un combustible ne donnant lieu, de par sa structure, à aucune combustion retardée vis-à-vis de la détonation principale. De plus, ce colloide doit être apte à donner un gel en présence d'humidité.

  
Citons, dans ce but, certains dérivés vinyliques ou cellulosiques comme la carboxyméthylcellulose.

  
b) Un élément minéral choisi essentiellement parmi les silicates synthétiques et les oxydes (comme l'oxyde de zinc, l'oxyde de magnésie) et caractérisé par

  
un état finement divisé (particules inférieures à 2-3 microns). De préférence -mais non restrictivement - cet élément minéral sera une silice synthétique amorphe dont'les caractéristiques sont:

  
1) poids spécifique : inférieur à 2,4; de préférence de l'ordre de 1,9 à 2,0;

  
2) absorption d'huile (Rub-in-Method): min. 150 gr d'huile pour 100 gr de silice;

  
 <EMI ID=2.1> 

  
Cet élément minéral joue deux rôles distincts sans influencer la tenue au grisou de l'explosif: 

  
1) parfaire l'action anti-durcissante du colloïde de synthèse utilisé comme combustible;

  
2) augmenter par sa présence l'aptitude à la transmission de l'onde explosive.

  
 <EMI ID=3.1> 

  
A titre purement illustratif, l'explosif suivant (cartouches non gainées de 30 mm de diamètre): 

  

 <EMI ID=4.1> 


  
présente les caractéristiques suivantes:
a) aptitude à la transmission dans l'air s 270 mm; b) aucune inflammation du grisou et des poussières de charbon à 30 % de matières volatiles au tir d'angle avec mortier rainuré sans cornière, distance rainure plafond de 1 m., distance rainure-paroi de choc de 20 cmsy et cela pour 22 cartouches; c) aucun durcissement des cartouches et aucune parte des qualités explosives après un vieillissement artificiel de 14 jours avec périodes alternées de 48 heures

  
 <EMI ID=5.1> 

  
La même formule mais dans laquelle la silice est remplacée par du stéarate de calcium, si elle présente la même tenue au vieillissement, n'a qu'une aptitude de 150-170 mm et enflamme le grisou, dans les mêmes conditions de tir, pour 5 cartouches.

  
En utilisant uniquement, soit la carboxyméthylcellulose, soit l'élément minéral, on ne peut réunir ensemble toutes les qualités de la formule signalée; la tenue au vieillissement est moins bonne et soit la tenue au grisou, soit l'aptitude à la transmission pâtissent de l'absence de l'un ou de l'autre des éléments du couple actif.

  
D'autre part, pour obtenir la même tenue au vieillissement artificiel, il faudrait en l'absence du colloïde de synthèse et de l'élément minéral, utiliser 3,4 % de farine de bois; l'aptitude est inférieure à 150 mm. et le grisou est enflammé pour 3 cartouches dans les conditions de tir précisées.

  
Pour réaliser l'action optimum du couple actif, on traite préalablement les deux sels avec les deux éléments colloïde et élément minéral, puis ce mélange homogène est incorporé à l'huile explosive. 

  
A titre d'autre exemple, nous citerons l'explosif gainé suivant:

  

 <EMI ID=6.1> 


  
3[deg.] Caractéristiques 
- aptitude à la transmission dans l'air 180 mm. <EMI ID=7.1>  volatiles, avec le schéma de tir donné à l'exemple précédent:

  
15 cartouches.. 

  
Toute modification à la formule ci-dessus et tendant à remplacer l'un

  
ou l'autre des éléments du couple actif, tout en conservant la même tenue au vieillissement artificiel (résistance de 14 jours auxcycles alternés cités à l'exemple précédent) se traduira toujours par une chute de la tenue en grisou 

  
et poussières de charbon (3-4 cartouches) et une chute d'environ 100 mm. de l'aptitude à la transmission.

  
 <EMI ID=8.1> 

  
1. Explosif de sécurité, pulvérulent ou semi-gélatineux, pour charbonnages constitué essentiellement par une huile explosive, un sel oxydant et

  
un sel inhibiteur, cet exmplosif ayant une résistance-supérieure à l'action de l'humidité, de la température et du vieillissement, une tenue améliorée en présence de grisou et de poussières de charbon et une aptitude accrue à la transmission de l'onde explosive, caractérisé en ce qu'on y utilise deux éléments obligatoirement associés, qui simultanément empêchent le durcissement des éléments salins et améliorent de façon sensible l'aptitude à la transmission et représentent l'entièreté du matériau combustible non susceptible de donner lieu

  
à des réactions d'oxydation complexes et à une combustion retardée vis-à-vis

  
de la détonation principale.

Claims (1)

1. 2. Explosif de sécurité suivant la revendication 1, caractérisé en

   ce que les deux éléments obligatoirement associés sont un colloïde de synthèse

   et un élément minéral.

   3. Explosif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le colloïde de synthèse chimiquement défini doit pouvoir donner un gel en présence d'humidité.

   4. Explosif suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que

   le colloïde de synthèse chimiquement défini est utilisé à l'état pulvérulent.

   5. Explosif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément minéral est à l'état finement divisé, c'est-à-dire avec des particules inférieures à 2-3 microns.

   6. Explosif suivant les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que l'élément minéral est un oxyde.

   7. Explosif'suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément minéral est une silice synthétique amorphe.

   8. Explosif suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément minéral est un silicate synthétique.

   9. Explosif suivant les revendications 1 et 5 caractérisé en ce que la silice synthétique amorphe doit avoir les caractéristiques suivantes: <EMI ID=9.1>

   - absorption d'huile : minimum 150 gr. pour 100 grs. de silice; - grosseur maximum des particules 0,05 microns; <EMI ID=10.1> - densité apparente ; 0,18 maximum. <EMI ID=11.1>

   la proportion de colloïde de synthèse peut varier de 0,5 à 2 % avec une teneur préférentielle de l'ordre de 1 %...

   11. Explosif suivant les revendications 1 à 10, caractérisé en ce que

   <EMI ID=12.1>

   12. Explosif suivant les revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la composition peut être utilisée en cartouches non gainées ou gainées.