Determining the brisance of selected emulsion explosives used in mining via the Hess method

• Autorzy: Kramarczyk Bartłomiej , Mertuszka Piotr , Pytlik Mateusz , Szudeja Rafał

Identyfikatory

DOI

10.22211/matwys/0226

Warianty tytułu

PL

Określanie kruszności wybranych górniczych materiałów wybuchowych emulsyjnych przy użyciu próby Hessa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Brisance, power and detonation velocity are the most important parameters describing secondary high explosives. They are determined by various methods. In the experimental determination of brisance, a number of different methods have been developed to date, including the Hess lead block compression test, plate dent test, sand test and the Kast method. The first method, which seems to be used most frequently, measures the deformation of a lead block caused by the detonation of an explosive sample. In this paper, the brisance of selected emulsion explosives used in mining, determined via the Hess compression test, are presented. Different emulsion explosives manufactured by Nitroerg S.A. were tested, including bulk and cartridged emulsions. Moreover, the properties of explosives were also predicted theoretically using dedicated software and the results correlated with those obtained from the test. In turn, theoretical values of brisance were calculated using the different approaches described in the literature.

PL

Kruszność, energia i prędkość detonacji są jednymi z najważniejszych parametrów opisujących materiały wybuchowe kruszące. Są one wyznaczane różnymi metodami. Do oznaczania kruszności materiałów wybuchowych opracowano do tej pory kilka metod badawczych, spośród których wymienić należy próbę zgniatania Hessa, test zagłębienia płytki, test piaskowy oraz metodę Kasta. Pierwsza metoda, która wydaje się być najczęściej stosowaną, odnosi się do odkształcenia walca ołowianego po detonacji próbki materiału wybuchowego. W artykule przedstawiono wyniki badań kruszności wybranych górniczych materiałów wybuchowych emulsyjnych przy użyciu próby odkształcenia Hessa. Analizie poddano różne materiały wybuchowe emulsyjne produkowane przez Nitroerg S.A., w tym luzem i nabojowane. Ponadto, przy użyciu dedykowanego oprogramowania wyznaczono teoretyczne parametry materiałów wybuchowych oraz skorelowano je z uzyskanymi wynikami kruszności. Z kolei teoretyczne wartości kruszności zostały obliczone przy użyciu różnych podejść, które opisane są w literaturze naukowej.

Słowa kluczowe

EN

explosives; brisance; Hess test

PL

materiały wybuchowe; kruszność; próba Hessa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Przemysłu Organicznego
• Czasopismo: Materiały Wysokoenergetyczne
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 14
• Strony: 117--134
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kramarczyk Bartłomiej

• NITROERG S.A., 1 Alfred Nobel Sq., 43-150 Bieruń, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0826-0002

autor

Mertuszka Piotr

• KGHM CUPRUM Ltd. Research and Development Centre, 2-8 Sikorskiego St., 53-659 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2539-104X

autor

Pytlik Mateusz

• Central Mining Institute, 1 Gwarków Sq., 40-166 Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6659-2406

autor

Szudeja Rafał

• NITROERG S.A., 1 Alfred Nobel Sq., 43-150 Bieruń, Poland

Bibliografia

• 1] Scilly N.F. Measurement of the Explosive Performance of High Explosives. J. Loss Prev. Process Ind. 1995, 8(5): 265-273.
• [2] Zhao Y., Cao W., Huang F., Han Y., Long X. Evaluation of Detonation Performance and Working Capacity of Explosives by Optimized VLW EOS. Combust. Flame 2022, 235: 111734.
• [3] Sućeska M. Working Capacity of Explosives. [in]: Test Methods for Explosives. Sućeska M., Ed., New York: Springer, 1995.
• [4] Baranowski P., Mazurkiewicz Ł., Małachowski J., Pytlik M. Experimental Testing and Numerical Simulations of Blast-Induced Fracture of Dolomite Rock. Meccanica 2020, 55: 2337-2352.
• [5] Baranowski P., Kucewicz M., Pytlik M., Małachowski J. Shock-Induced Fracture of Dolomite Rock in Small-Scale Blast Tests. J. Rock Mech. Geotech. Eng. 2022, 14(6): 1823-1835.
• [6] Doležal V., Janda V. Theory of Explosives. Egypt: MTC, 1974.
• [7] Gordon W.E., Reed F.E., Lepper B.A. Lead-Block Test for Explosives. Ind. Eng. Chem. 1955, 47(9): 1794-1800.
• [8] Afanasenkov A.N. Strength of Explosives. Trauzl Test. Combust. Explos. Shock Waves. 2004, 40: 119-125.
• [9] Hawass A., Elbeih A., Mostafa H.E. Theoretical and Experimental Study of Underwater Explosion Performance of Selected Explosive Compositions. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019, 610: 012061.
• [10] Sanchidrián J.A. Numerical Modeling Evaluation of Underwater Energies. Propellants Explos. Pyrotech. 1998, 23(6): 301-308.
• [11] Leiper G.A. The Behaviour of Non-Ideal Explosives in the Ballistic Mortar. J. Energ. Mater. 1989, 7(4-5): 381-404.
• [12] Nguyen T.S., Nguyen T.T., Nguyen T.T.T., Nguyen A.H. Application of Digital Technology In Ballistic Mortar for Determining the Power of High Explosives. Int. Conf. Syst. Inform. 2014, pp. 471-476.
• [13] Trzciński W.A., Szymańczyk L., Kramarczyk B. Determination of the Equation of State for the Detonation Products of Emulsion Explosives. Cent. Eur. J. Energ. Mater. 2019, 16(1): 49-64.
• [14] Castedo R., Natale M., López L.M., Sanchidrián J.A., Santos A.P., Navarro J., Segarra P. Estimation of Jones-Wilkins-Lee Parameters of Emulsion Explosives Using Cylinder Tests and Their Numerical Validation. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 2018, 112: 290-301.
• [15] Zou D. Properties of Explosives. [in]: Theory and Technology of Rock Excavation for Civil Engineering. Zou D., Ed., Singapore: Metallurgical Industry Press and Springer Science+Business Media, 2017, pp. 137-138.
• [16] Xuguang W. Emulsion Explosives. Beijing: Metallurgical Industry Press, 1994.
• [17] Ahrens H. International Study Group for the Standardization of Methods of Testing Explosives- Recommendations Prepared up to now by the Study Group. Propellants Explos. Pyrotech. 1977, 2(1-2): 1-2.
• [18] Koch E.C. High Explosives, Propellants, Pyrotechnics. Berlin/Munich/Boston: Walter de Gruyter, 2021, pp. 434-440.
• [19] Pimbley G.H., Bowman A.L., Fox W.P., Kershner J.D., Mader C.L., Urizar M.J. Investigating Explosive and Material Properties by use of the Plate Dent Test. Technical Report of the U.S. Department of Energy, 1980.
• [20] Frem D. Predicting the Plate Dent Test Output in Order to Assess the Performance of Condensed High Explosives. J. Energ. Mater. 2017, 35(1): 20-28.
• [21] Keshavarz M.H., Seif F., Soury H. Prediction of the Brisance of Energetic Materials. Propellants Explos. Pyrotech. 2014, 39(2): 284-288.
• [22] Vágenknecht J., Vojtěch A., Pšenčík J. On the New Method of Brisance Specification of High Explosives. Proc. 27th Int. Annual Conf. ICT, Karlsruhe, Germany, 1996, pp. 60/1-7.
• [23] Regulation of the Minister of Energy from 22 February 2017 Concerning the Detailed Requirements for the Storage and use of Blasting Agents and Blasting Equipment in Mining Plant Operations. 2017, p. 321.
• [24] Sućeska M. EXPLO5 – Computer Program for Calculation of Detonation Parameters. Proc. 32nd Int. Annual Conf. ICT, Karlsruhe, Germany, 2001, pp. 110/1-13.
• [25] BN-90-6091-45/51: Mining Explosives – Determination of Brisance. (in Polish) Industry Standard, 1990.
• [26] Yang M., Ma H., Shen Z. Effect of RDX Powders on Detonation Characteristics of Emulsion Explosives. J. Energ. Mater. 2019, 37(4): 459-474.
• [27] White W.B., Johnson S.M., Dantzig G.B. Chemical Equilibrium in Complex Mixtures. J. Chem. Phys. 1958, 28(5): 751.
• [28] Sućeska M. Explo5 User’s Guide. ver. V6.06. Zagreb, Croatia, 2021.
• [29] Sućeska M. Calculation of Detonation Parameters by EXPLO5 Computer Program. Mater. Sci. Forum 2004, 465-466: 325-330.
• [30] Elsharkawy K., Fouda H. Synthesis and Characterization of Advanced PBXs Materials Based on GAP and HTPB. Int. J. Adv. Mater. Prod. 2016, 1(1): 41-48.
• [31] Edwards M.R., Palmer M.E. Mitigation of Comminution Effects of Explosives by Particulate Materials. J. Appl. Phys. 2003, 95(5): 2540-2543.
• [32] Włodarczyk E. Brisance of the High Explosives. Bull. Mil. Univ. Technol. 2000, 49(9): 5-20