COMPOSICIÓN EXPLOSIVA PLÁSTICA, EN PARTICULAR PARA UN CEBADO INICIAL DE PEQUEÑO CALIBRE PARA LA CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES, UN PROCEDIMIENTO PARA SU PREPARACIÓN Y UNA CARGA INICIADORA PARA SU UTILIZACIÓN.

Composición explosiva plástica, en particular para un cebado inicial de pequeño calibre para la construcción de túneles y/o voladuras subterráneas,

con sustancias, que no son tóxicas, son bastante seguras con respecto a la manipulación y tienen buena capacidad de detonación, con al menos una sustancia altamente explosiva y un plastificante, caracterizada porque la composición consiste en - del 50-80% en peso de tetranitrato de pentaeritritol y/o hexógeno y/u octógeno como sustancia altamente explosiva, - del 15-30% en peso de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo como plastificante, - del 0,5 - 3% en peso de nitrocelulosa, - hasta el 10% en peso de nitratos inorgánicos, tales como nitrato de sodio y/o de potasio, y - pequeñas adiciones de colorantes y sustancias inertes, los constituyentes de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo forman mediante mezclado una gelatina con nitrocelulosa, que junto con nitropenta y/o hexógeno y/u octógeno y nitrato de sodio y/o nitrato de potasio y los colorantes y sustancias inertes es una masa homogénea plástica

La invención se refiere a una composición explosiva plástica, en particular para un cebado inicial de pequeño calibre para la construcción de túneles, con sustancias que no son tóxicas, son bastante seguras con respecto a la manipulación y tienen buena capacidad de detonación, con al menos una sustancia altamente explosiva y un plastificante; y a un procedimiento para su preparación con las características del preámbulo de la única reivindicación de procedimiento; así como a una carga iniciadora para una composición explosiva plástica mencionada anteriormente, en particular para tubos de carga para barrenos y un cebado inicial de pequeño calibre, es decir, carga de refuerzo para la construcción de túneles, con un manguito tubular con tapones de plástico en ambas secciones de extremo, de los que al menos uno puede penetrarse por un detonador del explosivo en el manguito.

La tendencia mundial a mayores instalaciones explosivas en la obtención de materias primas ha llevado al mecanizado de los trabajos de carga. Explosivos libres de sustancias explosivas, tales como explosivos de ANFO (nitrato de amonio -fueloil) y explosivos en emulsión se preparan en vehículos de carga de mezclado y se cargan o bombean por medio de dispositivos extractores directamente en los barrenos. Los explosivos de este tipo tienen buenos parámetros desde el punto de vista de la técnica de explosivos, pero en la mayoría de los casos no son sensibles a cápsulas explosivas y requieren una fuerte iniciación. Frecuentemente se usa para ello un denominado cartucho de cebado, que puede iniciarse de manera segura con un agente detonante explosivo convencional. En los últimos años, en lugar de cartuchos de cebado, se ha intensificado la utilización de cargas iniciadoras o potenciadores de ignición. Éstos consisten por lo general en explosivos altamente explosivos

tales como tetranitrato de pentaeritritol (nitropenta) y/o trinitrotolueno (TNT). En el caso de aplicaciones superficiales, el diámetro de tal carga iniciadora asciende por lo general a 65 mm.

Ahora se utilizan explosivos sueltos, en forma de polvo o como emulsiones también en mayor medida en el campo subterráneo, sobre todo en la construcción de túneles. Sin embargo, los diámetros de los barrenos en la construcción de túneles son esencialmente menores que en las voladuras superficiales, para poder realizar explosiones controladas. Por lo general se encuentran en el intervalo de desde 36 hasta 50 mm. Los explosivos sueltos se soplan o bombean con un tubo de carga hacia los barrenos. El tubo de carga presenta de manera comprensible un diámetro menor que el barreno, para que al introducir el tubo de carga en el barreno no se produzcan atascos/taponamientos. Por lo general el diámetro externo del tubo de carga asciende a entre 25 y 27 mm, el diámetro interno a 19 mm. En el caso de la tecnología de carga en la construcción de túneles se dota a la carga iniciadora con el agente detonante explosivo, se introduce en el tubo de carga y de esa manera se lleva al barreno con el tubo de carga. Por tanto, el diámetro de la carga iniciadora debe ser menor que el diámetro interno del tubo de carga.

La carga iniciadora debe producir un cebado inicial de pequeño calibre, es decir, representar una carga de refuerzo de pequeño calibre.

Las cargas iniciadoras conocidas consisten en un manguito tubular, cuyos extremos están cerrados con tapones, presentando uno de los tapones aberturas, por ejemplo una ranura para la fácil introducción del explosivo y de un detonador. Por estas aberturas pueden salirse los componentes explosivos y entrar líquido, con lo que el explosivo puede llegar a las pareces internas de los envases, es decir, las paredes internas de bolsas o cajas para cargas iniciadoras, lo que puede llevar a problemas desde el punto de vista de la técnica de seguridad y de la higiene laboral. La ranura sirve también para la introducción del detonador en la masa explosiva en la carga

iniciadora, que se adentra únicamente de manera suelta, en todo caso sin fijación y posicionamiento adicional alguno en la mezcla explosiva. En el caso de una mezcla explosiva sólida, por regla general se incorpora una cavidad preconformada para el detonador en la mezcla explosiva, que sin embargo conlleva el riesgo de que el detonador se asiente con demasiada holgura en la cavidad o que por el contrario se produzca un atasco al introducir el detonador en la cavidad de la carga iniciadora. Al agregar el detonador, sale además la mezcla explosiva de la carga iniciadora, lo que igualmente lleva a contaminaciones no deseadas. La carga iniciadora así preparada ha de dotarse sólo por un lado de un detonador y en consecuencia lleva a una manipulación complicada, porque sólo puede realizarse de manera erguida, lo que conlleva el riesgo de la pérdida del detonador y/o de la mezcla explosiva. Una orientación centrada exacta, porque es extraordinariamente eficaz, del detonador que varía ligeramente en diámetro según el fabricante es posible sólo mediante una manipulación cuidadosa y la orientación durante la introducción del detonador de manera individual. Es decir, la persona autorizada para manipular explosivos puede ajustar esto sólo a mano.

En la bibliografía se conocen varias composiciones para cargas iniciadoras de este tipo. Ya en 1929 Stettbacher (Urbanski, T., Chemie und Technologie der Explosivstoffe, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1964, volumen III, página 239) describió explosivos compuestos sólo por nitropenta y nitroglicerina y que él mismo denominó Pentrinite. Según la calidad del nitropenta (tamaño de cristal) y de la composición puede obtenerse una mezcla plástica, en caso contrario, tras algunos días la nitroglicerina se desprende de la mezcla. Una salida de nitroglicerina a partir de una mezcla explosiva representa siempre una deficiencia agravante en la seguridad y la calidad, dado que la nitroglicerina presenta una energía de impacto de 0,2 J. Según las disposiciones relativas al transporte válidas, por ejemplo alemanas y también europeas, una sustancia explosiva puede transportarse sólo si su energía

de impacto asciende a más de 2 J y su energía de fricción a más de 80 N.

Stettbacher propuso además un sustituto para la dinamita, que consistía sólo en nitroglicerina, nitrocelulosa y nitropenta. Investigaciones han dado como resultado que por un lado este explosivo se caracteriza por una velocidad de detonación muy alta (>8000 m/s), por otro lado, la energía de impacto necesaria para desencadenar la explosión asciende sólo a 7,5 J (con adición de nitrato de potasio incluso 5 J), la energía de fricción necesaria sólo a 180 N.

También pueden usarse explosivos de nitrato de amonio gelatinosos con alto contenido en nitroglicerina y/o nitroglicol para la carga iniciadora. Dado que el diámetro crítico para explosivos de nitrato de amonio gelatinosos se encuentra según la composición entre 15 y 16 mm (sin inclusión), los explosivos de nitrato de amonio gelatinosos para tales aplicaciones se dotan adicionalmente de sustancias altamente explosivas, para obtener la sensibilidad a la cápsula explosiva necesaria. Estas composiciones explosivas son también muy sensibles con respecto a la acción del impacto. La sensibilidad al impacto necesaria para desencadenar la detonación asciende a 7,5 J. Una desventaja adicional de estas mezclas explosivas es el efecto del “envejecimiento”. En el caso de un almacenamiento más prolongado desaparecen las burbujas de aire finas agregadas mediante el procedimiento de preparación. La superficie interna de la composición explosiva se reduce y por consiguiente también su sensibilidad (véase Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie GmbH, Weinheim, volumen 21).

También se utilizan composiciones explosivas moldeadas o prensadas de TNT o nitropenta o mezclas de ambas sustancias para la carga iniciadora.

Explosivos plásticos más recientes, tal como se conocen por ejemplo por el documento FR-A-947052, contienen mezclas de hexógeno/octógeno/nitropenta y un plastificante (por ejemplo copolímero de estireno-butadieno).

Muchas de las composiciones explosivas expuestas contienen nitroglicerina y/o nitroglicol como componente. Estas sustancias

se clasifican según la legislación sobre sustancias peligrosas vigente como “muy tóxicas”. El componente TNT se valora también como “tóxico”. El uso de estas sustancias sobre todo en el campo subterráneo se considera problemático. Por tanto, las composiciones explosivas conocidas...

1.

2.

3.

4.

Composición explosiva plástica, en particular para un cebado inicial de pequeño calibre para la construcción de túneles y/o voladuras subterráneas, con sustancias, que no son tóxicas, son bastante seguras con respecto a la manipulación y tienen buena capacidad de detonación, con al menos una sustancia altamente explosiva y un plastificante, caracterizada porque la composición consiste en -del 50-80% en peso de tetranitrato de pentaeritritol y/o hexógeno y/u octógeno como sustancia altamente explosiva, -del 15-30% en peso de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo como plastificante, -del 0,5 -3% en peso de nitrocelulosa, -hasta el 10% en peso de nitratos inorgánicos, tales como nitrato de sodio y/o de potasio, y -pequeñas adiciones de colorantes y sustancias inertes, los constituyentes de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo forman mediante mezclado una gelatina con nitrocelulosa, que junto con nitropenta y/o hexógeno y/u octógeno y nitrato de sodio y/o nitrato de potasio y los colorantes y sustancias inertes es una masa homogénea plástica. Composición explosiva según la reivindicación 1, caracterizada por un diámetro crítico de al menos 15 mm, una velocidad de detonación de al menos 6260 m/s, una energía de impacto de al menos 15 J y una energía de fricción de al menos 360 N. Composición explosiva según la reivindicación 2, caracterizada por -65% en peso de nitropenta y/o hexógeno y/u octógeno, -28,3% en peso de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo, -1,7% en peso de nitrocelulosa, -5% en peso de nitrato de sodio y/o de potasio, y -pequeñas adiciones de colorantes y sustancias inertes. Composición explosiva según la reivindicación 2, caracterizada por

- 65% en peso de nitropenta y/o hexógeno y/u octógeno, -25% en peso de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo, -1,0% en peso de nitrocelulosa, -9% en peso de nitrato de sodio y/o de potasio, y -pequeñas adiciones de colorantes y sustancias inertes.

5. Composición explosiva según la reivindicación 2, caracterizada por -75% en peso de nitropenta y/o hexógeno y/u octógeno, -20% en peso de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo, -1,0% en peso de nitrocelulosa, -4% en peso de nitrato de sodio y/o de potasio, y -pequeñas adiciones de colorantes y sustancias inertes.

6. Composición explosiva según la reivindicación 2, caracterizada por -68,5% en peso de nitropenta y/o hexógeno y/u octógeno, -21% en peso de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo, -1,5% en peso de nitrocelulosa, -9% en peso de nitrato de sodio y/o de potasio, y -pequeñas adiciones de colorantes y sustancias inertes.

7. Composición explosiva según la reivindicación 2, caracterizada por -70% en peso de nitropenta y/o hexógeno y/u octógeno, -21% en peso de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo, -1,0% en peso de nitrocelulosa, -8% en peso de nitrato de sodio y/o de potasio, y -pequeñas adiciones de colorantes y sustancias inertes.

8. Composición explosiva según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por una consistencia con una plasticidad que consigue una introducción sencilla en manguitos de plástico que pueden cerrarse por ambos lados, así como facilita la introducción de un detonador en este potenciador de detonación y garantiza la retención del detonador en el mismo.

9. Procedimiento para la preparación de la composición explosiva plástica según la reivindicación 1, en particular para un cebado inicial de pequeño calibre para la construcción de túneles, con sustancias que no son tóxicas, son bastante seguras con respecto a la manipulación y tienen buena capacidad de detonación, con al menos una sustancia altamente explosiva y un plastificante, caracterizado porque se mezcla una composición de -15-30% en peso de ftalato de dibutilo y/o ftalato de diamilo como plastificante, y -0,5 -3% en peso de nitrocelulosa, hasta que se forma una gelatina y a continuación se añaden a esta gelatina -50-80% en peso de tetranitrato de pentaeritritol (nitropenta) y/o hexógeno y/u octógeno como sustancia altamente explosiva, y -hasta el 10% en peso de nitratos inorgánicos, tales como nitrato de sodio y/o de potasio, y -pequeñas cantidades de colorantes y sustancias inertes hasta que se forma mediante mezclado una masa homogénea plástica.

10. Carga iniciadora, que contiene una composición explosiva plástica según la reivindicación 1, en particular para tubos de carga para barrenos y un cebado inicial de pequeño calibre, es decir carga de refuerzo para la construcción de túneles, con un manguito tubular (11) con tapones (12) de plástico en ambas secciones de extremo, de los que al menos uno puede penetrarse por un detonador (21) del explosivo en el manguito (11), caracterizada porque los tapones (12) cierran el manguito (11) de manera fija y estanca y al menos un tapón (12) tiene una abertura de paso central (19) que se abre de manera individual para un detonador (21), que centra, bloquea y rodea de manera estanca el detonador (21).

11. Carga iniciadora según la reivindicación 10, caracterizada porque la mezcla explosiva sólo llena de manera incompleta el volumen interno del manguito cerrado (11) con un diámetro correspondiente al diámetro crítico.

12. Carga iniciadora según la reivindicación 11, caracterizada porque el volumen que queda libre en el manguito cerrado

(11) corresponde al menos al volumen del detonador que va a introducirse (21) y de un tapón (12).

13. Carga iniciadora según la reivindicación 12, caracterizada porque el manguito (11) es rígido y cilíndrico circular y los tapones (12) sobresalen de manera estanca y fija con una sección (14) hacia el interior del manguito (11) y tienen una brida que permanece fuera (13), cuyo diámetro externo corresponde al del manguito (11).

14. Carga iniciadora según la reivindicación 13, caracterizada porque cada tapón (12) es elástico y tiene simetría circular y la brida externa (13) junto con una sección central (16), que se adentra en el manguito (11), tiene una forma similar a un dedal, con una base (17) que se adentra en el manguito (11), que forma la abertura de paso (19) para el detonador (21).

15. Carga iniciadora según la reivindicación 14, caracterizada porque la base (17) del tapón (12) está alineada de manera perpendicular con respecto a la extensión longitudinal del manguito (11) y tiene un grosor de pared menor con un punto de rotura controlada (18) dispuesto de forma radiante desde el centro.

16. Carga iniciadora según la reivindicación 15, caracterizada porque una o ambas superficies de la base (17) están dotadas de forma radiante de líneas rectas de sección transversal reducida, que forman el/los punto(s) de rotura controlada (18) y de manera similar a una tarta, al menos tres lengüetas iguales (20) (porciones).

17. Carga iniciadora según la reivindicación 16, caracterizada porque las lengüetas (20) de la abertura de paso con forma de estrella (19) centran y fijan el detonador introducido

(21) debido a su elasticidad que puede predeterminarse, y obturan simultáneamente el manguito (11).

18. Carga iniciadora según una o varias de las reivindicaciones anteriores 10 a 17, caracterizada porque el manguito (11) y

los tapones (12) están compuestos de polietileno o polipropileno.

19. Carga iniciadora según una o varias de las reivindicaciones anteriores 10 a 17, caracterizada porque el manguito (11) cumple los requisitos de un procedimiento de extrusión y el tapón (12) los de un procedimiento de moldeo por inyección.