Горные машины

  Детонационная способность является важнейшей  характеристикой взрывчатого вещества. Согласно гидродинамической теории детонации, взрыв возбуждается и распространяется ударной волной, проходящей по заряду ВВ.

  При прохождении ударной волны по инертному веществу происходит быстрое ее затухание, так как удельная энергия на фронте волны уменьшается пропорционально кубу расстояния от очага возбуждения.

  Ударная волна, распространяющаяся по взрывчатому веществу со сверхзвуковой скоростью и сопровождающаяся экзотермической химической реакцией превращения ВВ, называется детонационной волной.

  Большое влияние на скорость детонации оказывает  плотность ВВ. Для однокомпонентных ВВ (тротил, гексоген и др.) с увеличением плотности ВВ скорость детонации, как правило, монотонно возрастает. Объясняется это тем, что с увеличением плотности уменьшается зона химической реакции и более интенсивным становится приток энергии к фронту детонационной волны.

  Для смесевых ВВ существует оптимальное  значение плотности, выше которого скорость детонации начинает вновь снижаться. Происходит это из-за того, что с увеличением плотности расстояния между частицами компонентов смеси уменьшаются, что сначала приводит к улучшению условий диффузии газов, а затем — к ухудшению этих условий.

   На  устойчивость детонации и величину критического диаметра оказывает влияние материал оболочки заряда ВВ. Оболочка затрудняет разброс частиц ВВ при прохождении ударной волны и поэтому критический диаметр заряда уменьшается. Например, аммиачная селитра при плотности 0,8 г/см³ в бумажной гильзе детонирует при диаметре заряда от 80 мм и выше.

   Критический диаметр детонации уменьшается  с уменьшением размера частиц ВВ (как однокомпонентных, так и смесевых). Это объясняется повышением скорости химических реакций взрывчатого превращения при уменьшении частиц реагирующих компонентов. 
 
 

   Чувствительность взрывчатых веществ к внешним воздействиям и начальный импульс взрыва. 

   Под чувствительностью ВВ понимается его способность к восприимчивости детонации. Чувствительность ВВ определяется прежде всего устойчивостью их молекул. Для начала химической реакции в молекулах исходных веществ должны быть ослаблены межмолекулярные связи, для чего необходимо сообщить им дополнительно определенное количество энергии. Минимальное количество энергии, достаточное для перевода молекул в реакционноспособное состояние, называется энергией активации.

   Чувствительность ВВ  объясняется  относительно невысокой устойчивостью молекул (низким порогом активации) и высокой теплотой взрывчатого превращения. На чувствительность ВВ оказывают влияние  их плотность, форма и размер зерен, наличие примесей и другие факторы.

  Чтобы возбудить детонацию ВВ, необходим определенный начальный импульс. Чем меньше чувствительность ВВ, тем этот импульс должен быть более мощным.

   При нагревании детонируют лишь немногие ВВ, а большая их часть сгорает  без взрыва (при небольшом количестве). Значительно легче ВВ детонируют от удара. Чем сильнее и интенсивнее удар, тем устойчивее детонация ВВ.  Наиболее сильный и  резкий удар получается при взрыве даже небольших количеств  гремучей ртути и азида свинца. Эти ВВ одинаково хорошо детонируют как от удара, так и от пламени и применяются в качестве инициаторов взрыва других ВВ, неспособных детонировать от  нагревания.

   Передача  детонации от заряда к заряду может  осуществляться через воздух, породу, воду и другие среды. Для стандартных ВВ расстояние передачи детонации между патронами массой 200—250 г, уложенными на открытый грунт, составляет от 5 до 25 см. 
 

Вопрос  10. Классификация промышленных ВВ.

  Для производства взрывных работ могут  использоваться только такие ВВ, которые прошли определенный комплекс лабораторных, полигонных и промышленных испытаний, на которые имеются ГОСТы или утвержденные технические условия и разрешение Госгортехнадзора РФ на допуск их к применению. Такие взрывчатые вещества называются промышленными.

   Все  промышленные  ВВ  должны  удовлетворять  следующими основным требованиям: не оказывать вредного влияния на организм человека, иметь относительно низкую стоимость и высокую сохраняемость при транспортировании, хранении и использовании. Вместе с тем промышленные ВВ должны безотказно детонировать от стандартных средств инициирования зарядов и обладать  достаточной   мощностью.   Кроме   того,   стремятся,   чтобы промышленные ВВ были пригодны к механизированному заряжанию. Дополнительными требованиями, учитывающими специфику условий ведения взрывных работ, являются:   1) для  ВВ, предназначенных  к  заряжанию  обводненных  шпуров  и  скважин, — водоустойчивость; 2) для ВВ, допущенных к применению на подземных работах, — небольшое (до 40 л условной СО) количество ядовитых газов, образующихся при взрыве 1 кг ВВ; 3) для ВВ, допущенных к применению в условиях, опасных по взрыву газа или пыли, — пониженная температура пламени при взрыве.

   Многообразие  условий  применения обусловливает широкий ассортимент промышленных ВВ.  По условиям применения все промышленные ВВ разделяют на восемь классов. К I и II классам относятся так называемые непредохранительные ВВ, которые могут использоваться лишь в условиях, безопасных по взрыву горючих газов или пыли. При этом ВВ I класса применяются только на дневной поверхности, а II могут использоваться и в подземных условиях.

  ВВ  III—VII классов относятся к предохранительным и предназначены для производства работ в определенных специфических условиях, в том числе при наличии метана и (или) взрывчатой пыли.

  К VIII классу относят непредохранительные и предохранительные ВВ, предназначенные для ведения специальных взрывных работ: обработка металла, взрывание сульфидных руд, прострелочно-взрывные работы в нефтяных и газовых скважинах и др.

  Область применения ВВ каждого класса строго регламентируется Едиными правилами безопасности при взрывных работах.

  Взрывчатые  вещества I класса упаковывают в мешки из неокрашенной бумаги, из такой же бумаги изготовляют и гильзы патронированных ВВ, а на ящики с ВМ этого класса наносят белую полосу. У ВВ II класса цвет отличительной полосы или оболочек патронов (пачек) красный. Упаковка предохранительных ВВ III класса имеет синий цвет, а IV—VII классов — желтый. У специальных ВВ (VIII класс) в зависимости от их назначения маркировочный цвет может быть белым, красным, черным или зеленым.

  По  степени опасности при обращении  со взрывчатыми веществами (при хранении, транспортировании, использовании и т.п.) все промышленные ВМ подразделяют на пять групп совместимости. Принадлежность каждого ВМ к той или иной группе совместимости указывается в инструкциях по применению. ВМ различных групп совместимости должны храниться и перевозиться раздельно (за исключением специально оговоренных случаев). 
 

Вопрос 11. Индивидуальные взрывчатые соединения. 

     Большинство индивидуальных ВВ представляют собой нитро-соединения, содержащие богатые кислородом группы (NО₂) или (ОNО₂). Некоторые из них применяются в чистом виде, другие — в качестве добавок при изготовлении смесевых ВВ.

     Тротил (тринитротолуол, тол, ТНТ) С₇Н₅(NО₂)₃ — кристаллический порошок светло-желтого цвета, нерастворимый в воде, но хорошо растворяющийся в бензине, ацетоне и эфире. Является взрывчатым веществом средней мощности, мало чувствительным к механическим воздействиям и весьма водоустойчивым. Температура плавления тротила +80° С, температура вспышки 280—300° С, плотность монокристалла 1,66 г/см3. Выпускается в порошкообразной, чешуйчатой, гранулированной и литой формах. Используется при приготовлении рядя смесевых ВВ, а также в качестве самостоятельного ВВ (гранулотол) для заряжания скважин с проточной водой. Прессованный тротил применяют для изготовления шашек-детонаторов. 

   Гексоген — белый мелкокристаллический порошок с насыпной плотностью 0,8—0,9 г/см³, трудно прессуемый! Гексоген не гигроскопичен, практически нерастворим в воде, химически устойчив, плавится при температуре 204° С. Ядовит вдыхание его паров или витающей в воздухе пыли вызывает поражение центральной нервной системы, нарушение кровообращения и малокровие. Является мощным взрывчатым веществом и обладает высокой чувствительностью к механическим воздействиям. Применяется для изготовления детонирующих шнуров, кумулятивных зарядов, а в смеси с тротилом — для изготовления шашек-детонаторов.

  Тетрил  — кристаллическое вещество желтого цвета. Насыпная плотность порошкообразного тетрила равна 0,9—1 г/см³. Тетрил не гигроскопичен, нерастворим в воде, химически стоек. Однако он способен взаимодействовать с аммиачной селитрой, выделяя теплоту. Смеси этих компонентов способны к самовоспламенению и взрыву, поэтому изготовление и применение таких смесей категорически запрещено.

   Нитроглицерин — бесцветная маслянистая вязкая жидкость, без запаха, сладковато-жгучая на вкус. Плотность жидкого нитроглицерина 1,6 г/см³, при температуре +13° С он затвердевает, превращаясь в кристаллы. При попадании на кожу человека он проникает через поры в организм и вызывает головные боли. Нитроглицерин мощное (работоспособность 550 см³) и очень чувствительное взрывчатое вещество, которое применяется в качестве добавок в смесевых ВВ. Пластичные и полупластичные ВВ, включающие в свой состав нитроглицерин и коллоидный хлопок, получили общее название динамиты.

Тэн — белый кристаллический порошок, трудно прессуемый. Плотность прессованного тэна 1,6 г/см³, температура вспышки 205—225° С. Химически стоек,  не гигроскопичен, оказывает вредное влияние на организм человека: вызывает раздражение верхних дыхательных путей, расширение кровеносных сосудов. Мощное (работоспособность 500 см³) и высокочувствительное ВВ, применяется в чистом виде (для изготовления детонирующих шнуров) и в смеси с тротилом (пентолит).

  Кроме перечисленных индивидуальных взрывчатых соединений в практике производства ВМ находят применение азид свинца, гремучая ртуть, динитронафталин, нитрогликоль и др. 
 

Вопрос 12. Смесевые взрывчатые вещества.

  Подавляющее большинство промышленных взрывчатых смесей в качестве основного компонента содержат аммиачную селитру NН₄NО₃ (от 30 до 95% по массе). Аммиачная селитра — белый кристаллический порошок, гигроскопичный и склонный к слеживаемости. Обладает положительным кислородным балансом (+20%) и в смесевых ВВ играет роль окислителя. Для снижения слеживаемости и гигроскопичности ВВ в их состав часто вводят гидрофобные добавки, а аммиачную селитру гранулируют. Некоторые промышленные ВВ можно изготовить непосредственно на месте ведения взрывных работ, приготовление других ВВ допускается только в заводских условиях.

      Перечень  современных промышленных ВВ весьма широк.

      Выбор ВВ в каждом конкретном случае осуществляется с учетом решаемых задач и условий ведения взрывных работ. Применяемые ВВ должны обеспечивать безопасность труда и минимальную стоимость не только взрывных работ, но и всех последующих операций горного цикла. При выборе ВВ для конкретных условий можно пользоваться рекомендациями Межведомственного совета по взрывному делу.

  Для упрощения выбора ВВ взрываемые массивы  разделены по крепости пород на две группы: 1) с коэффициентом крепости по шкале М.М. Протодьяконова до 12 включительно и 2)f>12, и в зависимости от обводненности — также на две группы — 1) сухие и 2) обводненные. Для заряжания скважин на открытых горных работах, заряды которых будут находиться в скважинах до взрыва от 7 до 30 суток, из  ВВ пригоден только гранулотол или алюмотол. Водоустойчивые ВВ с ограниченным сроком нахождения в воде необходимо заряжать по технологии «под столб воды», либо с предварительным осушением скважин или с влагоизоляцией зарядов. В подземных условиях для обводненных шпуров и скважин рекомендуется применять только натренированные ВВ.

  Кроме рассмешенных ВВ, в России и за рубежом в настоящее время все более широкое применение находят    порэмиты. Основой этих ВВ является эмульсия, в которой жидкое горючее покрывает тонкой пленкой капли насыщенного раствора аммиачной и натриевой селитры, образуя обратные эмульсии. Эти эмульсии состоят из частиц размером около 2 мкм, чрезвычайно водостойки и обладают высокой стабильностью. Для инициирования взрыва самой эмульсии необходим очень мощный начальный импульс и для повышения ее детонационной способности стремятся уменьшить ее объемную плотность, доводя ее до 1,2-1,3 г/см³.