10. Основные типы врубов и область их применения

Принципиально все врубы подразделяются на три группы: в первую – входят так называемые наклонные врубы, шпуры которых бурят с некоторым наклоном к поверхности забоя, во вторую – прямые и параллельные врубы, шпуры которых закладывают нормально к поверхности забоя (параллельно друг другу). К третьей небольшой группе относят комбинированные врубы, составленные из наклонных и параллельных шпуров.

Из наклонных врубов в разведочных выработках наибольшее распространение получили клиновой и реже пирамидальный врубы. В слоистых породах врубовые шпуры стараются располагать под углом к плоскости их напластования. С учетом этого применяют нижний, верхний, боковой и другие разновидности врубов.

Клиновые врубы подходят практически для всех пород и обеспечивают удовлетворительные результаты, точность обуривания наклонных врубовых и отклонение шпуров от заданного направления в процессе бурения отражаются на результатах взрыва в меньшей степени по сравнению с прямыми.

Призматические или прямые врубы применяют при любой крепости пород. У этих врубов шпуры бурят под прямым углом к плоскости забоя и строго параллельно один другому.

Комбинированные — состоящие из наклонных и перпендикулярных поверхности забоя шпуров.

11. История взрывного дела.

Первым взрывчатым веществом (ВВ), которое изобрел человек, был чёрный дымный порох. Время его открытия и имена изобретателей остались неизвестными. В древние времена порох знали в Китае и Индии, откуда его заимствовали арабы. По утверждению Бертело чёрный дымный порох в Европе начали использовать в Х в. при проведении праздников, так называемых "вечеров огня". Как метательное средство порох известен с XIII в.

Большим событием в области создания ВВ было получение профессором А.Собреро (г. Турин, Италия) путём обработки глицерина азотной кислотой в присутствии серной кислоты азотнокислого эфира глицерина (нитроглицерина) в 1846 г. Это было, по существу, концом эпохи порохов и началом эры мощных ВВ. В чистом виде нитроглицерин - бесцветная маслянистая жидкость, ядовит, весьма чувствителен к механическим воздействиям (удару, трению) и к огню. Температура вспышки 180˚С, горение его быстро переходит во взрыв, чувствительность к удару 4 см.

В 1853 г. российский академик Н.Н. Зинин и полковник артиллерии В.Ф. Петрушевский разработали технологию изготовления нитроглицерина в больших количествах. Для удобства применения они провели эксперименты по пропитке различных невзрывчатых веществ нитроглицерином и в этом же году предложили несколько видов новых ВВ, аналогичных по составу будущим динамитам (в течение 1860-1863 гг. исследователи изготовили 160 пудов таких ВВ).

В 1863 г. Альфред Бернард Нобель (Швеция) получил, а в 1866 г. наладил выпуск пластичного ВВ на основе нитроглицерина с добавкой 25% минерала - инфузорной земли (кизельгур) и назвал его динамитом, что в переводе со шведского означает "сильный". Это был переворот во взрывном деле.

12. Классификация ВВ по области применения. Отличие ВВ по цвету оболочки патрона согласно классификации.

По направлениям применения ВВ:

1)военные

2)промышленные

• для горного дела (добыча полезных ископаемых, производство стройматериалов, вскрышные работы)

Промышленные ВВ для горных работ по условиям безопасного применения подразделяют на непредохранительные и предохранительные

• для строительства (плотин, каналов, котлованов, дорожных выемок и насыпей)

• для сейсморазведки

• для разрушения строительных конструкций

• для обработки материалов (сварка взрывом, упрочнение взрывом, резание взрывом)

3) специального назначения (например, средства расстыковки космических аппаратов)

4) антисоциального применения (терроризм, хулиганство), при этом часто используются низкокачественные вещества и смеси кустарного изготовления.

5) опытно-экспериментальные.

Приложение 1

Классы и группы взрывчатых веществ, изделий на их основе и условия их

применения

Класс ВВ	Группы ВВ	Вид ВВ и условия применения	Цвет отличительной полосы или оболочек патронов (пачек)
1	2	3	4
I	-	Непредохранительные взрывчатые вещества для взрывания только на земной поверхности.	Белый
II	-	Непредохранительные взрывчатые вещества для взрывания на земной поверхности и в забоях подземных выработок, в которых либо отсутствует выделение горючих газов или взрывчатой угольной (сланцевой) пыли, либо применяется инертизация призабойного пространства, исключающая воспламенение взрывоопасной среды при взрывных работах.	Красный
III	-	Предохранительные взрывчатые вещества для взрывания только по породе в забоях подземных выработок, в которых имеется выделение горючих газов, но отсутствует взрывчатая угольная (сланцевая) пыль.	Синий
IV	-	Предохранительные взрывчатые вещества для взрывания: по углю и (или) породе или горючим сланцам в забоях подземных выработок, опасных по взрыву угольной (сланцевой) пыли при отсутствии выделения горючих газов; по углю и (или) породе в забоях подземных выработок, проводимых по угольному пласту, в которых имеется выделение горючих газов, кроме выработок с повышенным выделением горючих газов; для сотрясательного взрывания в забоях подземных выработок угольных шахт	Желтый
V	-	Предохранительные взрывчатые вещества для взрывания по углю и (или) породе в выработках с повышенным выделением горючих газов, проводимых по угольному пласту, когда исключен контакт боковой поверхности шпурового заряда с газо-воздушной смесью, находящейся либо в пересекающих шпур трещинах массива горных пород, либо в выработке	Желтый
VI	-	Предохранительные взрывчатые вещества для взрывания: по углю и (или) породе в выработках с повышенным выделением горючих газов, проводимых в условиях, когда возможен контакт боковой поверхности шпурового заряда с газо-воздушной смесью, находящейся либо в пересекающих шпур трещинах горного массива, либо в выработке; в угольных и смешанных забоях восстающих (более 10°) выработок, в которых выделяется горючий газ, при длине выработок более 20 м и проведении их без предварительно пробуренных скважин, обеспечивающих проветривание за счет общешахтной депрессии	Желтый
VII	-	Предохранительные взрывчатые вещества и изделия из предохранительных взрывчатых веществ V - VI классов для ведения специальных взрывных работ (водораспыление и распыление порошкообразных ингибиторов, взрывное перебивание деревянных стоек при посадке кровли, ликвидация зависания горной массы в углеперепускных выработках, дробление негабаритов) в забоях подземных выработок, в которых возможно образование взрывоопасной концентрации горючего газа и угольной пыли	Желтый
Специаль- ный (С)	-	Непредохранительные и предохранительные взрывчатые вещества и изделия на их основе, предназначенные для специальных взрывных работ, кроме забоев подземных выработок, в которых возможно образование взрывоопасной концентрации горючего газа и угольной (сланцевой) пыли	-
	1	Взрывные работы на земной поверхности: импульсная обработка металлов; инициирование скважинных и сосредоточенных зарядов; контурное взрывание для заоткоски уступов; разрушение мерзлых грунтов; дробление негабаритных кусков горной массы; сейсморазведочные работы в скважинах; создание заградительных полос при локализации лесных пожаров, другие специальные работы	Белый
	2	Взрывные работы в забоях подземных выработок, не опасных по газу и (или) угольной (сланцевой) пыли; взрывание сульфидных руд; дробление негабаритных кусков горной массы; контурное взрывание, другие специальные работы	Красный
	3	Прострелочно-взрывные работы в разведочных, нефтяных, газовых скважинах	Черный
	4	Взрывные работы в серных, нефтяных и других шахтах, опасных по взрыву серной пыли, водорода и паров тяжелых углеводородов	Зеленый

13. Инициирующие и промышленные ВВ (требования к промышленным ВВ, характеристика патронированных ВВ).

Инициирующие взрывчатые вещества — индивидуальные вещества или смеси, легко взрывающиеся под действием простого начального импульса (удар, трение, луч огня) с выделением энергии, достаточной для воспламенения или детонации бризантных взрывчатых веществ. Характерная особенность инициирующих взрывчатых веществ — легкий переход горения во взрыв в тех условиях, в которых такой переход для вторичных взрывчатых веществ не происходит.

Промышленные вв – бризантные взрывчатые вещества, применяемые в народном хозяйстве. Они должны обладать пониженной чувствительностью к внешним воздействиям и относительно невысокой стоимостью, должны безотказно детонировать от средств инициирования и не оказывать вредного воздействия на организм человека при изготовлении и обращении с ними.

Все промышленные ВВ должны удовлетворять следующим 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.

Патронированные ВВ используют в основном для шпуровой отбойки при проведении выработок, в забоях небольших размеров и при малых объемах разовой отбойки.

Из патронированных ВВ на подземных рудниках наиболее широко применяют аммонит № 6ЖВ и аммоналы на основе аммиачной селитры.

14. Классификация ВВ по условиям применения (количество классов: основные и специальные, цвет патронов 1,2,3 классов)

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.

Доп. Инф. Смотри в табл. Из вопроса 12.

15. Область применения и цвета патронов 4 класса и 1,2,3,4 групп спецкласса.

IV	-		Предохранительные взрывчатые вещества для взрывания: по углю и (или) породе или горючим сланцам в забоях подземных выработок, опасных по взрыву угольной (сланцевой) пыли при отсутствии выделения горючих газов; по углю и (или) породе в забоях подземных выработок, проводимых по угольному пласту, в которых имеется выделение горючих газов, кроме выработок с повышенным выделением горючих газов; для сотрясательного взрывания в забоях подземных выработок угольных шахт		Желтый
1		Взрывные работы на земной поверхности: импульсная обработка металлов; инициирование скважинных и сосредоточенных зарядов; контурное взрывание для заоткоски уступов; разрушение мерзлых грунтов; дробление негабаритных кусков горной массы; сейсморазведочные работы в скважинах; создание заградительных полос при локализации лесных пожаров, другие специальные работы		Белый
2		Взрывные работы в забоях подземных выработок, не опасных по газу и (или) угольной (сланцевой) пыли; взрывание сульфидных руд; дробление негабаритных кусков горной массы; контурное взрывание, другие специальные работы		Красный
3		Прострелочно-взрывные работы в разведочных, нефтяных, газовых скважинах		Черный
4		Взрывные работы в серных, нефтяных и других шахтах, опасных по взрыву серной пыли, водорода и паров тяжелых углеводородов		Зеленый

16. Химические соединения (описать 4 группы, характеристика аммиачной селитры).

1) Азотнокислые эфиры спиртов и клетчатки

Нитроглицерин СзН5(ОЫОг)з — жидкое маслянистое ВВ, получается при обработке смесью азотной и серной кислот глицерина (трехатомный спирт жирного ряда). Объемная масса (плотность) нитроглицерина 1,6 кг/дм3. Чувствительность к удару 4 см, температура вспышки 180° С. Вследствие жидкой консистенции и опасности в обращении нитроглицерин самостоятельно для взрывных работ не применяется, но входит как один из основных компонентов во многие взрывчатые вещества (динамиты, победиты и др.), а также применяется для изготовления нитроглицериновых порохов.

Чистый нитроглицерин замерзает (кристаллизуется) при +13 и +2° С. Это объясняется существованием двух его модификаций, отличающихся физическими свойствами. Замерзший и особенно полузамерзший нитроглицерин более опасен в обращении, чем жидкий.

Скорость детонации нитроглицерина в зависимости от условий опыта колеблется от 1165 до 9150 м/сек, работоспособность 550 см5, бризантность 20 мм.

Нитрогликоль

Тэн (пентрит, тетранитропентаэритрит)

Пироксилин

2) Соли азотной кислоты

Аммиачная селитра NH4N03 — белый, кристаллический порошок, получается синтетическим путем на азотно-туковых заводах. Она весьма гигроскопична и легко растворяется в воде. Плотность отдельных кристаллов 1,7 кг/дм3. При температуре —16 и +32° С происходит перекристаллизация аммиачной селитры, сопровождающаяся спеканием. В результате этого селитра из рыхлой превра­щается в комковатую, твердую массу. При длительном хранении, особенно при переменной влажности, происходит слеживание аммиачной селитры.

Аммиачная селитра входит как основной компонент во многие взрывчатые вещества, применяемые в горном деле. Она является не только носителем кислорода, но и взрывчатым веществом.

Скорость детонации аммиачной селитры 1500—3000 м/сек, работоспособность 165—230 см3. Инициирование ее производится промежуточным детонатором-—зарядом аммонита с массой 5—20% массы заряда аммиачной селитры.

Ввиду того, что аммиачная селитра выделяет при взрыве многогазообразных продуктов и мало тепла, она имеет низкую температуру взрыва и является главным компонентом в предохранительных ВВ. >

3) Нитросоединения ароматического ряда

Тротил (тол, тринитротолуол) С6Н2(Н02)зСНз — твердое ВВ, имеющее вид чешуйчатых пластинок желтого цвета. Получается при нитрации толуола — продукта коксохимического производства. Температура плавления 80° С, температура вспышки 270—300° С. Прессованный тротил употребляется для изготовления подрывных шашек и патронов, порошкообразный (измельченный) —для изготовления многих промышленных ВВ, в том числе аммонитов. Плотность плавленого тротила 1,6 кг/дм3, прессованного — 1,55 кг/дм3. Плавленый тротил мало чувствителен к капсюлю-детонатору и взрывается от промежуточного детонатора из порошкообразного тротила. Чувствительность к удару 85 см, работоспособность 300 см3, довольно безопасен в обращении и не боится влаги.

Динитронафталин

Тетрил

Гексоген

Тенерес

4)Соли азотистоводородной и гремучей кислот

Гремучая ртуть Hg(CNO)2 — мелкокристаллическое вещество белого или серого цвета; получается из металлической ртути путем обработки ее этиловым спиртом в азотной кислоте.

Плотность кристаллов 4,42 кг/дм3, гравиметрическая плотность 1,6. Сухая гремучая ртуть весьма чувствительна к огню и к механическим воздействиям. Температура вспышки (при этом происходит детонация) 160—165° С. При царапании или переламывании кристаллика происходит взрыв. Чувствительность к удару 2 см. Применяется в качестве первичного инициирующего вещества при изготовлении детонаторов.

Скорость детонации гремучей ртути при плотности 3,3 кг/дм3, равна 5400 м/сек.

Азид свинца PbN6

17. Механические смеси (описать 4 группы, характеристика аммонита).

Граммониты — механические смеси гранулированной селитры с чешуйчатым тротилом в соотношении, указанном в индексе. Предназначены для частично обводненных скважин на открытых горных работах и нисходящих скважин в шахтах, не опасных по взрыву газа и пыли. При содержании воды до 10% они сохраняют высокую чувствительность к детонационному импульсу, а мощность взрыва даже увеличивается в связи с частичным растворением селитры и образованием насыщенного раствора. Сильно обводненные скважины перед заряжанием рекомендуется осушать. В настоящее время на горных работах используется граммонит 79/21. Аммониты — механические смеси аммиачной селитры с тротилом. Для повышения мощности в некоторые сорта аммонитов вводят добавки гексогена и алюминиевой пудры; такие аммониты называются скальными. В некоторые сорта вводят добавки NаСl и КСl, которые снижают температуру взрыва; эти ВВ являются предохранительными, им присваивается индекс «П». Для повышения водоустойчивости многие аммониты готовятся на основе селитры, обработанной гидрофобными добавками (парафинированная, желатинизированная); таким аммонитам присваивается в маркировке дополнительно индекс «В» или «ЖВ». Аммонит 6-ЖВ — бинарная смесь аммиачной селитры марки ЖВК (~80%) и тротила — является эталонным ВВ: при расчете массы заряда вначале рассчитывают массу заряда аммонита 6-ЖВ, а затем с учетом отношения работоспособностей определяют необходимую массу заряда применяемого ВВ. Выпускается он в россыпном или патронированном виде. Аммоналы — большая группа ВВ, представляющих собой смесь негранулированной селитры с тротилом и алюминиевой пудрой. Внешне аммонал представляет собой тонкодисперсный порошок серо-стального цвета. Выпускается только в патронированном виде. Детониты — непредохранительные ВВ, имеющие в своем составе жидкие нитроэфиры. Они состоят из аммиачной селитры (76—78%), нитроглицерина (~10%) и алюминиевой пудры (~5—10%). В состав детонита 10А вводится также тротил (~8%). Детониты — мощные водоустойчивые ВВ с небольшим критическим диаметром детонации. Выпускаются только в патронированном виде. Пороха также относятся к смесевым ВВ заводского изготовления. Пороха разделяют на дымные и бездымные. Дымный порох представляет собой смесь 75% калиевой селитры КNO3, 15% серы и 10% древесного угля. Плотность пороховых зерен 1,6—1,76 г/см3, насыпная плотность пороха 0,9—1 г/см3. Порох гигроскопичен, чрезвычайно чувствителен к действию пламени, поэтому очень опасен в обращении. При вспышке разлагается в форме взрывного горения со скоростью 100—400 м/с, при прессовании скорость его горения снижается. Ценным свойством дымного пороха является то, что взрыв его не оказывает бризантного (дробящего) воздействия на разрушаемую среду, отчего в породе не образуется даже мелких трещин. Это свойство определяет применение пороховых зарядов при добыче штучного камня и крупных блоков для строительства и скульптурных работ. Кроме того, дымный порох применяется для изготовления огнепроводных шнуров.

18. Состав смесевых ВВ (название и назначение).

Карбатолы (15-Т, ГЛ-15Т, ГЛ-10В) — так называемые «горячельющиеся» ВВ, состоящие из низкоплавкой смеси NН4NO3 с карбамидами, используются для дробления крепких пород на открытых работах. Гранулотол — гранулированный тротил с размером сферических гранул 2—4 мм. Заряды гранулотола могут находиться в воде практически в течение любого времени, пригодны для подводного взрывания на больших глубинах, способны к детонации в смерзшемся состоянии,

Алюмотол — гранулированная смесь тротила с 15% алиминиевого порошка. Экономически целесообразно применять его в комбинации с другими ВВ для заряжания обводненной донной части скважины. Игданит — смесь гранулированной селитры (95%) с дизельным топливом (5%), сбалансированная по кислороду. ВВ небольшой мощности, при содержании влаги более 6% может терять детонационную способность и применяется только в сухих забоях.

Гранулиты — механические смеси аммиачной селитры с жидкими горючими добавками, опудренные древесной мукой или алюминиевой пудрой. Индекс, стоящий в названии гранулита, указывает на вид добавки (например, М — минеральное масло, С — древесная мука, А — алюминиевая пудра и т. п.). Гранулиты не слеживаются, и процесс их заряжания может быть механизирован. Гранулит М представляет собой практически сухие на ощупь гранулы аммиачной селитры, пропитанные соляровым маслом. Не водоустойчив, может использоваться в слабых породах, в скважинах и шпурах диаметром не менее 60 мм, а в более крепких породах минимальный диаметр заряда равен 30 мм. Гранулит АС-4 содержит алюминиевую пудру и при пневмозаряжании пылит, поэтому его необходимо увлажнять (2—4% воды). Применяется для заряжания сухих шпуров и скважин в породах средней крепости (f≤12). Гранулиты АС-4В и АС-8В вместо солярового масла имеют в своем составе легкоплавкие парафины и воски, благодаря чему могут 2—4 часа находиться в шпурах и скважинах с непроточной водой без потери взрывчатых свойств. При заряжании их также рекомендуется несколько увлажнять.

Граммониты — механические смеси гранулированной селитры с чешуйчатым тротилом в соотношении, указанном в индексе. Предназначены для частично обводненных скважин на открытых горных работах и нисходящих скважин в шахтах, не опасных по взрыву газа и пыли.

Пороха также относятся к смесевым ВВ заводского изготовления. Пороха разделяют на дымные и бездымные. Дымный порох представляет собой смесь 75% калиевой селитры КNO3, 15% серы и 10% древесного угля. применение пороховых зарядов при добыче штучного камня и крупных блоков для строительства и скульптурных работ. Кроме того, дымный порох применяется для изготовления огнепроводных шнуров.

Аммониты - самые распространенные аммиачно-селитренные ВВ, представляющие собой порошкооб­разные смеси аммиачной селитры с тротилом (реже гексогеном, динитронафталином) и невзрывчатыми горючими компонентами

 Аммоналы - смеси порошкообразной аммиачной селитры и тротила с металлической горючей добавкой - алюминиевой пудрой. Аммоналы в гранулированном состоянии называются граммоналами.

Аммоналы по свойствам близки к аммонитам, применяются на подземных работах.

Акватолы - водосодержащие суспензионные ВВ текучей консистенции, твердой фазой которых является граммонит или граммонал, а жидкой - насыщенный загущенный раствор аммиачной селитры. Акватолы предназначены для применения на открытых горных работах и не допускаются к применению в подземных условиях, так как выделяют при взрыве большое количество ядовитых газов из-за отрицательного кислородного баланса.

Акванал и акванит - водосодержащие, горячельющиеся ВВ, отвердевающие при остывании в скважинах. Акванит содержит алюминиевый порошок (или силикоалюминий) и представляет собой смесь металлизованной сухой фазы с насыщенным водным раствором аммиачной селитры. Акванал предназначен для применения на земной поверхности.

Акванит, состоящий из смеси аммиачной селитры, алюминиевого порошка и водорастворимого загустителя, изготавливается по эмульсионной технологии и выпускается в виде гранул.

Детониты - порошкообразные ВВ (с увеличенным содержанием нитроэфиров, приближаются к пластичным) - относятся к непредохранительным ВВ. Они состоят  из аммиачной селитры, тротила, 5 - 10 % алюминиевой пудры и 6 - 15 % нитроэфира.

Применение детонитов (например, детонит М), несмотря на их сравнительно  высокую стоимость, весьма эффективно и экономически выгодно при взрывании крепких пород.

Динамоны - смеси аммиачной селитры с невзрывчатыми жидкими или твердыми горючими добавками (соляровое масло, древесная мука, сажа, алюминиевая пудра  и т.д.) Игданиты самые дешевые из всех применяемых в горной промышленности и пригодны для механизированного заряжания. Взрывчатые свойства игданитов уступают свойствам аммонитов.