- •Технология и безопасность взырвных работ конспект лекций для студентов специальности 090500
- •Лекция 1. Основы теории и свойства промышленных взрывчатых веществ.
- •Лекция 2. Общие сведения о промышленных вв и их классификации.
- •Лекция 3. Кислородный баланс и реакция взрывчатого превращения.
- •Объем газов взрыва. Закон Авогадро.
- •Лекция 4. Теплота взрыва (закон Гесса).
- •Лекция 5. Физическая сущность детонации промышленных вв.
- •Лекция 6. Факторы, влияющие на скорость и устойчивость детонации зарядов промышленных вв.
- •Лекция 7. Работа и баланс энергии при взрыве
- •Методы испытаний вв.
- •Лекция 8. Ассортимент промышленных вв.
- •Порошкообразные вв заводского изготовления для вспомогательных взрывных работ на карьерах
- •Лекция 10. Способы и средства взрывания зарядов (инициирование).
- •Способы взрывания зарядов промышленных вв.
- •Методы взрывных работ.
- •Действия взрывов в горных породах.
- •Особенности действия взрыва в трещиноватых горных породах.
- •Лекция 13. Принципы расчета зарядов.
- •Обоснование и расчет основных параметров скважинных зарядов Диаметр скважин.
- •Удельный расход вв.
- •Расчетная линия сопротивления по подошве (Wп).
- •Глубина перебура.
- •Сетка скважин (а х в), коэффициент сближения, схемы кзв.
- •Определение радиусов опасных зон.
- •Сейсмическое действие.
- •Ударная воздушная волна.
- •Рекомендуемая литература
Министерство образования
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Кафедра разработки месторождений открытым способом и
разрушения горных пород
Технология и безопасность взырвных работ конспект лекций для студентов специальности 090500
СОСТАВИТЕЛЬ: доц. МИХАЙЛОВ В. А.
Санкт - Петербург
2001 год
Лекция 1. Основы теории и свойства промышленных взрывчатых веществ.
Взрыв – очень быстрое превращение потенциальной энергии в кинетическую, обусловленное внезапным изменением состояния вещества, при этом переход энергии из потенциальной в кинетическую сопровождается резким увеличением давления, образованием ударной волны и совершением механической работы.
По природе взрывы:
физические, происходит физическое изменение состояния вещества;
химические, происходит чрезвычайно быстрые химические превращения вещества с выделением большого количества тепла, газов и образованием новых веществ;
ядерные, цепные реакции деления ядер с выделением колоссального количества энергии, на единицу взрывчатого вещества выделяется до 4*1011 кДж/кг, обычное ВВ дает в среднем 4*103 кДж/кг.
Основным видом взрыва является химический взрыв. Химический взрыв – крайне быстрое сверхзвуковое самораспространяющееся химическое превращение вещества или системы веществ с выделением тепла и газов, способных производить механическую работу (разрушение, перемещение окружающей среды, ударные волны, упругие колебания.
Взрывчатые вещества – вещества, способные взрываться под воздействием внешнего начального импульса. Взрыв абсолютного большинства ВВ – это химическая реакция окисления горючих элементов (углерод и водород) кислородом, входящим в молекулярный состав самого ВВ в отличие от процесса горения, где окисление идет за счет кислорода, извлекаемого из воздуха. Этим объясняется высокая объемная концентрация энергии взрыва по сравнению с горением.
1 л спирт – воздух (стехеометрическая смесь) - выделяется 15 кДж
1 л ВВ - нитроглицерин 104 кДж
В то же время тепловая энергия при сгорании 1 кг обычного горючего значительно больше теплоты взрыва 1 кг ВВ.
Наименование |
Тепловая энергия, кДж/кг |
Керосин |
4,6*104 |
Уголь |
2,9*104 |
ВВ (объемная концентрация больше) |
4*103 |
Скорость. У ВВ скорость распространения реакции (27)*103 м/с. Это обеспечивает высокую мощность взрыва.
Количество газов составляет 500 –1000 л/кг.
Температура газов при взрыве от 1900 – 4500 0С.
При взрыве за счет высокой скорости и большого объема в зоне взрыва возникает большое давление до 109 Па ( десятков тысяч атм.). Это давление вызывает в окружающей среде ударную волну, которая распространяется в среде, превращается в звуковую волну.
Таким образом, отличительными признаками химического взрыва являются:
реакция окисления;
высокая объемная концентрация;
сверхзвуковая скорость превращения;
экзотермичность реакции;
образование большого количества газов;
высокое давление в зоне взрыва;
звуковой эффект.
В зависимости от ряда горно-геологических условий можно выделить 3 вида химического превращения ВВ:
детонация – это распространение взрыва по массе ВВ со сверхзвуковой постоянной для данного ВВ и диаметра скоростью обусловленной прохождением детонационной волны (скорость 2000 – 7000 м/с). Это явление самораспространяющееся;
горение – переменное по скорости реакция окисления (от долей см/с до сотен м/с), протекающая при высокой температуре пламеня и основанная на теплопередачи;
термическое разложение – медленная химическая реакция, происходящая по всему объему ВВ при относительно низкой температуре (ниже температуры вспышки), может протекать при недостаточной химической стойкости ВВ и неблагоприятных условиях хранения.
Форма химического превращения зависит от условий:
от вида и мощности начального импульса;
физического состояния ВВ;
внешние условия – давления и температура, параметры, которые могут изменятся от плотности заряда, тип зарядной камеры, диаметр заряда, конструкция заряда.
При сочетании внутренних и внешних условий возможен переход из одной формы превращения в другую. Например, при недостаточной плотности детонации может перейти в горение. При неправильном хранении ВВ (в больших объемах, в таре) их горение может перейти в детонацию. При неправильном хранении ВВ (повышенная влажность, температура) ВВ может термически разлагаться, если большая масса ВВ, то разложение может перейти в горение.
Наиболее эффективной формой химического превращения является детонация, которая используется при разрушении горных пород.