1. Литературный обзор

1.1. Классификация и области применения промышленных ВВ.

Профессор Л.В. Дубнов [1] считает, что взрывчатыми называют вещества (химические соединения) или их смеси, способные к крайне быстрому самораспространяющемуся химическому превращению с выделением тепла и образованием газообразных продуктов. Взрывчатыми могут быть вещества любого агрегатного состояния - твердые, жидкие, газообразные, в том числе суспензии, эмульсии, коллоидные растворы, взвеси твердых или жидких веществ в газах. В сравнении с обычными видами топлив, при сгорании которых расходуется газообразный кислород, большинство ВВ содержит связанный кислород и выделяет тепло в результате внутримолекулярных окислительно-восстановительных реакций распада или реакции взаимодействия между составными частями взрывчатой смеси, продуктами их разложения или газификации. Вторая особенность ВВ состоит в большой скорости выделения энергии при взрыве. Выделившаяся тепловая энергия преобразуется в кинетическую энергию первоначально сильно сжатых газообразных продуктов взрыва, которые, расширяясь, способны произвести механическую работу и оказать сильное разрушающее действие в окружающей плотной среде (или на сооружение). В результате быстрого расширения газообразных продуктов взрыва в окружающей среде возникает ударная волна.

По имеющимся данным из Горной энциклопедии [2], промышленные взрывчатые вещества - бризантные взрывчатые вещества, применяемые в горном деле при вскрытии и эксплуатации месторождений, в строительстве при сооружении плотин и насыпей, прокладке авто- и железнодорожных магистралей, водных каналов, нефте- и газопроводов, особенно в труднодоступных для техники местностях, при проходке тоннелей, шахтных стволов, а также при взрывных способах обработки металлов в машиностроении и металлургии, при сейсморазведке, при тушении лесных пожаров, уплотнении грунтов, в гидромелиоративном строительстве, расчистке и выравнивании местности и для других технических нужд. При анализе источников можно выделить промышленные взрывчатые вещества, различающиеся по составу, свойствам, структуре или агрегатному состоянию (жидкие, пластичные, пенообразные, малоплотные, газообразные и др.), по параметрам детонации (в узком диапазоне или с предельно низкой или максимально высокой скоростью детонации), по критическому диаметру.

Множество научных работ сходится на том мнении, что наибольшее значение имеет классификация ПВВ по назначению и условиям безопасного применения, описанная в [3]. С этой точки зрения ПВВ, различные по физическому состоянию и составу, пригодные к применению в определённых условиях целесообразно разделить на несколько классов.

По этой классификации промышленные взрывчатые вещества подразделяют на допущенные к взрывным работам только для открытых работ (1-й класс), допущенные для открытых и подземных работ, кроме шахт, опасных по газу или пыли (2-й класс), и предохранительные взрывчатые вещества, допущенные в шахты, опасные по пыли и газу (3-7-й классы).

Промышленные взрывчатые вещества 1-го класса не имеют ограничений, кроме общих требований по безопасности обращения. Промышленные взрывчатые вещества 2-го класса не должны выделять при взрыве токсичных газов больше допущенной нормы. Этот показатель регулируется кислородным балансом промышленных взрывчатых веществ и технологией изготовления. Чем ближе баланс к нулевому, тем меньше в продуктах взрыва ядовитых газов. Предохранительные промышленные взрывчатые вещества разбиты на классы по степени предохранительности (чем выше класс, тем выше степень предохранительности). В соответствии с этой классификацией и с учётом обводнённости забоев и крепости горных пород Межведомственная комиссия по взрывному делу периодически публикует Перечень рекомендуемых промышленных взрывчатых веществ, допущенных Ростехнадзором к применению. В других странах принято от 3 до 5 классов, но принципы классификации примерно те же.

В соответствии с вышеуказанной классификацией учёный Дубнов Л.В. [1] приводит свойства промышленных взрывчатых веществ, относительно которых мы сравниваем более современный вид ПВВ - эмульсионные ВВ в таблице 1, 2.

Из нижеприведённых таблиц следует, что недавно появился новый класс веществ (эмульсионные промышленные взрывчатые вещества, ЭмПВВ), который по своим рабочим взрывчатым характеристикам (температура и теплота взрыва) следует относить к III классу промышленных предохранительных ВВ. Однако, при этом ЭмПВВ, относящиеся к водонаполненным ВВ, не содержат в своем составе тротила, гексогена, нитроэфиров и никаких добавок, что делает их наиболее взрывобезопасными.

Классы опасности и взрывчатые свойства промышленных ВВ Таблица 1

ПВВ I-II класса (для открытых взрывных работ)

Класс опасности	Название ВВ	Основные компоненты					Твзр, К	Qвзр, кДж/ кг
		АС	Горючее	Тротил	Гексоген	Al
I-II	Аммонит (скальный)	+	+	+	+	+	3530	5426
	Алюмотол	+		+		+	3450	5292
	Граммониты	+		+			3460	5308
	Аммонал	+	+	+		+	3250	4956
	Аммонит 6 ЖВ	+	+	+			2875	4326
	Игданит	+	+				2600	3800
	Гранулотол	+	+	+		+	2475	3593
							3500 ÷ 2500	5300 ÷ 3600

Предохранительные составы (для подземных взрывных работ) Таблица 2

Класс опасности	Название ВВ	Основные компоненты					Твзр, К	Qвзр, кДж/ кг
		АС	Горючее	Тротил	НЭ	Добавки (типа NaCl)
III	Аммонит АП-4 ЖВ	+		+	-	+	2460	3629
	Победит ВП-4	+		+	+	+	2600	3877
IV	Аммонит ПЖВ-20	+		+	-	+	2333	3415
	Аммонит Т-19	+		+	-	+	2330	3417
V	Угленит Э-6	+	+		+	+	1900	2680
	Угленит № 5	+	+		+	+	1076	1300
VI	Угленит № 7				-	-	1238	1575
	Угленит 12 ЦБ	+	+		+	+	1670	2300
VII	Ионит	+	+		+	+	1430	1900
							2600 ÷ 1400	3900 ÷ 1900

Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества

	Порэмит	+	+				 1800	 3800
	Гранэмит	гранул.	+				 1875	 3500

После эпохи динамита, взрывчатых веществ на основе нитроглицерина, АС-ДТ, наступило время новых открытий в области ПВВ - появление водонаполненных систем.

Водонаполненные ВВ (ВВВ) - однородные смеси представляющие собой загущенный водный раствор аммиачной селитры или смесей аммиачной и натриевой (кальциевой) селитр. Смеси нитратов натрия и аммония образуют более концентрированные водные растворы и обеспечивают меньшую температуру замерзания, чем растворы этих солей, взятые по отдельности. Водный гель заполняет промежутки между частицами ВВ, в результате чего водосодержащие ВВ выгодно отличаются от порошкообразных повышенной плотностью и лучшими взрывчатыми характеристиками. Также они обладают пластичностью или текучестью, пригодны для подачи по шлангу и к механическому заряжанию с помощью специальных машин. Однако, при определенных условиях, вода может флегматизировать ВВ, поэтому состав комбинируют таким образом, чтобы соотношение между взрывчатыми характеристиками и механическими были оптимальными. Обычно содержание воды не превышает 20-25 % [4].

Найдено несколько разделений ВВВ по функциональным признакам. По способу транспортирования ВВВ подразделяют на бестарные, или льющиеся, и патронированные.

По виду эмульсии существуют 2 типа водонаполненных ВВ: «масло в воде» и «вода в масле». Составы типа «масло в воде» (прямая эмульсия) по составу и свойствам можно отнести к гелеобразным ВВ ,они тоже содержат загуститель и структурирующий агент, однако горючим компонентом является эмульсия жидкого топлива в водном растворе солей-окислителей. Составы типа «вода в масле» (обратная эмульсия), называемые эмулитами представляют собой эмульсию высококонцентрированного (пересыщенного) водного раствора солей окислителя в углеводородном горючем. Обратные эмульсии обладают лучшей водостойкостью чем прямые эмульсии, т.к. микрокапли раствора окислителя окружены тонкой водонепроницаемой пленкой углеводородного горючего. Эта пленка также в определенной мере препятствует кристаллизации нитратов, что увеличивает жизнеспособность эмульсии и позволяет использовать пересыщенные растворы и эвтектические смеси.