Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ПромВВ

.pdf
Скачиваний:
137
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
645.84 Кб
Скачать

при взрывании крепких пород и показали высокую эффектив- ность.

Карбатолы - горячельющиеся наполненные ВВ, отверде- вающие после загрузки их в скважину. Они изготавляются сме- шением низкоплавкой эвтектической смеси аммиачной селитры и карбамида с тротилом. Преимуществом карбатолов перед дру- гими наполненными ВВ является их высокая плотность. Карба- толы выпускаются двух марок: обычный карбатол T-15 и метал- лизованный ГЛ-10 В, включающий в состав небольшое количе- ство алюминия. Обводненные скважины заряжают закачивани- ем смеси под столб воды. В таких условиях затвердевшие заря- ды карбатолов могут находиться в скважине с непроточной во- дой 20-30 сут. Промышленные испытания показали целесооб- разность применения карбатолов для взрывания крепких и весь- ма крепких пород.

8.2. Эмульсионные взрывчатые вещества

Эмульсионные ВВ (ЭВВ, эмулиты) имеют неоспоримые преимущества по экологии и безопасности получения и приме- нения по сравнению со всеми другими, применяемыми в России, типами взрывчатых веществ. В производстве полностью исклю- чаются выбросы вредных веществ в атмосферу и водоемы, при взрыве выделяется в 10-15 раз меньше ядовитых газов, что, кро- ме экологии, сокращает время проветривания карьеров. Отлич- ная водоустойчивость снижает до минимума загрязнение грун- товых вод и почвы при выдержке заряда ПВВ до взрыва, а пол- ная механизация заряжания исключает пыление и контакт чело- века с вредными химическими веществами. Применение эмуль- сионных ПВВ дает возможность изготавливать различные со- ставы с широким диапазоном физико-химических и взрывчатых свойств на едином аппаратурном оформлении непосредственно на горных предприятиях и получать взрывчатые составы в про- цессе заряжания скважин из невзрывчатых компонентов.

61

ВВ этого типа являются перспективными в создании про- мышленных ВВ. По ряду причин ЭВВ имеют большие перспек- тивы применения. Разработка их в нашей стране началась в 1975 г. Эмульсионные ВВ представляют разновидность простей- ших АСВВ. Их особенность состоит в том, что в отличие от сме- сей АС-ДТ, в которых ДТ или другое низковязкое горючее по- крывает гранулы АС и частично впитывается внутрь гранул. В ЭВВ жидкое горючее покрывает тонкой пленкой капли насыщен- ного раствора АС (иногда смешанных растворов АС и натриевой селитры), образуя так называемую, обратную эмульсию «вода в масле». Процесс эмульгирования осуществляется в смесителях с быстро вращающейся мешалкой в присутствии эмульгаторов.

Эмульсии ПВВ относятся к высококонцентрированным дисперсным системам, где массовая доля внутренней фазы рас- твора окислителей более 90%. Вследствие этого размер масля- ной прослойки между каплями окислителя будет менее 0,1 мкм.

Полученная матричная эмульсия с высокой плотностью переводится в детонационно-способное состояние введением сенсибилизаторов в виде микросфер, пористых материалов или газовых пузырьков. «Очаговый механизм» возбуждения детона- ции у ЭВВ не вызывает сомнения, но сам процесс взрывчатого превращения имеет несколько гипотез. Заслуживает внимания характер влияния компонентного состава на детонационные ха- рактеристики, имеющие граничные и оптимальные условия по содержанию окислителя, горючего и воды.

Основой всех составов является матричная эмульсия, кото- рая образуется путем смешения в специальных аппаратах окис- лительного раствора и горючей жидкой фазы, где внешнюю фа- зу образуют различные нефтепродукты. Схематично процесс получения и компоновки эмульсионного промышленного взрывчатого вещества приведен на рис.10.

Такие смеси в отличие от смесей АС-ДТ обладают высокой водоустойчивостью и физически стабильны. Для повышения де- тонационной способности, как и в акваналы, вводят газовые пу- зырьки в виде, например, микросфер из полимерного материала

62

или стекла, добавлением порофоры или иным образом. Это по- вышает чувствительность к импульсу, они возбуждаются от кап- сюля-детонатора и имеют сравнительно малые критические диа- метры. В эмулитах достигается высокая поверхность контакта между окислителем (раствор АС) и горючим (нефтемасло).

Рис.10. Схема получения эмульсионных ПВВ

По плотности ЭВВ несколько уступают взрывчатым сус- пензиям типа акватолов, но больше, чем у гранулированных ВВ и патронированных аммонитов. В зависимости от содержания жидкие фазы могут обладать как текучими, так и пластическими свойствами. Для повышения энергетических показателей в со- став ЭВВ вводится Аl-порошок. Технология эмульсионных ве- ществ имеет принципиальное отличие от технологии получения порошкообразных, гранулированных ВВ. Если в их производст- ве в основе лежат физико-химические процессы (измельчение, сушка, смешивание компонентов, укупорка), то производство эмульсионных ВВ, состоящих из высококонцентрированного водного раствора АС и жидкого нефтепродукта (ДТ, мазут), ба- зируется на гидромеханических процессах. Раствор АС, нагре- тый до 60-90°С, диспергируется в нефтепродукте за счет интен- сивного перемешивания. В образовавшуюся смесь для стабили- зации добавляют эмульгатор, и масса приобретает свойства ус- тойчивой эмульсии, в которой каждая капля (глобула) раствора АС покрыта тонкой пленкой нефтепродукта (эмульсия «вода в

63

масле»). Готовятся эмулиты непосредственно в местах потреб- ления на специальных установках, смонтированных на автома- шинах (но есть и заводское производство). Водоэмульсионные ПВВ обычно содержат 94-95% дисперсной фазы (раствор АС в воде) и 5-6% дисперсионной среды (горючее и эмульгатор). Эмульсионные ВВ с каждым годом приобретают все большие масштабы применения в горнодобывающей промышленности. Представителями этого типа ВВ являются порэмиты и гранэми- ты различных марок. Порэмит П-10А, например, представляет смесь, содержащую, %: 43 АС, 16 нитрата кальция, 11 воды, 10 Аl, 5 нефтепродукта (индустриальное масло+петролатум), 3 эмульгатора и 5 микросфер стеклянных. Применяется в сухих и обводненных скважинах. Изготавливается в заводских услови- ях. Кислородный баланс (КБ) равен 15, теплота взрыва Qв - 4800-5000 кДж/кг, тротиловый эквивалент по Qв - 1,17. Порэми- ты марок 1А, 5А соответственно имеют в составах 1 и 5% Аl. По физической структуре порэмиты - пластичные вещества. Гранэ- миты, например, гранэмит И-50, представляет смесь гранулита - игданита - 50% и эмульсии порэмита 50% , которая готовится на месте потребления. КБ равен 0,4%, Qв - 3500 кДж/кг, тротило- вый эквивалент 0,84, D = 4,2-5 км/с, dкр 80-90 мм в стальной трубе, объем газообразных продуктов взрыва Vo = 950 л/кг, чув- ствительность к удару по стандартной пробе равна 4%. В про- мышленности используются также марки эмулитов: эмульсоли- ты, эмулограны (Э-30 состоит из 30% порэмита и 70% гранулита АСМ, соответственно Э-50 - это состав 50/50).

8.3. Промышленные взрывчатые вещества на основе нитросоединений

Нитроглицериновые промышленные ВВ. Нитроглицерино-

выми называют все виды ПВВ, содержащие нитроглицерин или его смесь с другими нитратами многоатомных спиртов незави- симо от природы и содержания других компонентов. Нитрогли- цериновые ВВ классифицируют в основном по содержанию нитроэфиров и по консистенции ВВ. По первому признаку их

64

подразделяют на низкопроцентные (содержание нитроэфиров не более 15%), среднепроцентные (15-60%) и высокопроцентные (более 60%), а по второму признаку - на порошкообразные, по- лупластичные и пластичные, причем две последние группы на- зывают динамитами. К порошкообразным относятся составы, содержащие нитроэфиры до 15%.

Нитраты других многоатомных спиртов, например, эти- ленгликоля, диэтиленгликоля и т.п., вводятся в состав нитро- глицериновых ВВ с целью снижения температуры кристаллиза- ции нитроглицерина (10-13° С), поскольку при переходе послед- него в твердое состояние составы затвердевают, теряют пла- стичность, возрастает опасность в обращении, например, смесь нитроглицерина с нитродигликолем в соотношении 6:4 перехо- дит в твердое состояние при температуре -19,5° С.

С целью предотвращения эксудации нитроглицерина и других эфиров из состава ВВ их желатинизируют растворением нитроклетчатки, содержащей 12-12,5% азота, или коллоидным хлопком. Необходимость желатинизации определяется количе- ством нитроэфира и проводится лишь тогда, когда содержание его в составе ВВ более 5-6%.

В настоящее время применяют только порошкообразные нитроглицериновые ВВ: непредохранительные - детониты и предохранительные - углениты, победиты, серные и нефтяные аммониты. Состав, свойства и характеристики нитроглицерино- вых ВВ приведены в табл.16.

Детонит М изготовляется на труднозамерзающей смеси нитроэфиров, поэтому применяется во всех климатических рай- онах страны. Он не слеживается, водоустойчив, детонирует в сухом и увлажненном состоянии. Детонит М предназначен для трудновзрываемых весьма крепких пород в обводненных забоях, на подземных работах при взрывании шпуровыми зарядами.

Победит ВП-4 применяется для взрывания пород в шахтах, опасных по газу и пыли. Предохранительные свойства его невы-

65

сокие, что объясняется небольшим содержанием соли-инги- битора, повышенным содержанием сенсибилизатора и других активных компонентов.

66

Таблица 16 -Состав и характеристики нитроглицериновых

ВВ

 

 

 

Аммониты

Углениты

 

Детонит

Победит

 

Нефтя-

 

 

Показатели

Серный

ной

Э-6

5

 

М

ВП-4

1 ЖВ

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЖВ

 

 

Состав, %:

 

 

 

 

 

 

нитрофиры

10

9

5

9

14

10

аммиачная селитра

78

65

52

52,5

-

14

ЖВ

 

 

 

 

 

 

селитра натриевая

-

-

-

-

46,3

-

тротил

-

12

11,5

7

-

-

алюминиевая пудра

10,7

-

-

-

-

-

хлористый натрий

-

-

30

-

29

-

(калий)

 

 

 

 

 

 

хлористый аммоний

-

1,5

1,5

-

2,5

1,0

стеарат кальция

1

-

-

1,5

1

0,15

коллоидный хлопок

0,3

0,13-

-

0,13-

0,2

0,1-

(св.100%)

0,15

0,15

0,3

 

 

 

сода (св.100%)

0,2-0,3

0,1-0,3

0,2-0,3

0,2-0,3

0,1-

0,1-

0,3

0,3

 

 

 

 

 

Теплота взрыва,

5791

3867

2024

3117

2682

1299

кДж/кг

 

 

 

 

 

 

Объем газов, л/кг

832

780

878

635

560

216

Работоспособность

 

 

 

230-

130-

50-

по пробе Трауцля,

460-500

320-340

200-220

240

170

90

мл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бризантность, мм

18-22

15-18

10-12

13-14

7,5-

5-8

11

 

 

 

 

 

 

Скорость детона-

3,9-5,0

3,8-4,6

2,5-3,0

2,8-3,2

1,9-

1,7-

ции, км/с

2,2

1,9

 

 

 

 

Чувствительность к

40-60

40-60

36-44

36-56

40-

40-

удару, %

70

60

 

 

 

 

67

Серный аммонит № 1 ЖВ, благодаря специфическим пла- мегасящим свойствам, используется в серных и колчеданных шахтах, опасных из-за загорания и взрывов серной пыли и сер- нистых соединений.

Нефтяной аммонит № 3 ЖВ, в состав которого введено большое количество хлористого калия, предназначен для нефтя- ных и азокретовых шахт, опасных по парам бензина и тяжелых углеводородов. Серный и нефтяной аммониты выпускаются в небольших количествах в соответствии с их потребностью.

Углениты предназначены для работ по добыче угля и по- роды в угольных шахтах III категории, в очистных и подготови- тельных забоях с машинным врубом, в тупиковых забоях и ла- вах без вруба, при отбойке мягких углей, в забоях с суфлярным выделением газа, для создания водяных завес перед взрыванием угля и в других особо опасных условиях.

Нитросоединения и их смеси с металлами. К этому типу ПВВ относятся гранулированный тротил (гранулотол) и грану- лированная смесь тротила с алюминием (алюмотол). Данные взрывчатые вещества применяются для заряжания скважин с проточной водой или с высоким уровнем воды на открытых горных разработках, что обусловлено малой растворимостью тротила в воде и низкой химической активностью алюминия по отношению к чистой воде.

Кроме того, гранулотол и алюмотол экономически выгодно применять только в наполненных водой скважинах, так как при водонаполнении значительно повышаются их взрывчатые свой- ства, что видно из данных табл.17.

Взрывчатые характеристики алюмотола и гранулотола в во- де зависят от размеров частиц и их удельной поверхности; с уве- личением поверхности частиц снижается флегматизирующее действие воды, и взрывчатое превращение этих взрывчатых ве- ществ протекает полнее. Поэтому эти взрывчатые вещества вы- пускают в виде гранул диаметром 5 мм.

68

Таблица 17 - Физические и взрывчатые свойства грануло- тола и алюмотола

 

Гранулотол

Алюмотол

Показатели

 

водона-

 

водона-

сухой

полнен-

сухой

полнен-

 

 

 

ный

 

ный

Теплота взрыва, кДж/кг

3457-

4190

4738-

5615

3645

5279

 

 

 

Объем газов, л/кг

745

895

635

845

Работоспособность по

285-295

310-320

420-440

450-460

пробе Трауцля, мл

 

 

 

 

Плотность, г/см3

1,48-1,54

-

1,52-1,68

-

 

 

 

 

 

Бризантность в стальном

24-26

32-34

28-30

34

кольце, мм

 

 

 

 

Скорость детонации, км/с

4,5-5

5,5-6,7

4,3-4,8

5,5-6

 

 

 

 

 

ВВ для импульсной обработки металлов. В машинострои-

тельной промышленности при помощи взрыва производятся различные виды работ по обработке металлов: штамповка, ка- либровка, сварка, развальцовка, упрочнение, прессование по- рошкообразных материалов, гравировка и т.д.

Для выполнения каждого из этих видов работ нужны взрывчатые вещества с определенными характеристиками. На- пример, для упрочнения и пробивания отверстий необходимы ВВ с высокой (7-8 км/с) скоростью детонации и малым кри- тическим диаметром. В то же время для взрывной сварки метал- лов требуются ВВ со скоростью детонации от 1,5 до 4,5 км/с. Кроме этого, в отдельных случаях необходимы взрывчатые ве- щества, способные легко деформироваться и принимать нужную форму, детонировать в тонких слоях с определенной скоростью, давать необходимый взрывной импульс. В табл.18 приведены характеристики ВВ, используемых для импульсной обработки металлов.

69

Таблица 18 - Характеристики ВВ, используемых при импульсной обработке металлов

 

Пла-

Гексо-

Аква-

Аммониты

Показатели

стик

пласт-

 

 

нит-2

А-40

А-50

 

Г-75

87

 

 

 

 

 

пла-

эла-

пла-

порошкообраз-

Физическое состояние

стич-

стич-

стич-

ные

 

ные

ные

ные

 

 

 

Плотность, г/см3

1,4-1,5

1,5-1,6

1,4-

0,9-1,0

1,0-1,1

 

 

 

1,5

 

 

Теплота взрыва, кДж/кг

4609

5028

4538

2514

2041

Скорость детонации, км/с

7,0-7,6

7,0-7,6

5,5-6,0

2,0-2,5

1,7-2,0

Критический слой дето-

4-5

3-4

8-10

10-15

15-17

нации, мм

 

 

 

 

 

Бризантность, мм

21-22

23-25

18-22

10-12

8-10

Работоспособность по

330-

400-

380-

180-

130-

пробе Трауцля, мм

350

410

400

200

150

Область применения

упрочнение,

штам-

сварка

штамповка, резка

повка

 

 

 

Пластик Г-75, гексопласт-87 и акванит-2 содержат в соста- ве гексоген, благодаря чему они имеют высокую скорость дето- нации в тонком слое и способны сообщать мощный импульс ударной волны обрабатываемой поверхности. Эти ВВ имеют пластичную консистенцию и характеризуются повышенной чув- ствительностью к механическим воздействиям (чувствитель- ность к удару 40-70%). Заряды, изготовленные из ВВ, перечис- ленных в табл.18, инициируют обычными или специальными средствами взрывания, разработанными для взрывных работ в условиях применения на машиностроительных заводах.

ВВ в предохранительных оболочках. Для выполнения взрывных работ в особо опасных условиях угольных шахт (от- бойка шпуровыми зарядами мягких углей в подготовительных забоях с машинным врубом, при взрывании в печах, нишах и т.д.) разработаны патроны ПВП-1-У, ПВП-1-А и СП-1. Все они имеют однотипную конструкцию. ВВ находится в оболочке, со-

70