книги из ГПНТБ / Кутузов, Б. Н. Взрывные работы учебник

собности для аммонита № 6ЖВ) на полученное при взрыве значение расширения V, см3, т. е.

„360

При расчете зарядов коэффициент относительной работоспо­ собности служит для перерасчета расчетного удельного расхода ВВ

с размером ребра 200 мм. Дробящее действие ВВ характеризуется выходом мелких кусков (фракции мельче 7 мм) на 1 кг массы блока.

Рис. 53. Определение работоспособности:

90

Определение работоспособности на баллистической мортире. Бал­ листическая мортира представляет собой массивный цилиндр (рис. 53), подвешенный на тягах в виде маятника. В корпусе имеется взрывная камера, в которой подрывается заряд (обычно массой 10 г), и расширительная камера, в которой помещается массивный пор­ шень-снаряд. При взрыве поршень-снаряд выталкивается из мортиры, а сама мортира отклоняется на некоторый угол, который фикси­ руется специальным устройством.

По углу отклонения оценивается эффективность ВВ. Взяв за стандарт отклонение мортиры взрывом заряда тротила 10 г, можно найти эквивалентный заряд другого ВВ, вызывающего такое же

§ 22. Расчетно-экспериментальные характеристики взрывчатых веществ

Рассмотренные выше характеристики дают относительную оценку эффективности ВВ, не выраженную в размерностях энергии, объема газов, температуры, давления. Это затрудняет использование этих характеристик при количественной оценке эффективности ВВ. Поэтому в дополнение к вышеприведенным применяются характе­ ристики теплоты и работы продуктов взрыва, температуры, объема и давления газов взрыва, определяемые расчетным или эксперимен­ тальным методом. Эти величины характеризуют параметры идеали­ зированного процесса взрыва и не учитывают коэффициента полез­ ного использования энергии. Тем не менее они дают вполне объек­ тивную характеристику энергетического эффекта взрыва и могут быть использованы на практике.

Теплота взрыва является одной из основных характеристик с точки зрения оценки эффективности ВВ при разрушении пород. Зная затраты энергии на разрушение единицы объема породы и энергию, выделяемую при взрыве единицей массы ВВ, можно коли­ чественно оценить эффективность данного ВВ.

В последнее время получает распространение понятие объемная концентрация энергии ВВ, характеризующая количество энергии в единице объема ВВ и определяемая произведением удельной энергии ВВ на его плотность. Эта величина дает более объективную энергетическую оценку ВВ, плотность которых существенно отли­ чается от единицы, что хорошо видно из данных, приведенных в табл. 17. Для ВВ, плотность которых близка к единице, эта вели­ чина дает одинаковый результат с расчетами, проведенными по теплоте взрыва.

Теплота взрыва определяется теоретически или экспериментально.

91

Т а б л и ц а 17

Энергетические переводные коэффициенты для некоторых промышленных ВВ

Вычисление теплоты взрыва ведется на основе закона Гесса, согласно которому тепловой эффект химического превращения си­ стемы зависит только от начального и конечного ее состояний и не зависит от промежуточных состояний, т. е.

Индексы 1, 2, 3 обозначают соответственно начальное, проме­ жуточное и конечное состояния системы.

Теплота взрыва может быть рассчитана, если известна теплота образования ВВ QTl из элементов и уравнение реакции взрыва.

92

•специальные таблицы теплоты образования веществ при постоян­ ном объеме (см. табл. 13).

Для определения теплоты взрыва 1 кг ВВ пользуются формулой

дуктов взрыва.

В качестве примера приведем расчет температуры взрыва тэна, реакция взрывчатого разложения которого

C(CH20N 02)4 = ЗС02 + 2СО+ 4Н20 + 2N2.

Как следует из приведенных выше рассуждений, теплота взрыва будет

<?тг = 3(?С0, + 2@С0 + 4@нгО — Q хэна•

Для экспериментального определения теплоты взрыва приме­ няется калориметр (рис. 54) с бомбой 5 л. Калориметрическая бомба, показанная на рис. 54, рассчитана на давление 500 кгс/см2 при 100° С и позволяет подрывать заряды в массивной оболочке. В бомбе можно определить теплоту взрыва, объем газов и их состав. В бомбах малого размера можно испытывать заряды массой 1—2 г, которые воспла­ меняют раскаленной с помощью электрического тока проволочкой. Такие бомбы пригодны для испытания инициирующих ВВ. Для испытания аммонитов и тротила применяют бомбы большого раз­ мера, где взрывают заряд массой 50—100 г электродетонатором. Заряд ВВ иногда окружают свинцовой оболочкой, благодаря кото­ рой детонация происходит более полно в условиях, близких к прак­ тическим условиям применения ВВ.

93

Теплота взрыва некоторых ВВ приведена в табл. 17. Определение температуры взрыва. Температура взрыва — это

максимальная температура, до которой нагреваются продукты взрыва. Из-за сложности опытного определения по спектру светового излучения температура взрыва обычно определяется расчетным методом. При этом процесс взрыва принимается адиабатическим. В действительности имеют место потери тепла на нагревание окру­ жающей среды и некоторое расширение газов. Однако время реакции для промышленных ВВ настолько мало, что этими факторами можно пренебречь.

Температура газов взрыва вычисляется по формуле

формулам их почленно складывают для определения суммарных величин а и Ъ.

В качестве примера определим температуру взрыва тротила, уравнение взрывчатого превращения которого

2С6Н3 (N02)3 СНз = 5Н20 + 7СО + 7С + 3N2.

Теплота взрыва тротила 223,6 ккал/гмоль.

95

Теплоемкости продуктов взрыва соответственно равны: для СО и ЛТ2

су = 5 (4,8 + 0,00045^) = 24,0 + 0,0023^, кал/моль • ѲС;

для Н20

сѵ = 2,5 (4,0 + 0,00215£) = 10,0 + 0,0054с кал/моль • ЭС;

для С

сѵ = 3,5-6,4 = 22,4 кал/моль»*С.

Сложив почленно значения полученных величин, получим общую теплоемкость газовой смеси:

2 сѵ = 56,4 + 0,0077С

т. е. а = 56,4; Ъ= 0,0077.

Подставив найденные значения а и b в формулу (ІѴ.14), получим величину температуры газов при взрыве

Определение объема газов при взрыве. Объем газов при взрыве определяется по реакции взрывчатого разложения ВВ на основе закона Авогадро, согласно которому объем, занимаемый грамммолекулой различных газов при температуре 0° С и давлении 760 мм, равен 22,42 л. Для определения объема газов, образующихся при взрыве 1 кг ВВ, пользуются формулой

деляется как сумма объемов газов, образуемых отдельными компо­ нентами смеси.

В качестве примера определим объем газообразных продуктов, образованный при взрыве аммонита № 6ЖВ, разложение которого протекает по уравнению

С7Н5 (N02)3 + 10,5NH4NO3 — ►7С02 + 23,5Н20 + 12N2;

вают некоторое количество ВВ (обычно до 100 г) в калориметриче­ ской бомбе. Объем охлажденных до комнатной температуры газо­ образных продуктов измеряют газомером.

96

Определение давления газов при взрыве. Возникающее при взрыве давление газов в зарядной камере может быть определено исходя из газоврго уравнения Клайперона:

где р — давление газов при взрыве, кгс/см2;

V— объем зарядной камеры, л;

ро — атмосферное давление при 0° С и давлении 760 мм рт. ст,

равное 1,033 кгс/см2;

Ѵ0 •— объем газов при взрыве 1 кг ВВ при t — 0° и давлении

760мм рт. ст.;

Т— абсолютная температура газов при взрыве.

Для идеальных газов давление определяется из выражения

Поскольку при взрыве давление достигает чрезвычайно высо­ ких значений, то необходимо учитывать собственный объем молекул (коволюм — а) газообразных продуктов взрыва. Кроме того, при взрыве некоторых ВВ в продуктах взрыва могут содержаться твер­ дые остатки, которые можно учесть коэффициентом ß. С учетом этого фактический объем для размещения газов в зарядной камере будет равен

Разделив числитель и знаменатель на объем зарядной камеры V, получим окончательно

Свойства ВВ могут изменяться в процессе транспортирования и хранения. Поэтому при поступлении на склад и в процессе хранения все ВВ периодически должны испытываться для определения их пригодности к дальнейшему хранению и безопасному использованию для взрывных работ.

При поступлении ВВ на базисные склады производится весь комплекс испытаний, предусмотренный «Едиными правилами безо­

І Ж Ш Ш Ш Ш Щ Ш

Рис. 55. Схема испытаний на передачу детонации

Испытания ВВ производят взрывники или лаборанты под руко­ водством заведующего складом в следующие сроки: ВВ, не содержа­ щих жидких нитроэфиров, — в конце гарантийного срока и каждые три месяца после его истечения; ВВ, содержащих жидкие нитро­ эфиры, — в конце гарантийного срока и через каждый месяц после его истечения. Если возникает сомнение в доброкачественности ВВ, то их испытывают независимо от сроков хранения.

Испытания проводят на территории склада на специально отве­ денных площадках.

В случае обнаружения дефектов при осмотре или испытаниях вся партия ВВ бракуется и составляется акт, который направляется заводу-изготовителю и Госгортехнадзору. Возможность дальнейшего

98

использования забракованных ВВ на взрывных работах опреде­ ляется специальной комиссией с участием представителей заводаизготовителя.

Аммиачно-селитренные ВВ и тротил подвергаются следующим испытаниям.

Н а р у ж н ы й о с м о т р т а р ы , при котором устанавли­ вается наличие внешних повреждений на ящиках или мешках, про­ веряется обвязка и пломбировка тары, отсутствие следов подмокания. Такому осмотру подвергаются все ВВ, поступающие на склад в упа­ ковке. Ящики с дефектами отбирают в отдельную партию, составляют акт, а затем проверяют внутреннюю упаковку. При целой внутрен­ ней упаковке испытания проводят по обычной методике. При нару­

и все патроны осматривают. На патронах должен стоять штамп с указанием типа ВВ, массы патрона, даты изготовления, марки завода и номера ящика. На патронах не должно быть следов под­ мокания или увлажнения. Торцы патронов должны быть аккуратно заделаны, чтобы исключить высыпание из них ВВ или затекание влагоизолирующего состава внутрь патрона. Недопустимо, чтобы в торцах патронов были углубления более 7 мм. При осмотре патронов нитроэфировых ВВ не должно быть следов жидкости на патронах и ящиках. При разворачивании бумажной оболочки патрона на ее внутренней стороне также не должно быть следов жидкости. Допу­ скается только наличие блестящей полоски на внутреннем крае бумажной оболочки патрона шириной не более 6 мм.

И с п ы т а н и е н а п е р е д а ч у д е т о н а ц и и , при котором проверяется соответствие паспортным данным чувствитель­ ности ВВ к взрыву другого заряда. Для этого на плотном грунте

по наличию углублений в грунте, отсутствию остатков бумаги и ВВ. ВВ считается выдержавшим испытания, если при двух взрывах отказов не происходит.

В случае отказа число опытов удваивается. Если при этом будут снова отказы, партия ВВ бракуется. ВВ, поступившие на склад в мешках, не испытываются на передачу детонации, однако если возникает такая необходимость, то из них изготовляют патроны диаметром 31 ± 1 мм, массой по 200 г с плотностью около 1 г/см3 и затем проводят испытания. Испытание на передачу детонации водоустойчивых ВВ проводят после выдержки патронов в воде на глубине 1 м от нижнего торца в вертикальном положении в течение 1 ч. Патроны помещают в специальные футляры с отверстиями. При испытании к нижнему концу активного заряда должен обращаться верхний конец пассивного заряда. Далее испытания проводят по обычной методике.