книги из ГПНТБ / Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие

скорость детонации 7,4 км/с, работоспособность в свинцовой бомбе 600 см3 .

Физиологическое (токсическое) действие нитрогликоля аналогично действию нитроглицерина, однако иммунитета у человека не выра­

является основным компонентом большинства промышленных ВВ . Выпускается в виде гранул, чешуек или кристаллов. Это белый кристаллический порошок удельным весом в зависимости от формы

При изменении влажности воздуха аммиачная селитра слежи­ вается, превращаясь в камнеобразную массу. Этого недостатка нет у гранулированной селитры. Аммиачная селитра может переходить из одной кристаллической модификации в другую при охлаждении или нагревании до —16, +32, +85 и +125° С. При этом слеживаемость селитры резко увеличивается. Насыпная плотность аммиачной селитры 0,86—0,97 г/см3 .

Аммиачная селитра хорошо растворяется в воде, обладает высо­ кой гигроскопичностью. Растворение происходит со значительным поглощением тепла: при растворении 6 частей селитры в 10 частях воды температура последней понижается на 27° С. Взрывчатое раз­ ложение селитры сопровождается выделением тепла и избыточного кислорода

2NH 4 N0 3 — • 2N2 + 0 2 + 4 Н 2 0 .

Сухая тонко измельченная селитра при плотности 0,9 г/см3 устойчиво детонирует в открытых зарядах диаметром 100 мм. Че­ шуйчатая селитра влажностью около 1% детонирует неустойчиво даже в заряде диаметром 300 мм.

Теплота взрыва селитры 335 ккал/кг, кислородный баланс поло­ жительный: один грамм аммиачной селитры при разложении выде­ ляет 0,2 г кислорода.

Примеси органических веществ даже в небольших количествах значительно повышают детонационную способность и энергию взрыва аммиачной селитры. Парафин и подобные ему вещества, являющиеся флегматизаторами для ВВ, имеющих обычно отрицательный или нулевой кислородный баланс, по отношению к аммиачной селитре в небольших количествах является сенсибилизатором, так как, участвуя в реакции и повышая энергию взрыва, они повышают и восприимчивость селитры к детонации.

зерногранулита числитель дроби обозначает процент содержания селитры, знаменатель — процент содержания тротила (табл. 10). Так, зерногранулит 79/21 содержит 79% аммиачной селитры и 21% тротила. У зерногранулитов с индексом В (30/70-В) гранулы се­ литры покрыты пленкой тротила, что делает его более водоустой­ чивым.

Отличительные особенности зерногранулитов — хорошая сыпу­ честь, пониженная чувствительность к механическим воздействиям,

аммиачной селитры марки Ж В (88—89%), алюминиевой пудры (8— 10%) и минерального масла (2—3%) и предназначены для механи­ зированного заряжания в подземных условиях. Алюминиевая пудра обеспечивает динамонам большую работоспособность, масло пре­ пятствует образованию пыли при заряжании. В динамоны можно вводить и другие невзрывчатые горючие добавки: древесную муку, жмых, лигнин, сосновую кору, соляровое масло и др.

Плотность динамонов 0,8—1,1 г/см3 . Все динамоны имеют срав­ нительно низкую критическую плотность (1—1,1 г/см3 ), что является их существенным недостатком.

В обращении динамоны относительно безопасны: по чувствитель­ ности к удару, лучу огня огнепроводного шнура и трению -они не отличаются от аммонитов, но имеют повышенную сле­ живаемость.

Гранулиты предназначены для заряжания сухих скважин на карь- •ерах. Омасленные гранулы селитры диаметром 1—3 мм в гранулитах •опудрены тонкодисперсными горючими компонентами: алюминиевой пудрой в гранулите АС-4 (4%) или древесной мукой в гранулите С (3,5%). Во избежание растрескивания гранул аммиачную селитру перед изготовлением гранулита не подсушивают, поэтому влажность гранулитов может быть довольно высокой (при изготовлении до 1,5%, а при применении — до 5%).

По взрывчатым свойствам гранулит С сходен с игданитом, а гранулит АС — с аммонитом № 6 (см. табл. 10). Гранулиты малочув­ ствительны к механическим воздействиям, даже в измельченном -состоянии они менее чувствительны, чем аммониты.

Для применения на подземных работах выпускается гранулит АС-8 (см. табл. 10), отличающийся от гранулита АС-4 более жесткими допусками по содержанию компонентов и влаги и увеличенным содержанием алюминиевой пудры (8%).

Игданиты разработаны Институтом горного дела им. А. А. Скочинского (ИГД), откуда и получили свое название. Игданит готовится на месте его применения смешиванием гранулированной аммиачной

селитры с соляровым маслом или дизельным топливом вручную,, в зарядных машинах или на стационарных узлах приготовления ВВ. Ручное приготовление игданита не обеспечивает точной дозировки, тщательности смешивания компонентов и достижения расчетных характеристик ВВ.

Игданит отличается низкой чувствительностью к иницииру­ ющему импульсу, и для возбуждения его детонации требуется при­ менение промежуточных детонаторов. Важным достоинством игда­ нита является его более низкая стоимость по сравнению с ВВ заводского изготовления.

Недостатки игданитов: нестабильность взрывчатых характери­ стик ВВ; ухудшение качества ВВ при неблагоприятных метеороло­ гических условиях (дождь, ветер, мороз); низкое качество дробления вязких крупноблочных пород особенно в нижней части уступа при завышенных с. п. п.

Перспективы более широкого применения игданита на открытых работах неразрывно связаны с повышением качества выпускаемой заводами химической промышленности аммиачной селитры и с меха­ низацией приготовления игданита.

В последние годы игданит все шире применяют в рудных шахтах при механизированном заряжании шпуров, что позволяет получать высокую плотность заряжания (до 1,2 г/см3 ) и устойчивую детонациюзарядов небольшого диаметра (42—46 мм).

Водонаполненные ВВ. Для устранения вымывания аммиачной селитры по мере прохождения ВВ через столб воды высотой 5—10 м, увеличения водоустойчивости смесей аммиачной селитры с тротилом и повышения плотности ВВ до 1,4 г/см3 в их состав вводят загусти­ тель и до 15% воды. Раствор селитры благодаря загустителю при­ обретает желеобразную консистенцию и ВВ становится вязким и малоподвижным. В качестве загустителей могут быть использованы крахмал, декстрин, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ),. гуаргам и другие вещества.

Различают следующие типы водонаполненных ВВ: акватолы,. горячельющиеся ВВ (ифзаниты) и акваниты.

Акватолы. В настоящее время к постоянному применению до­ пущен акватол 65/35, в состав которого входят 65—69% гранулиро­ ванной аммиачной селитры, 27—30% тротила и 0,5—3,5% карбо­

вязкую подвижную массу, текучесть которой быстро увеличивается при возрастании температуры. Взрывчатые характеристики акватола приведены в табл. 10.

Эффективность применения акватолов обусловливается их боль­ шой плотностью, возможностью механизации заряжания и относи­ тельно низкой стоимостью.

Для возбуждения детонации акватола требуется промежуточный детонатор из тротиловых шашек или патронов скального аммонита.

растворосмесителями с моторами во взрывобезопасном исполнении, или в передвижных зарядных установках, с помощью которых акватол смешивают с водой и заряжают скважины. При наполнении акватола водой вследствие поглощения тепла при растворении се­

обладают малой водоустойчивостью и могут быть применены в мало-

АН СССР, называют акватолы, которые изготовляют по технологии горячего смешивания. Научной основой создания этих ВВ в нашей стране явились исследования Г. П. Демидюка, Л . В. Дуб­ нова, А. Н. Ханукаева и других ученых. Ифзаниты изготовляют путем водонаполнения гранулотола горячим пересыщенным рас­ твором аммиачной селитры, загущенной карбоксиметилцеллюлозой при концентрации аммиачной селитры 84—85%, температуре 75— 80° С, плотности раствора 1,39 г/см3 . Раствор изготовляют в ста­ ционарной установке, смешивают с гранулотолом в зарядной ма­ шине, которая по шлангу подает взрывчатую смесь на дно скважины {под столб воды). Охлаждаясь в скважине, взрывчатая смесь затверде­ вает при плотности 1,4—1,6 г/см3 .

Акваниты в отличие от акватола не обладают явно выраженной текучестью и могут быть снаряжены в бумажные или полиэтилено­ вые патроны. Содержание воды в составе акванитов не превышает 4—10%, плотность акванитов 1,5—1,6 г/см- '. При хранении аква­ ниты твердеют, при охлаждении — густеют, при температуре —15° С становятся твердыми, а при температуре более 20° С сильно раз­ жижаются. Водонаполненные ВВ являются новыми и еще недо­ статочно исследованными ВВ, поэтому вопрос о перспективности их применения требует дальнейшего изучения.

§ 15. Нитроэфировые ВВ

В группу нитроэфировых ВВ входят д и н а м и т ы , предста­ вляющие собой желатинообразные ВВ с большим содержанием нитроэфиров, д е т о н и т ы — низкопроцентные нитроэфировые ВВ, имеющие порошкообразную структуру и содержащие 6—15% нитроэфиров, а также полупластичные нитроэфировые ВВ, содер­ жащие от 15 до 30% жидких нитроэфиров. Для понижения темпе­ ратуры замерзания в состав этих ВВ помимо нитроглицерина вводят нитрогликоль и нитродигликоль. Желатинирование нитроэфиров производится растворением в них коллодионного хлопка или низко­ азотного пироксилина.

В настоящее время в СССР в ограниченном количестве выпускают 62%-ный труднозамерзающий динамит с температурой замерзания —20° С. Это многокомпонентное ВВ, в котором объединены взрыв­ чатый желатин — раствор коллоидионного хлопка (3,5%) в нитроэфирах (62%) и динамон — смесь селитры (32%) с древесной мукой (2,5%). В начальный период приготовления динамитов для умень­ шения чувствительности в их состав вводили инертный заполни­ тель (кизельгур), в дальнейшем замененный на активный. Древесная мука выполняет также функцию разрыхлителя. Для повышения химической стойкости с целью поглощения остатков сильных кислот в состав динамитов вводят мел или соду.

Достоинства динамита: высокая плотность (1,4—1,5 г/см3 ), пла­ стичность, абсолютная водоустойчивость, высокая теплота взрыва (1270 ккал/кг) и работоспособность (400 см3 ), что обеспечивает полу­ чение высокой объемной концентрации энергии.

Динамит токсичен, при работе с ним у работающих возникают головные боли. При постоянном обращении с динамитом вырабаты­ вается иммунитет, головные боли прекращаются.

Чувствительность динамитов и восприимчивость к детонации не стабильны. При охлаждении динамиты иногда становятся невос­ приимчивы к обычным капсюлям-детонаторам, а чувствительность к механическим воздействиям увеличивается. Незначительное изги­ бание патрона полузамерзшего динамита может привести к взрыву. Единые правила безопасности запрещают применение полузамерзших патронов нитроэфировых ВВ .

Критический диаметр 62%-ного динамита равен 20 мм. При не­ достаточно мощном импульсе или в зарядах диаметром, близким к критическому, динамит иногда детонирует со скоростью 1300— 2300 м/с, а в зарядах диаметром 45 мм тот же динамит детонирует со скоростью 5300—6500 м/с.

вследствие их токсичности необходимо соблюдать осторожность, чтобы ВВ не касалось кожи и не распылялось в воздухе.

С увеличением содержания нитроэфиров в составе ВВ чувстви­ тельность детонитов к механическим воздействиям возрастает. Кри­ тический диаметр детонитов 8—10 мм, поэтому их выпускают в па­ тронах уменьшенного (28 мм) диаметра.

Эффективность применения детонитов увеличивается с умень­ шением диаметра шпуров и с увеличением крепости взрываемых пород свыше 12.

§16. Пороха и оксиликвиты

Внекоторых случаях для взрывных работ на карьерах приме" няют бездымные пороха. Бездымные пороха, как правило, не спо­ собны детонировать от промышленных детонаторов и для их взры­ вания требуется промежуточный детонатор.

собность порохов 370—380 см3 , бризантность 14 мм; плотность 1,5—

Вопрос о необходимом промежуточном детонаторе для взрыва заряда пороха в каждом конкретном случае решается опытным путем.

Дымный порох обычно содержит 75% калиевой селитры, 15%

1 г/см3 . Дымный порох чрезвычайно чувствителен к действию пла­ мени, искр и к трению. В шпурах или скважинах дымный порох сгорает со скоростью около 400 м/с. В настоящее время его приме­ няют при добыче штучного камня и для изготовления огнепроводного шнура.

Оксиликвиты изготовляют путем пропитки патронов из измель­ ченных углеродистых материалов типа древесного угля и сажи или целлюлозных поглотителей (мха-сфагнума, торфа и т. п.) жидким кислородом или смесью его с 15—30% жидкого азота.

Время с момента извлечения насыщенного кислородом патрона из термоса до момента, когда он начинает терять способность к дето­

кислорода достаточно для окисления С до С 0 2 и Н до Н 2 0 ) 1600— 2300 ккал/кг. Скорость детонации оксиликвитов 2—4 км/с, работо-

способность 250—600 см3 , бризантность 16—20 мм. Оксиликвиты легко воспламеняются, что почти всегда приводит к взрыву.

В настоящее время оксиликвиты не применяются, однако имеются проекты их применения для бурения скважин.

§ 17. Анализ и перспективы развития ассортимента промышленных ВВ

Условия ведения взрывных работ на карьерах и при подземной разработке месторождений полезных ископаемых определяют требо­ вания, которым должны отвечать ВВ, применяемые в этих условиях, а также перспективные направления в разработке их рецептур для различных условий.

Цены на промышленные ВВ заводского изготовления приве­ дены в табл. 11.

На открытых горных работах в настоящее время основной объем породы отбивают зарядами, размещаемыми в вертикальных и на­ клонных скважинах диаметром 100—300 мм.

К ВВ, применяемым на карьерах, предъявляются ряд требо­ ваний.

1. ВВ могут иметь критический диаметр >> 100 мм, т. е. пони­ женную детонационную способность в зарядах малого диаметра (грубодисперсные гранулированные ВВ с широкой зоной химиче­ ской реакции). ВВ с такой характеристикой обеспечивают более равномерное дробление породы.

2. При взрывных работах на карьерах возможно использование ВВ, не имеющих нулевой кислородный баланс. Однако при при­ менении ВВ с отрицательным кислородным балансом, особенно при имеющейся тенденции увеличения масштабов взрывов и интен­ сивном углублении карьеров, удаление вредных газов из зоны карь­ ера осложняется. Кроме того, ядовитые газы в течение 100 ч могут находиться в развале взорванной породы, проникать по трещинам в подземные выработки и вызывать отравление работающих там людей. Поэтому применение таких ВВ должно быть четко рег­ ламентировано.

3. Большие объемы взрывов требуют одновременного заряжания большого количества скважин. Поэтому ВВ должны обладать хоро­ шей сыпучестью, минимальной слеживаемостью при хранении, минимальным пылением при пересыпке и быть малочувствительными к механическим воздействиям с тем, чтобы работы по заряжанию скважин могли выполняться зарядными агрегатами.

4. При больших значениях л. н. с. и диаметров заряда основное влияние на интенсивность дробления пород при взрыве оказывает трещиноватость пород. Мощность ВВ при этом имеет меньшее зна­ чение, чем при отбойке шпурами и скважинами малого диаметра (70—100 мм), поэтому основная масса ВВ может иметь относительно невысокую теплоту взрыва (до 1000 ккал/кг). Такие ВВ обеспечи­ вают в большинстве случаев хорошее дробление породы при отно­ сительно невысокой их стоимости.