книги из ГПНТБ / Вовк А.А. Взрывник

переламывании кристаллика происходит взрыв), поэтому она применяется в качестве первичного инициирующего вещества при изготовлении дето­ наторов. В алюминиевые гильзы помещать гре­ мучую ртуть нельзя, так как с алюминием она образует очень опасные соединения — фульми­ наты.

Азид свинца Pb(N3)2 — мелкокристалличе­ ский порошок белого цвета, не боится влаги. В присутствии влаги и углекислоты он легко взаимодействует с медью, образуя очень чув­ ствительный азид окисной меди, поэтому детона­ торы с азидом свинца изготовляют в алюминие­ вых или картонных гильзах. Для безотказности действия в детонатор, снаряженный азидом свин­

В качестве вторичных инициирующих ВВ при изготовлении детонаторов наиболее часто при­ меняются тетрил, тэн и в меньшей степени гек­ соген.

Т е т р и л Q H 2(N02)3 N(N02)CH3 — мелко­ кристаллические ВВ бледно-желтого цвета с ра­ ботоспособностью 380 см3, бризантностью 22 мм и скоростью детонации 7200—7700 м/сек. Он не боится влаги, обладает большой восприимчи­ востью к детонации и хорошо передает ее дру­ гим ВВ.

Т э н C(GH20N 02)4 — кристаллический по­ рошок белого цвета, не боится влаги, имеет ско­ рость детонации 8200—8700 м/сек, бризантность 25—26 мм, работоспособность 500 см3. Кроме снаряжения детонаторов, применяется также для изготовления детонирующего шнура.

20

Г е к с о г е н C3HeN3 (N02)3 — кристалли­ ческий порошок белого цвета, влагоустойчив, имеет скорость детонации 8300 м/сек, работоспо­ собность 490 см3, бризантность 30 мм. При­ меняется для изготовления детонаторов, детони­ рующего шнура, некоторых сортов аммонитов и в виде сплавов и смесей с тротилом (для откры­ тых горных работ).

Предохранительные взрывчатые вещества.

В шахтах, опасных одновременно и по метану и по угольной пыли, взрывные работы представляют наибольшую опасность, так как угольная пыль в присутствии метана становится более взрыво­ опасной. По данным МакНИИ минимальная взрывчатая концентрация угольной пыли на шахтах Донбасса равна 30—50 а на 1 м3 воз­ духа, но уже при наличии 2,5% метана для того, чтобы мог произойти взрыв, достаточно всего 8 г пыли на 1 м3 воздуха. Таким образом, наличие в рудничном воздухе одновременно метана и угольной пыли даже в незначительных концент­ рациях может привести к возникновению взрыва.

Опасность взрывных работ в шахтах, где од­ новременно имеется и метан и угольная пыль, зна­ чительно больше, чем в шахтах, опасных только по газу или только по угольной пыли. В таких шахтах местный взрыв или вспышка метановоз­ душной смеси может, поднять и воспламенить угольную пыль и таким образом вызвать ката­ строфическое бедствие..

При содержании метана в рудничной атмос­ фере до 5—6% и свыше 14—16% и отсутствии угольной пыли метановоздушная смесь не спо­ собна взрываться, но может воспламеняться. Наличие метана в пределах от 5—6% до 14—

21

16% может вызвать взрыв рудничной атмосферы, причем взрыв достигает наиболее разрушитель­ ной силы при содержании метана в смеси 9,45% по объему. Температура, при которой возможно воспламенение метановоздушной смеси, состав­ ляет 650—750°, хотя при такой температуре воспламенение происходит не мгновенно, а примерно через 10 сек. По мере повышения тем­ пературы время задержки воспламенения сокра­ щается и при 2000° метановоздушная смесь вос­ пламеняется мгновенно.

Максимальный разрушительный эффект от воспламенения пылевоздушной смеси получается при содержании пыли в 1 м3 воздуха от 300 до 600 г. Смесь такой концентрации наиболее легко воспламеняема. Температура ее воспламе­ нения составляет от 700—800° до 1100°.

При изготовлении предохранительных ВВ стремятся к максимальному снижению темпера­ туры (теплоты) взрыва за счет введения в состав вещества соответствующих количеств невзрыв­ чатых материалов (пламегасителей), поглощаю­ щих тепло. При этом в качестве пламегасителей используются преимущественно так называемые каталитически активные соединения (поваренная соль NaCl, хлористый калий К.С1, бикарбонат натрия NaHC03 и др.), которые не только охлаждают продукты взрыва, но и каталитически тормозят реакцию окисления горючих газов и угольной пыли в атмосфере.

К предохранительным ВВ предъявляются сле­ дующие основные требования:

а) энергия предохранительных ВВ, выделяе­ мая при взрыве, а также температура продук­ тов взрыва должны быть ограничены, так как

22

при большой энергии и температуре взрыва мо­ жет произойти воспламенение метана или уголь­ ной пыли;

б) по этой же причине должна быть ограни­ чена сила ударной волны, хотя вероятность вос­ пламенения метановоздушной смеси от ударной волны невелика;

в) ВВ должны устойчиво детонировать и безот­ казно передавать детонацию от патрона к пат­ рону, при этом должна обеспечиваться полнота детонации;

г) предохранительные ВВ не должны быть чувствительными к удару и трению;

д) важным условием является постоянство свойств ВВ в процессе хранения их в течение гарантийного срока;

е) ВВ не должны содержать металлических частиц, способных гореть с высокой температурой;

эквивалентен по токсичности 6,5 л окиси угле­ рода, а 1 л сернистых газов — 2,5 л окиси угле­ рода.

Воспламенение метановоздушной и пылевоз­ душной смесей при ведении взрывных работ наи­ более часто происходит от пламени взрыва от­ крытого заряда, от пламени выгорающего в шнуре заряда и от электрической искры взрывной ма­ шинки.

Применение предохранительных ВВ намного снижает опасность воспламенения газа или пыли

23

и при строгом выполнении мер безопасности, требуемых Едиными правилами, эту опасность можно полностью ликвидировать.

Как уже отмечалось ранее, для снижения энергии взрыва с целью ограничения темпера­ туры продуктов взрыва предохранительных ВВ служат так называемые пламегасители, в каче­ стве которых применяют от 10 до 20% хлори­ стого натрия или хлористого калия (содержание хлористого аммония у ВВ для серных рудников достигает 30%). Для увеличения предохрани­ тельных свойств ВВ применяют предохрани­ тельные оболочки, представляющие собой наруж­ ный слой патрона ВВ, полностью или в преоб­ ладающей части состоящий из пламегасителя. Предохранительные оболочки бывают взрывча­ тые (активные) и невзрывчатые (пассивные).

Активные оболочки обычно состоят из 15— 25% мощного ВВ и 75—85% пламегасителя. Тол­ щина стенки оболочки составляет 3—5 мм. Невзрывчатые предохранительные оболочки бы­ вают жесткими, полужесткими, порошкообраз­ ными и пластичными. Первые готовятся из прес­ сованной поваренной соли, полужесткие — из войлока, фибры и других видов растительного или искусственного волокна, пропитанных ра­ створом пламегасителя. Порошкообразные обо­ лочки целиком готовятся из хлористого калия, хлористого натрия или бикарбоната натрия; мягкие оболочки готовятся в виде смеси пластикатов с пламегасителем.

Невзрывчатые предохранительные оболочки имеют следующие недостатки:

1. Снижение эффективности единицы веса за ряда, так как для размещения одного и того же

24

количества ВВ необходимо бурить или большее количество шпуров или применять шпуры и пат­ роны увеличенного на 6—10 мм диаметра.

2.Невзрывчатые оболочки имеют трубчатую форму, т. е. торцовые части патрона остаются незащищенными, следовательно пламя при взры­ ве заряда может выбрасываться наружу в на­ правлении торцов патронов, создавая опасность воспламенения газа или пыли.

3.Ухудшается передача детонации от патрона

кпатрону, так как патроны ВВ в предохрани­

тельных оболочках имеют двойное число слоев бумаги на торцах; кроме того, инертные соли оболочки могут попасть между торцами патро­ нов, что создает опасность неполной детонации или выгорания заряда.

Взрывчатые оболочки окружают ВВ со всех сторон, в том числе и с торцов патрона.

Для придания предохранительных свойств ВВ существует также третий способ, заключающийся в том, что в состав ВВ вводят такие вещества, которые при взрыве вступают во взаимодействие с образованием новых соединений, обладающих пламегасящими свойствами. В качестве таких веществ может применяться смесь натриевой се­ литры (NaN03) и хлористого аммония. При этом в процессе взрывчатого разложения ВВ ука­ занные вещества вступают между собой в реак­ цию

NaN03 + NH4CI NaCl + NH4N03 ,

Ф

N2+ 2 Н20 + У20 2J-f30,3 ккал

В результате этой реакции образуется ката­ литически активный пламегаситель — тонкодис­

25

персная поваренная соль. Реакция идет с выде­ лением тепла и образованием газов, что способ­ ствует повышению мощности ВВ.

При оценке свойств ВВ подобного типа (ВВ с обменными солями) необходимо обратить внимание на следующую их особенность.

Так как скорости взрывчатого разложения нитроглицерина и смеси обменных солей раз­ личны, предполагается, что при взрыве на от­ крытом воздухе, например, обнаженного за­ ряда в забое, когда давление продуктов взрыва быстро рассеивается, реакция взаимодействия натриевой селитры с хлористым аммонием силь­ но запаздывает по сравнению с реакцией взрыв­ чатого разложения нитроглицерина, т. е. не завершается полностью. В результате этого коли­ чество выделяемого при взрыве тепла резко сни­ жается, что делает такой взрыв особо безопас­ ным в отношении поджигания горючей шахт­ ной среды.

Если же взрыв заряда происходит в шпуре с забойкой, то давление падает сравнительно медленно и указанная реакция происходит до конца с--полным выделением энергии. В этом случае взрыв производит максимальную для данного ВВ механическую работу. В то же время наличие забойки дополнительно обезопасит та­ кой взрыв.

Таким образом характер детонации ВВ с обменными солями дает дополнительное преиму­ щество: при взрывании в особо опасных усло­ виях (открытый заряд) эти ВВ выделяют мини­ мальные количества тепла, а в менее опасных условиях (в шпуре, с забойкой) работают на полную свою мощь, т. е. степень их безопасности

26

как бы автоматически регулируется в зависимо­ сти от условий взрывания.

Предохранительные ВВ с содержанием нитро­ эфиров. Склонность аммиачно-селитряных ВВ к частичной или полной потере взрывных свойств из-за слеживаемости и повышения влажности, а также введение во взрывчатое вещество пла­ мегасителей, понижающих чувствительность к инициальному импульсу, вызывают необходи­ мость вводить добавки, стабилизирующие взрыв­ ные свойства и повышающие чувствительность ВВ. Такой стабилизирующей добавкой является смесь нитроэфиров, присутствие которых повы­ шает восприимчивость ВВ к детонации и помо­ гает устранить в значительной степени возмож­ ность выгорания ВВ и связанную с этим опас­ ность взрыва газа или пыли.

Аммиачно-селитряные ВВ с добавками нит­ роэфиров получили название победитов, из чис­ ла которых в настоящее время применяют по­ родноугольный победит ПУ-2, победит № б, ВП-2, ВП-4, проходит промышленные испыта­ ния победит ВП-7 и низкопроцентный предо­ хранительный динамит Д-3, содержащий 35% нитроэфиров.

Промышленностью выпущены и проходят ис­ пытания высокопредохранительные ВВ с содер­ жанием нитроэфиров 5—8% (так называемые

надзора малоплотные аммониты № 14 (с содер^- жанием 7% нитроэфиров) и № 15 (содержащий

8% смеси нитроэфиров).

К низкопроцентным нитроглицериновым аммиачно-селитряным ВВ относятся также

27

выпускаемые нашей промышленностью серные аммониты № 1 и 2 (5% нитроэфиров) и нефтяные аммониты № 1, № 2 и 3, содержащие от 4 до 9% нитроэфиров. Разработаны и в ближайшее время будут испытаны новые рецептуры ВВ, содер­ жащие нитроэфиры, в частности, низкопроцент­ ные динамиты, победиты и др.

Практическая оценка предохранительных свойств ВВ производится в опытном штреке. Он состоит из стальной трубы диаметром 1,5— 2,0 ж (при эллиптическом сечении высота трубы составляет 1,8 ж и ширина 1,3 ж) и длиной 15—30 ж, закрытой с одного торца прочным дни­ щем с люком диаметром около 300 жж. К этому люку во время испытаний подкатывают мортиру, установленную на тележке.

Отгораживая часть трубы бумажной диафраг­ мой, создают изолированное пространство (газо­ вую камеру) объемом около 10 ж3, которое за­ полняют при испытаниях метановоздушной (8— 10% метана) или пылевоздушной смесью (с кон­ центрацией угольной пыли 300 г/м3). Смесь соз­ дается в опытном штреке специальной угольнсраспылительной мортирой, которую заряжают 50гВВ и 6 кг угольной пыли. За 5-10 сек. до испы­ тания взрывают этот заряд, создавая требуемую концентрацию угольной пыли в опытном штреке.

Заряд испытываемого-предохранительного ВВ весом 600 г помещают в мортире, имеющей канал диаметром 55 жж и глубиной 900 жж. После этого в мортиру вводят глиняную забойку тол­ щиной 1 см, подводят мортиру к люку в днище опытного штрека и взрывают при помощи дето­ натора, предварительно впустив в газовую каме­ ру требуемое количество метана.

28

Новое взрывчатое вещество испытывается по­ добным образом 10 раз; и во всех случаях не должно произойти ни одной вспышки метана. Только после этого ВВ может быть допущено для работ в шахтах, опасных по газу и пыли. При испытании текущих партий ВВ производят 3 повторных опыта, при которых также не должно быть ни одной вспышки.

При испытании ВВ на безопасность по взрыву пылевоздушной среды в мортиру помещают за­ ряд ВВ весом 700 г без забойки (как в случае испытания на безопасность по взрыву метана).

текущих партий производится два раза, и в одном из опытов в мортиру помещают 100 г угольной пыли.

Новые ВВ, выдерживающие испытания по газу и пыли, допускаются для промышленных испытаний в шахтах, опасных по газу и пыли. По результатам этих испытаний решается во­ прос о постоянном допуске ВВ. Данные о предо­ хранительных взрывчатых веществах, применяе­ мых на шахтах СССР, приведены в табл. 3.

Непредохранительные взрывчатые вещества.

Непредохранительные ВВ разделяются на 2 группы:

а) для открытых горных работ; б) для подземных работ в шахтах, не опас­

ных по газу и пыли.

Поскольку в настоящей книге освещаются во­ просы ведения взрывных работ только в под­ земных условиях, нами будут рассмотрены толь­ ко ВВ второй группы.

29