книги из ГПНТБ / Недин В.В. Буровзрывные работы учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов

(тротила) и аммиачной селитры, с кислородным балансом, близким к нулю.

Определяем число молекул отдельных компонентов для получения нуле­ вого кислородного баланса. На одну молекулу тринитротолуола (тротила) не­

ры— 79%. Величина tn после округления будет равна 10,7

Лпимер 2. Составить реакцию взрывчатого превращения и определить кислородный баланс аммонита Я» 6.

Согласно принципу наибольшего выделения тепла, т. е. согласно урав­ нению (45), первичную реакцию взрывчатого превращения для аммонита

можио выразить равенством

С7Н5 (NO2)3 + 10,7 NH4NO3 = 7 СО2 + 23,9 Н2О + 12,2 N2 4- 0,1О2.

Кислородный баланс составит

4- 0,1 • 32 • 100________ 320

227 4- 10,7-80 = 1С83 «4-0,3%.

5.Общий запас энергии будет равен

Qo = Q 4- и0 = 1000,6 4- 117,28 = 1117,88 ккал/кг.

Теперь имеются все данные для определения средней температуры взрыва по формуле (73)

Пример 6. Определить давление газов при взрыве аммонита № 6.

Предварительно определим значения удельного объема и коволюма. При­ чем плотность аммонита № 6Y = 1. Удельный объем при такой плотности бу­

дет равен

Согласно выражению (64), находим значение коволюма:

Р=--------- ------------------=---------------------------------- = 16200 ат.

М(Vj — а) 10000 25 (1 — 0,44) • 10000

Максимальное давление газов при детонации определим по формуле

(75)

р_ 2 (^ — 1) Qn 427 • 1000 _ 2(1,18 — 1) • 1117,88 • 427 ■ 1000 _

Пример 7. Определить скорость детонации аммонита № 6.

Согласно формуле (76), скорость детонации аммонита № 6 будет равна

выше. При плотности аммонита № 6, равной f = 1,15, максимальное давление составляет 40500 ат, а скорость детонации достигает 4000 м/сек. В этом не трудно убедиться, произведя соответствующие подсчеты по приведенным выше формулам.

§ 3. Основные свойства взрывчатых веществ

Главнейшие свойства ВВ, имеющие, по современным взгля­ дам, наибольшее практическое значение при ведении взрывных работ: плотность, работоспособность, бризантность, скорость детонации, чувствительность к внешним воздействиям, способ­ ность к передаче детонации, количество ядовитых газов, выде­ ляемых при взрыве, предохранительные свойства (антигризут-

ность).

1. Плотность ВВ

Плотностью ВВ называют отношение веса ВВ к занимаемому объему. Различают действительную и гравиметрическую плот­

ности.

Действительной плотностью ВВ называется отношение веса ВВ к занимаемому им объему в том случае, когда ВВ полно­ стью занимает этот объем без воздушных промежутков.

Гравиметрической плотностью ВВ называют отношение веса ВВ к занимаемому им объему, включая имеющиеся в этом объеме воздушные промежутки между зернами или кристаллами ВВ.

Плотность ВВ имеет весьма важное практическое значение.

Увеличение плотности ВВ до определенного предела повышает концентрацию энергии ВВ в единице объема, скорость детонации ВВ и степень дробления породы при отбойке.

При взрывных работах в большинстве случаев целесообразно применять ВВ значительной плотности. Лишь в относительно редких случаях, когда ископаемое склонно к нежелательному

переизмельчению при отбойке, применяют ВВ малой плотности.

2. Работоспособность ВВ

Работоспособностью ВВ принято называть его относитель­ ную характеристику, получаемую при испытании определенной навески данного ВВ в свинцовой бомбе. Бомба представляет со­ бой цилиндр (рис. 61) диаметром 200±2 мм и высотой 200 ±2 леи, отлитый из рафинированного свинца. По оси цилиндра имеется канал диаметром 25±0,5 мм и глубиной 125±0,2 мм, в донную

часть которого помещают навеску испытуемого ВВ в количестве

10±0,05 г (в гильзе из оловянной фольги или подпергаментной бумаги). Оставшуюся часть канала засыпают мелким сухим пес­ ком, после чего навеску взрывают посредством капсюля-де­ тонатора № 8. В результате взрыва канал бомбы расши­ ряется и принимает грушевидную форму. Объем образовавшей­ ся полости измеряют при помощи воды, наливаемой из мерного

сосуда. Из измеренной величины вычитают первоначальный объ­ ем канала (61 см3), а также расширение, полученное за счет взрыва капсюля-детонатора (28,5 см3). Объем расширения в ку­

бических сантиметрах характеризует величину относительной ра­ ботоспособности ВВ. Эта проба, предложенная Трауцлем, несом-

Рис. 61. Свинцовая бомба для определения работоспособности ВВ:

а — до взрыва; б — после взрыва

ненно, условна, однако, как показали многочисленные исследо­

вания, она дает неплохую относительную характеристику разру­ шающей способности различных ВВ, проявляющейся на некото­ ром расстоянии от заряда (метательное или фугасное действие ВВ).

3. Бризантность ВВ

Бризантностью ВВ принято называть его относительную ха­ рактеристику, получаемую при взрывании определенной навески данного ВВ в виде открытого заряда на свинцовом цилиндрике. Количественно бризантность выражают величиной получаемого

в результате взрыва обжатия (уменьшения высоты) свинцового цилиндрика и миллиметрах.

Испытание производится следующим образом. На стальную

плиту толщиной не менее 20 мм (рис. 62) ставят свинцовый цилиндрик диаметром 40±0,2 мм и высотой 60±0,5 мм, поверх

которого помещают стальную пластинку диаметром 41 ±0,2 мм и толщиной 10±0,2 мм. На эту пластинку устанавливают испыту­ емое ВВ в виде заряда весом 50 г в бумажной гильзе с капсю­

лем-детонатором. После взрыва измеряют высоту цилиндрика в четырех диаметрально противоположных точках при помощи штангенциркуля и выводят среднее из четырех измерений.

Эта проба, предложенная Гессом, является, как и предыду­ щая, условной. Она дает относительную характеристику разру­ шающей способности различных ВВ, проявляющейся в непо-

Краткие сведения о теории взрывов и о взрывчатых веществах 135

средственной близости от заряда и называемой бризантным

или дробящим действием ВВ. Эта характеристика тесно связана с энергией ударной волны взрыва.

Рис. 62. Испытание ВВ на бризантность:

/ — стальная доска; 2 — свинцовый

дрика после взрыва

В последнее время лабораторией взрывных работ Института горного дела Академии наук СССР разработан новый метод испытания ВВ на дробящее действие Он заключается в разру­ шении кубика размерами 15 X 15 X 15 см из базальтового литья или цемента путем взрыва внутреннего заряда из испытуемого ВВ и в последующем ситовом анализе разрушенной массы. Новый метод проходит широкую проверку.

4. Скорость детонации

Под скоростью детонации понимают скорость перемещения

■фронта детонации по массе ВВ. Этот показатель является важ­ ной характеристикой свойств ВВ, связанной в первую очередь с его бризантным действием.

Скорость детонации может быть определена как расчетным

щих скоростное фотографирование на вращающуюся пленку.

5. Чувствительность ВВ к внешним воздействиям

Под чувствительностью ВВ к внешним воздействиям принято подразумевать чувствительность ВВ к удару, трению, нагреванию

и действию воспламеняющего импульса.

Чувствительность ВВ к удару определяют на специальном копре (рис. 63), называемом также копром Каста. Этот копер

представляет собой две параллельные штанги, по которым дви­ жется груз весом 2 кг. В нижней части копра установлен штем­ пельный приборчик. Между цилиндриками штемпельного при­

веществ на дробящее действие «Колыма», 1958, № И.

личестве 0,05 г. В процессе испытания груз 1 при помощи сбра­ сывателя 2 (рис. 63, а) сбрасывается с различной высоты.

Обычно для каждого ВВ определяют на копре две величины: а) минимальную высоту, при которой получа­

ются безотказные взрывы; б) максимальную

высоту, при которой не происходит ни одного

взрыва.

25 см. По этому показателю обычные аммониты имеют чувстви­

стеклянную ампулу, которая находится в пробирке, погруженной в горячую жидкость с высокой температурой кипения (рис. 64).

Температура вспышки промышленных сортов ВВ находится в пределах от 200° (динамиты) до 340° (аммониты).

Чувствительность ВВ к действию воспламеняющего импульса определяют, подвергая навеску ВВ действию искр огнепровод­ ного шнура. При это'м конец шнура располагают на расстоянии 1 см от навески.

6. Способность ВВ к передаче детонации

Взрыв заряда ВВ способен вызвать детонацию другого заря­ да, помещенного на некотором расстоянии (так называемый взрыв через влияние). Первый заряд в данном случае называет­ ся активным зарядом, второй — пассивным.

Способность ВВ к взрыву через влияние учитывается при строительстве складов для хранения ВВ (чтобы случайный взрыв одного хранилища не вызвал взрыва других хранилищ) и имеет большое значение при ведении взрывных работ. Для без­

отказного взрывания всех патронов ВВ в шпуре (даже в том слу­ чае, когда какой-либо патрон недостаточно плотно соприкасается

ссоседними патронами) необходимо, чтобы промышленные сорта

ВВобладали способностью к взрыву через влияние. Для провер­ ки производится специальное испытание ВВ на передачу детона­ ции от патрона к патрону. Для этой цели патрон-боевик уклады­ вают на твердом ровном грунте, а на некотором расстоянии от него, измеряемом шаблоном, укладывают другой патрон так, что­ бы его ось служила продолжением оси первого патрона. О пере­ даче детонации судят по наличию углублений в грунте. Если на месте расположения патронов образовались два углубления и длина каждого из них не менее длины патрона, то это указы­ вает на передачу детонации и полноту взрывания патронов.

Если же в грунте окажется только одно углубление, то это бу­ дет означать, что детонация не передавалась и что взорвался только один патрон-боевик. ВВ считается выдержавшим испы­

тания, если при трех опытах будет зафиксирована передача де­ тонации от взрыва патрона-боевика к другому патрону на рег­

ламентированное расстояние и полнота взрывания обоих патро­ нов.

Для промышленных сортов ВВ расстояние передачи детона­ ции между патронами составляет от 2 до 10 см.

7. Количество ядовитых газов, выделяемых ВВ при взрыве (газовость ВВ)

Как отмечалось выше, на количество образующихся при взры­ ве ядовитых газов влияет в основном кислородный баланс ВВ.

Наряду с этим количество ядовитых газов зависит также от фи­

ВВ в заряде и повышенная влажность (для аммиачно-селитрен-

ных ВВ), а также плохая забойка шпуров увеличивают количе- f ство ядовитых газов. Полная детонация ВВ обеспечивает мини­ мальное для данных условий количество ядовитых газов. Наобо­ рот, неполнота детонации или выгорание ВВ способствуют рез­ кому увеличению ядовитых газов в продуктах взрыва. Бумажные

оболочки и водоизолирующие покрытия ВВ, снижающие общий кислородный баланс, также могут способствовать усиленному

образованию ядовитых газов. Поэтому вес бумажной оболочки должен быть не более 2 г, а водоизолирующего покрытия не дол­ жен превышать 2,5 г на 100 г ВВ.

Основными ядовитыми газами в продуктах взрыва ВВ являются, как уже отмечалось выше, окись углерода и окислы азота.

Окись углерода СО — газ без цвета, без запаха и без вкуса.

Наличие в воздухе окиси углерода в небольших количествах вы­ зывает головные боли, а при увеличении концентрации ведет

к потере сознания, судорогам и смерти. Концентрация СО в

0,42% по объему смертельная даже при непродолжительном дей­ ствии. Безопасной концентрацией окиси углерода считается

0,0016% по объему, или 0,02 мг/л.

Окислы азота (NO2, и др.) внешне представляют собой газ красно-бурого цвета с резким раздражающим запахом. Окис­ лы азота губительно действуют на органы дыхания и в тяжелых случаях приводят к отеку легких и смерти. Действие окислов азота проявляется не сразу, а через некоторое время (4—5 час.).

Они являются наиболее опасными как по своей токсичности (в 6,5 раз больше, чем СО), так и по характеру действия. Содер­ жание окислов азота в воздухе около 0,02% для человека смер­

тельно. Допустимая концентрация окислов азота 0,00025% по

объему, или 0,005 мг)л.

Обычно промышленные ВВ при взрыве образуют ядовитых газов, при пересчете на СО, от 30 до 100 л/кг.

Пересчет на СО производится следующим образом. Количе­ ство окислов азота в литрах умножается на 6,5 и добавляется к количеству окиси углерода в литрах. Полученная сумма отра­ жает общее количество ядовитых газов в литрах в пересчете на СО. Для сероводорода и сернистого газа коэффициент пересчета

на СО равен 2,5 (пересчет производится аналогично).

Газовость ВВ в лабораторных условиях определяют в бомбе

Долгова-Бихеля (рис. 65). Бомба представляет собой толстостен­ ный стальной цилиндрический сосуд с массивной крышкой. Объем бомбы обычно равен 50 л. В ней взрывают свободно под­ вешенный заряд испытуемого ВВ весом 100 г. Путем анализа га­