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

миния 6%, нитроглицерина 12%, динитротолуола 5°/0, нитроклет­ чатки 0,5%; целлюлозы 2%; 3) полар-рокит (Англия) —аммиач­

ной селитры 80%, нитроглицерина 10%, древесной муки 10%.

3. Динамоны

Динамонами называют механические смеси аммиачной селит­ ры (около 90%) с невзрывчатыми горючими добавками (торфя­ ной мукой, мукой сосновой коры, мукой хлопкового жмыха, ка ­

мышом и т. д.).

Динамоны являются недефицитными дешевыми ВВ. Благо­ даря отсутствию в их составе дефицитных компонентов (в част­ ности нитропроизводных) и простоте изготовления, производство их может быть организовано непосредственно на руднике.

Взрывные качества динамонов' зависят от качества измельче­ ния горючей добавки и смешения составных частей. Чем тоньше измельчены горючие добавки и чем лучше смешение компонен­ тов, тем больше чувствительность динамона к детонации и тем больше количество выделяемой им при взрыве энергии. Эти фак-, торы играют для динамонов особенно большую роль ввиду отсут­ ствия в их составе сенсибилизаторов (нитропроизводных).

По основным своим свойствам динамоны примерно аналогич­ ны аммонитам № 9 и 10 (см. табл. 25). Они меньше слеживают­ ся, чем аммониты. Некоторые сорта динамонов проявляют водо­ устойчивость. Примером этого может служить динамон К (с го­

рючей добавкой из сосновой коры), который в течение 1—2 час. ьо влажной среде не теряет своих взрывчатых свойств. Это объ­ ясняется тем, что сосновая кора, измельченная до дисперсного состояния (проходит через сито № 80), обволакивает кристаллы селитры и при попадании на нее воды образует (за счет поверх­ ностного натяжения) защитную пленку.

Динамоны более чувствительны к огню, чем аммониты, вви­

ду весьма тонкого измельчения горючего. Динамоны легко за­ гораются от огня, но горение их не переходит ьо взрыв.

Скорость детонации динамонов 2000—2800 м!сек; температу­

нулированной аммиачной селитры с горючей добавкой — тонко­ дисперсной сажей, нефтяными остатками и пр. Смешение селитры с жидкой горючей добавкой может осуществляться в скважине при заряжании.

Исследовательские работы по применению подобных ВВ про­

154 Взрывчатые материалы

водятся в настоящее время в СССР. Лабораторией взрывных ра­ бот Института горного дела Академии наук СССР (ИГД АН) предложены и успешно испытаны в условиях карьеров новые простейшие ВВ, изготовляемые непосредственно на месте работ из гранулированной аммиачной селитры и солярового масла.

Они вдвое дешевле одинаковых по мощности аммонитов для от­ крытых работ и позволяют полностью механизировать заряжание скважин. Проведены успешные опыты по применению этих ВВ при подземной минной отбойке.

§ 3. Нитроглицериновые В В

Нитроглицериновые ВВ делятся на две основные группы:

а) высокопроцентные (с содержанием нитроглицерина 35% и более). ВВ данной группы носят название динамитов;

б) низкопроцентные (обычно с содержанием нитроглицерина до 15%). К этой группе относятся победиты, детониты и им по­ добные ВВ. Главной их составной частью является аммиачная селитра.

Основным компонентом динамитов является нитроглицерин, а в некоторых сортах динамитов — смесь нитроглицерина с ни­ трогликолем.

Нитроглицерин и нитрогликоль являются азотнокислотными эфирами спиртов, получаемыми путем нитрации двух- и трех­ атомных спиртов.

Нитрацией называется обработка продукта смесью азотной и серной кислот. При нитрации азотная кислота вступает в реак­

цию с нитрируемым продуктом и замещает водород гидроксила на нитрогруппу. Серная же кислота служит для связывания во­ ды, образующейся в результате реакции.

Нитроглицерин, точнее тринитроглицерин, является продук­ том нитрации трехатомного спирта (глицерина). Он открыт в 1846 г. итальянским ученым Собреро. Реакция нитрации глицери­ на протекает по уравнению

С3Н6 (ОН)3 + 3HNO3 = C3H5(ONO2)3 + ЗН2О.

Нитроглицерин С3Н5(ОМО2)з представляет собой почти бес­ цветную (с желтоватым оттенком), прозрачную жидкость масло­

образной консистенции, являющуюся мощным, но чрезвычайно чувствительным к внешним воздействиям ВВ. Удельный вес ни­ троглицерина 1,6 г/см3, что обусловливает большую концентра­

цию энергии в единице объема.

Нитроглицерин является растворителем для некоторых нитро­

клетчаток, в частности для коллодионного хлопка и нитросоедине­ ний ароматического ряда. Это свойство нитроглицерина исполь­ зуется при изготовлении так называемого динамического теста.

Растворяя коллодионный хлопок в нитроглицерине,получают же-

в обращении, чем чистый нитроглицерин, и идущий для изготов­

ления пластичных динамитов.

При продолжительном действии температуры свыше 50° нит­ роглицерин теряет химическую стойкость и начинает разлагаться с выделением азотной, а затем азотистой кислот. Эти кислоты ка­ талитически ускоряют процесс дальнейшего разложения нитро­ глицерина. Поскольку процесс разложения нитроглицерина про­ исходит с выделением тепла (экзотермически), то в закрытом месте этот процесс легко может закончиться взрывом. Поэтому при хранении нитроглицериновых ВВ необходимо систематичес­

ки проверять их химическую стойкость.

Нитроглицерин ядовит и продолжительное обращение с ним вызывает головные боли и сердцебиение. При постоянной работе с нитроглицерином организм человека может постепенно к нему привыкнуть.

Взрыв нитроглицерина можно вызвать ударом, трением, на­

греванием. При быстром нагревании до 200° и выше взрыв нит­

роглицерина происходит моментально. В небольших количест­ вах он горит спокойно, но в больших количествах при перегреве

с повышением давления горение легко переходит во взрыв.

Нитроглицерин замерзает при температуре +13,2°, становясь еще более чувствительным к механическим воздействиям и чрез­ вычайно опасным в обращении. Температура замерзания нитро глицерина понижается в смеси с нитрогликолем, и это обстоя­ тельство используется при 'изготовлении так называемых труднозамерзающих динамитов.

Нитроглицерин имеет небольшой положительный кислород­ ный баланс ( + 3,5%); реакция разложения протекает по урав­ нению

4C3H6(ONO2)3 - 12СО2 + ЮН2О + 6N2 + О2.

Нитроглицерин растворяется в большинстве органических растворителей, но почти нерастворим в воде. Он легко впитыва­

ется некоторыми рыхлыми органическими поглотителями типа древесной муки. Бризантность нитроглицерина равна 22 мм, а работоспособность 550 см3.

Нитрогликоль, точнее динитрогликоль, является продуктом нитрации двухатомного спирта-гликоля С2Н4(ОН)2. При полу­ чении нитрогликоля реакция протекает по уравнению

С2Н4(ОН)? -Ь 2HNO3 - C2H4(ONO2)2 + 2Н2О.

Нитрогликоль С2Н4 (ONO2)2 по внешнему виду — бесцветная

жидкость, является высокочувствительным и мощным ВВ. Ос­ новное отличие нитрогликоля как компонента динамита от нитроглицерина — низкая температура замерзания (—22°) и меньшая плотность (1,496 г/см3).

Нитрогликоль легко смешивается с нитроглицерином в любых соотношениях, понижая при этом температуру замерзания смеси.

Температура замерзания смеси нитроглицерина с нитрогликолем составляет: при содержании в смеси 10% нитрогликоля +3°,

20% нитрогликоля —4°, 30% нитрогликоля —19°. Взрывные ка­ чества нитрогликоля несколько выше, чем нитроглицерина: бри­

зантность его составляет 30 мм, а работоспособность 650 см3.

Остальные свойства нитрогликоля в общем аналогичны свойст­ вам нитроглицерина. Можно лишь отметить, что нитрогликоль более летуч, но в то же время химически более стоек, чем нитро­ глицерин. Во взрывчатых смесях нитрогликоль ведет себя при­

мерно так же, как нитроглицерин.

Нитрогликоль имеет нулевой кислородный баланс и разла­ гается по уравнению

С2Н4 (ONO2)2 = 2СО2 + 2Н2О + N2.

Смесь нитроглицерина и нитрогликоля с коллодионным хлоп­ ком называется взрывчатой желатиной. В настоящее время в СССР применяют только желатин-динамиты (пластичные ди­ намиты) с содержанием смеси нитроглицерина с нитрогликолем

Желатин-динамит представляет собой пластичную, желатино­ образную прозрачную массу от светлой до желтовато-бурой ок­

раски. Он легко взрывается от удара и трения; от огня или искры легко загорается. Горение в больших количествах (свыше 5 кг)

легко может перейти во взрыв.

Состав, основные свойства и условия применения динамитов, а также и некоторых низкопроцентных нитроглицериновых ВВ приведены в табл. 26.

Как отмечено выше, коллодионный хлопок вводится в состав динамитов для превращения жидкого нитроглицерина в желати­ нообразную массу, что снижает опасность его в обращении. Взрывчатая желатина, однако, склонна к уплотнению, понижа­ ющему ее чувствительность к детонации (при сохранении чувст­ вительности к механическим воздействиям). Это явление приня­ то называть «старением». Для борьбы с ним в состав дина­ митов вводят древесную муку в качестве разрыхлителя. Древес­ ная мука полностью не устраняет старения динамитов, но зна­

чительно его уменьшает.

Введение древесной муки, в свою очередь, требует введения до­

полнительного окислителя — селитры (для обеспечения требуе­ мого кислородного баланса).

Температура замерзания обычного 62%-ного динамита со­ ставляет около +10°. Применение нитрогликоля понижает ее до —20° у 62 %-го и 35 %-го динамитов и до —5° у 83 %-го.

158 Взрывчатые материалы

Наличие большого количества нитроглицерина в динамитах

создает опасность разложения ВВ, заканчивающегося взрывом.

Поэтому для нейтрализации кислот и увеличения стойкости ди­

намита в его состав иногда вводят в небольших количествах со­ ду или мел, являющиеся стабилизаторами. Независимо от этого динамиты необходимо систематически испытывать на химическую стойкость (см. главу VIII).

Основными достоинствами динамитов являются их значитель­ ная плотность (1,4), пластичность (хорошее заполнение шпура или скважины) и водоустойчивость, при хороших взрывных ка­

чествах. Эти положительные свойства делают динамиты весьма ценными ВВ при ведении взрывных работ в весьма крепких пот

родах и в обводненных забоях (например, при проходке стволов шахт).

Основные недостатки динамитов:

I) повышенная чувствительность по сравнению с аммонита­ ми к внешним воздействиям, чго создает опасность в обращении

иосложняет хранение и транспортировку;

2)способность замерзать при довольно высоких температу­ рах; замерзшие динамиты становятся менее чувствительными к детонации и весьма опасными в обращении (замерзшие и в осо­ бенности полузамерзшие динамиты легко взрываются от сотря­

сения и даже от легкого перегиба патрона ’); особенно большую опасность представляют невзорванные патроны замерзших дина­ митов, находящиеся в отбитой породе;

3) способность к экссудации, т. е. к выделению жидкого нитроглицерина на поверхность патрона с течением времени хра­ нения. Экссудат представляет ту же опасность, что и обычный чистый нитроглицерин, поэтому применение экссудировавшего

динамита также запрещается; 4) склонность к старению, о чем говорилось выше.

Нитроглицериновые ВВ выпускаются в патронированном ви­ де; обычный диаметр патронов 31—32 мм, вес 150 и 200 г. В по­ следние годы начали выпускать динамиты в патронах диамет­ ром 45 мм, которые нашли широкое применение при проходке стволов шахт в Донбассе.

Взрывная характеристика 62%-го динамита следующая:

объем газообразных продуктов взрыва 634 л!кг, скорость дето-,

нации 6600 м!сек, работоспособность 380 см\ бризантность

16 мм, температура взрыва 4040°; чувствительность к удару при

испытании на копре 17 см.

В СССР динамиты применяются в основном при проходке горных выработок по весьма крепким породам или в сильно об-

1 Применять замерзшие или полузамерзшие динамиты категорически за­ прещено. Об оттаивании замерзших динамитов см. в главе IX.

водненных забоях. В ряде зарубежных стран динамиты являются в настоящее время основными ВВ при отбойке крепких руд и пород.

Основным компонентом нитроглицериновых ВВ с малым содержанием нитроглицерина является аммиачная селитра. Поэтому по своим свойствам эти ВВ приравниваются к аммо­ нитам.

Победиты предназначены для угольных шахт, опасных по га­ зу-или пыли. Они отличаются от предохранительных аммонитов значительной чувствительностью к детонации, благодаря нали­ чию в их составе нитроглицерина.

В последние годы отечественные заводы начали выпускать мощные порошкообразные аммиачно-селитренные ВВ, содер­ жащие 6—15% жидких нитроглицеринов, так называемые детониты.

№ 6. Поэтому применение россыпью не разрешается. В остальном

по условиям хранения, перевозки'и обращений приравнены к ам­ монитам, пригодны для применения во всех климатических усло­

виях Советского Союза, обладают высокой стабильностью взрыв­ чатых составов.

За рубежом применяются высокопроцентные 92- и 82 %-е динамиты (Франция), 50—65%-е желатин-динамиты (Англия,

Франция) и полупластичные 20—40%-е динамиты (США, Ан­ глия, ФРГ). В этих динамитах в качестве окислителей приме­ няют большей частью аммиачную, реже натровую, калиевую и

другие селитры. В ряде стран (ФРГ, Швейцария) ведут работы

над составами, содержащими до 20% труднорастворимых в нитро­ глицерине высокочувствительных твердых ВВ (гексоген, тэн).

Типичные рецептуры динамитов, применяемых за рубежом,

следующие: 1) гремучий студень: нитроглицерина в смеси с нит­ рогликолем 92—93%, нитроклетчатки 7—8%; 2) поляр-аммон- желатин-динамит (Англия): нитроглицерина 50%, нитроклетчат­ ки 2,5%, аммиачной селитры 42,5%, горючей добавки 5%; 3) же- латин-донариты (ГДР): нитроглицерина 20—30%, аммиач­ ной селитры 50—60%, натровой селитры10%, нитротолуолов 15%, древесной муки 0—2%.

§4. Нитропроизводные ароматического ряда

Кданной группе ВВ относятся продукты нитрации углеводо­ родов ароматического ряда (бензола, толуола, фенола, нафта­

лина, ксилола и др.). Реакция образования нитропроизводных протекает путем замещения атома водорода бензольного ядра на