Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология смесевых энергоемких материалов. Учебное пособие.pdf
51
недостаточном диаметре скважины могут давать отказы, и лишь
Диа-
заряда,
Плот-
ность
г/см
Скорость
Массо-
Давление в
точке Жуге,
Пока-
затель
Время
Шири-
на зоны
40
120
0,9
0,9
3,69
4,4
0,99
1,05
32,9
41,6
2,74
3,2
0,66
0,75
-
-
26
120
1
1
3,39
4,54
1,51
1,37
39,8
63.5
1,96
2,32
0,75
0,75
1,51
2,18
40
100
1,34
1.7
4,8
5,5
0,97
1,12
62,7
105,0
3,9
3,9
-
0,37
-
-
Гексонит 3
40
1,34
4,86
0,97
63,3
4 - -
40
40
0,87
1,34
3,56
5,35
1,38
1,19
42,6
85,5
1,58
3,5 1 -
1,77
-
аммониты, имеющие малый критический диаметр, детонируют
примерно с одинаковой скоростью в шпурах диаметром 50 мм,
выбуренных в скальных породах и в грунтах, близкой к идеальной.
Из данных табл. 10 и 11, а также из рис. 10 видно, что в
производственных условиях при взрывании скальных горных пород
скважинными зарядами диаметром 150-250 мм применяемые
гранулированные и водонаполненные ВВ детонируют со скоростью,
приближающейся к максимальной. При шпуровом взрывании этими
ВВ скорость не достигает максимума, т.е. детонация протекает не в
идеальном режиме.
Параметры детонационной волны в ряде промышленных ВВ
были определены на электромагнитной установке. В табл. 12
приведены результаты этих определений.
Таблица 12
Параметры детонационной волны в ряде ПВВ
Аммонит
Аммонит
Аммонит
Гексамон 1
ВВ
ПЖВ-20
ПЖВ-20
ПЖВ-20
метр
мм
60
80
32
40
60
40
60
70
80
заря-
да,
0,9
0,9
1
1
1
1,7
1,7
1,7
1,7
3
дето-
нации,
км/с
4,15
4,34
3,61
3,82
4,22
4,83
5,20
5,32
5,35
вая скорость, с
1,04
1
1,21
1,25
1,32
0,8
0,96
0,02
1,05
тыс.кгс/см
38,7
39,1
44,8
48,8
56,8
65,7
85,0
92,0
95,4
2
поли-
тропы
3
3,3
1,95
2,05
2,2
5,0
4,4
4,2
4,1
реак-
ции,
мкм
0,73
0,66
0,7
0,79
0,76
0,43
0,34
0,37
0,33
реак-
ции, мм
-
-
1,51
1,83
2,02
-
-
-
-
52
Окончание таблицы 12
Диа-
заряда,
Плот-
ность
г/см
Скорость
Массо-
Давление в
точке Жуге,
Пока-
затель
Время
Шири-
на зоны
40
40
0,89
1,7
3,5
5.65
1,33
1,08
42
103
1,64
4,23
0,97
0,54
1,73
2,3
25
100
1
1
3,13
4,6
0,81
1,64
25,4
76,6
2,88
1,84
-
-
-
-
Зерногра-
нулит 80/20
Гранулит
АС-8
Гексамон 5
Аммонит
авторами или в разное время для одних и тех же промышленных ВВ,
объясняется, возможно, непостоянством свойств самих ВВ,
характерным для смесевых, особенно аммиачно-селитренных ВВ.
Несмотря на это, прослеживаются некоторые общие закономерности:
время реакции τ в волне уменьшается с увеличением плотности
заряда, как у индивидуальных ВВ.
заметного изменения величины τ не наблюдается.
заряда получаются аномально большие значения показателя
политропы (4-5), при насыпных плотностях 0,9-1,0 г/см
значение (<2). Абсолютные значения ширины зоны и времени реакции
порошкообразных смесевых ВВ, в том числе предохранительных,
близки к тем же величинам порошкообразного тротила.
зарядов данного ВВ на границе раздела с различными средами,
необходимо, кроме давления детонации, знать ударную адиабату ПД и
среды. Для приближенного построения ударной адиабаты ПД в
диапазоне плотностей, отвечающих области отражения детонационных волн от плотных сред, можно пользоваться степенной
зависимостью между давлением и плотностью.
ВВ
№6 ЖВ
метр
заря-
мм
да,
40
60
80
100 1 4,3 1,55 68 1,8 - -
100 1 4,1 1,6 67 1,6 - -
дето-
нации,
км/с
3
1
1
1
3,8
4,34
4,52
вая скорость, с
1,31
1,51
1,62
тыс.кгс/см
49,7
65,5
73,2
2
поли-
тропы
реак-
ции,
мкм
1,9
1,88
-
Различие параметров детонации ВВ, полученных разными
При изменении диаметра заряда одинаковой плотности,
При больших плотностях ВВ (1,7 г/см
3
) и увеличении диаметра
3
– очень малое
Для расчетов параметров ударных волн, созданных детонацией
-
-
-
реак-
ции, мм
-
-
-
53
Таблица 13
Давление на границе раздела ВВ-порода, Р⋅103,
кгс/см
Дунит
Гранит
Базальт
Известняк
Глинис
алеврит
Аммонал ВА-4
119
102
99
91
75
Аммонит скальный №1
141
120
118
109
89
Аммонит №6 ЖВ
138
110
108
99
89
Акванит №3
165,5
132,5
129
118
90
Тротил
гранулированный)
Начальные параметры ударных волн в горных породах
3
ВВ
тый
(водонаполненный
167,5 135 131 120 91,5
С использованием данных табл. 12 и зависимости Р = A (ρ
были рассчитаны ударные адиабаты ПД для зарядов диаметром 80 мм:
Р = 34u+2u
2+u3
– для аммонала ВА-4; Р = 42u+2u2+0,8u3 –для
0/ρ1
)n
аммонита скального № 1. С учетом этих зависимостей и значений
давлений детонации рассчитываются давления на границе раздела в
средах, ударные адиабаты которых известны. Некоторые данные о
начальных параметрах ударных волн в горных породах приведены в
табл. 13.
9. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВВ
Промышленные ВВ классифицируются по химическому составу,
физическому состоянию, наиболее характерным особенностям их
свойств или рецептурного состава, областям и условиям применения.
Подавляющее большинство смесевых ПВВ – аммиачно-селитренные
смеси, основным компонентом которых является нитрат аммония.
К ним относятся аммониты – порошкообразные смеси аммиачной
селитры с тротилом (реже с гексогеном, динитронафталином)
и невзрывчатыми горючими компонентами. Предохранительные
аммониты содержат, кроме того, соли – ингибиторы. В некоторых из
них вместо тротила используются нитроэфиры (серный и нефтяной
аммониты); граммониты – двухкомпонентные аммониты в гранулированном состоянии; аммоналы – аммониты, содержащие в своем
54
составе алюминий (аммоналы в гранулированном состоянии называют
граммоналами); динамоны – порошкообразные смеси аммиачной
селитры с невзрывчатыми горючими компонентами; гранулиты –
гранулированные динамоны; игданит – стехиометрическая смесь
гранулированной аммиачной селитры с дизельным топливом.
Особую группу аммиачно-селитренных ВВ составляют
водонаполненные взрывчатые системы суспензионного типа различной консистенции: акватолы, акваниты, акваналы, ифзаниты,
карбатолы и др.
Акватолы – водонаполненные суспензионные ВВ текучей
консистенции, твердой фазой которых является граммонит или
граммонал, а жидкой – насыщенный загущенный раствор АС.
Акваниты и акваналы – водонаполненные суспензионные ВВ
пластичной консистенции, активной основой которых являются
аммонийные и аммональные смеси с присутствием нитратов металлов
и пластифицирующих добавок.
Ифзаниты – растворосодержащие суспензионные ВВ, твердая
фаза которых (смесь гранулированной селитры и гранулотола)
наполняется концентрированными или загущенными растворами
аммиачной селитры на месте применения в момент заряжания
скважин.
Карбатолы – горячельющиеся отвердевающие ВВ, изготавливаемые на месте применения на основе низкоплавкой эвтектической
смеси водорастворимых компонентов с малым содержанием воды.
По физическому состоянию ПВВ подразделяются на твердомонолитные (литые, прессованные), сыпучие (порошкообразные
и гранулированные), пластичные, жидкотекучие суспензии и жидкие.
По наиболее характерным особенностям свойств современные
ПВВ классифицируются на водоустойчивые и неводоустойчивые.
Характерные особенности рецептурного состава некоторых ВВ
позволяют выделить их в отдельные группы, например, гексогенсодержащие и нитроэфирные ПВВ. К гексогенсодержащим ПВВ
относятся скальный аммонит №1 и скальный аммонал №3;
к нитроэфирным ПВВ порошкообразного типа – детониты, углениты,
победиты, серный и нефтяной аммониты.
По областям и условиям безопасного применения все
промышленные ВВ разделены на шесть классов, а классы, в свою
очередь, – на группы и подгруппы по химическому составу,
физическому состоянию и водоустойчивости (табл. 14).
55
Таблица 14
Класс
Группа, подгруппа
ВВ
1. Гранулированные водоустойчивые ВВ
Алюмотол,
30/70
2. Водонаполненные ВВ для крепких и
Акватолы 65/35 С,
ГЛ-10В
3. Кумулятивные наружные заряды для
4. Промежуточные детонаторы
Шашки Т-400,
1. Гранулированные ВВ:
Граммонал А-8,
79/21 Б
б) неводоустойчивые для пород средней
Гранулиты АС-8,
граммонит 79/21 В
2. Прессованные водоустойчивые ВВ в
3. Порошкообразные водоустойчивые ВВ:
а) повышенной мощности в пат-ронах
Аммонал, аммонал
б) средней мощности в патронах для сухих
Аммониты №6 ЖВ,
Классификация ПВВ по областям и условиям применения
I. ВВ только для
открытых работ
II. ВВ для
открытых и
подземных
работ, кроме
шахт, опасных
по газу и пыли
для крепких и весьма крепких
обводненных пород
весьма крепких и обводненных пород
вторичного взрывания негабарита в
карьерах
для инициирования зарядов
малочувствительных ВВ
а) водоустойчивые для пород средней
крепости и крепких в обводненных забоях
крепости и крепких в сухих и влажных
забоях
патронах для скальных
сухих и обводненных пород
гранулотол,
граммоналы А-45,
А-50, граммониты
50/50 В,30/70 В,
М-15, АВ, АВМ,
МГ; ифзаниты
Т-20, Т-60, Т-80;
карбатолы Т-15,
Заряды ЗКП и
ЗКН
Ш-400,
ТГ-500
гранули-ты АС-4В,
АС-8В,
граммониты
АС-4,
С-2М, игданит,
Аммонит скальный
№1
стандартных диаметров для крепких сухих
и обводненных
пород
и обводненных пород средней крепости
скальный №3
динафталин
56
Класс
Группа, подгруппа
ВВ
II. ВВ для открытых и
в) нитроглицериновые
сухих и обводненных пород
Детониты М и 10А
4. Водонаполненные
сухих и обводненных пород
1. Водоустойчивые ВВ для
тяжелым углеводородам
№3 ЖВ
IV. Предохранительные ВВ для
пыли
Водоустойчивые ВВ типа
Аммонит Т-19,
V. Взрывчатые вещества
всех категорий
1. Нитроглицериновые ВВ
Угленит Э-6 и №5
VI.
опасных по газу
ВВ в растворонаполненных
Патроны СП-1
подземных работ, кроме шахт,
опасных по газу и пыли
Окончание таблицы 14
мощные
ВВ в патронах стандартного
и малого диаметров для
крепких и весьма крепких
пластичные ВВ для крепких
Акваниты ЗЛ, №16,
АРЗ, акванал №1
III. Предохранительные ВВ для
породных забоев, опасных по
метану, и специального
назначения
угольных и смешанных забоев
шахт, опасных по газу или
повышенной
предохранительности для
угольных и смешанных
забоев и специальных работ в
шахтах
Высокопредохранительные
взрывчатые вещества для
отбойки угля и специальных
работ в шахтах, особо
Первые два класса составляют непредохранительные ВВ,
применяемые для открытых и подземных работ в шахтах, не опасных
по газу и пыли; остальные классы – предохранительные ВВ различной
степени безопасности.
чистопородных забоев:
а) аммониты
б) нитроглицериновые ВВ
2. ВВ для серных шахт
3. ВВ для шахт, опасных по
аммонитов
2. ВВ в
растворонаполненных
полиэтиленовых оболочках
полиэтиленовых оболочках
Аммонит АП-5-ЖВ
Победит ВП-4
Серный аммонит №1
ЖВ
Нефтяной аммонит
аммонит ПЖВ-20
Патроны ПВП-1-У,
ПВП-1-А
57
10. СОСТАВ, ХАРАКТЕРИСТИКА И ОБЛАСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ ПВВ
10.1. Аммиачно-селитренные промышленные взрывчатые вещества
Аммониты. В аммонитах основными компонентами являются
аммиачная селитра и нитросоединения, преимущественно тротил.
Иногда для повышения детонационной способности, например, для
получения ВВ с малым критическими диаметром и высокой
критической плотностью, вводят дополнительно более мощный
сенсибилизатор – гексоген, нитроглицерин, смесь нитроэфиров и др.
При изготовлении предохранительных аммонитов, кроме этих
компонентов, в рецептурный состав вводят соли-ингибиторы.
Рецептурный состав и некоторые физические и взрывчатые
характеристики выпускаемых в настоящее время аммонитов
приведены в табл. 15.
По отношению к воде аммониты бывают неводоустойчивые,
повышенной водоустойчивости и водоустойчивые. Неводоустойчивые
аммониты изготовляют на основе селитры, не содержащей
гидрофобных добавок. Они дешевле, чем водоустойчивые и
применяются в тех случаях, когда их перевозят, хранят и используют
в сравнительно сухой атмосфере. Аммониты повышенной
водоустойчивости содержат аммиачную селитру, обработанную
сравнительно слабыми гидрофобными добавками (парафином,
парафиновым мазутом). В водоустойчивых аммонитах применяются
специальные сорта водоустойчивой селитры, обычно ожелезненной.
Основное назначений порошкообразных аммонитов – заряжание
шпуров и скважин при подземных разработках. Скальный аммонит
№1 и аммонал №3, благодаря высокой детонационной способности,
применяются при взрывании крепких и весьма крепких пород.
Однако следует отметить, что в последние годы установлена
неперспективность применения порошкообразных аммонитов во
взрывных разработках. Это вызвано тем, что при механизированном
способе заряжания (пневматическом и др.) они сильно пылят
и электролизуются. Поэтому вследствие широкого внедрения
механизированного способа заряжания порошкообразные аммониты
будут заменены граммонитами.
Свойства и состав аммонитов и граммонитов
Аммониты
Скальный
№3
Скаль-
ный №1
АП-5
ЖВ
Состав, %*:
аммиачная селитра
водоустойчивая
тротил
21 5 18
16
19
15
5
хлористый натрий
- - 12
20
20 - -
алюминиевая пудра
- 5 - - -
4,5
8
гексоген
-
24 - - - -
15
Кислородный баланс, %
-0,42
-0,79 +0,18
-0,78
Теплота взрыва, кДж/кг
4316
5413
3800
2406
3410
4944
5698
Объем газов, л/кг
895
830
787
717
724
845
810
Работоспособность по пробе
Трауцля, мл
Бризантность, мм
15-18
18-22
14-17
13-16
15-17
18-20
18-20
Скорость детонации, км/с
3,6-4,8
4,8-5,3
3,6-4,6
3,5-4,0
3,6-4,3
4,0-4.5
4,0-4,5
Критический диаметр, мм:
открытого заряда
10-13
5-6 - - - 12-14
8-10
в проточной оболочке
4-6 - - - - - -
Чувствительность к удару, %
16-32
40-60
12-32
12-24
12-24
24-36
40-44
Водоустойчивость по
гидродинамическому прибору, см
58
Таблица 15
Показатели
№ 6 ЖВ
ПЖВ-20 Т-19
Аммо-
нал
аммонал
79 6 70 64 61 80,5 72
300-380 450-480 320-330 265-280 270-280 410-430 450-480
50-80 70-80 70-80 60-90 60-80 40-70 70-90
*
Примечание:Аммониты, содержащие в своем составе нитроэфиры, рассматриваются в группе нитроглицериновых ПВВ
Граммониты – разновидность аммонитов, в которых в качестве
окислителя используется гранулированная аммиачная селитра,
сенсибилизатор, т.е. тротил вводится в граммонит 79/21 в виде чешуек; в
граммонит 30/70 – в виде гранул, а в граммониты 50/50 В и 30/70 В – в
виде пленки, покрывающей гранулы селитры. Виды граммонитов, их
состав и характеристики представлены в табл. 16.
Наиболее распространенный граммонит 79/21 не обладает
водоустойчивостью и применяется для заряжания сухих,
слабообводненных скважин и минных камер на открытых
и подземных разработках. В граммоните 30/70 аммиачная селитра не
имеет гидрофобной защиты и поэтому сравнительно быстро переходит в
раствор в увлажненных условиях. Однако и в растворе она участвует в
процессе взрыва в качестве окислителя. Причем установлено, что
энергия и работа увлажненного заряда примерно такая же, как у
водонаполненного чистого тротила.
Поэтому граммонит 30/70 наиболее эффективен в частично
обводненных скважинах и, безусловно, в тех случаях, где нет проточной
воды, так как водой аммиачная селитра будет вымываться и
уноситься из сферы заряда. Водоустойчивые граммониты марки В
получают набрызгиванием расплавленного тротила на гранулы селитры.
Граммониты 50/50 В, 30/70 В и граммонал А-45 применяют на открытых,
а граммонал А-8 – подземных работах. При пневматическом заряжании
для подавления пыли рекомендуется граммониты и граммоналы
увлажнять до 3-5%.
Динамоны – это смеси аммиачной селитры в основном
с дизельным топливом, древесной мукой и алюминиевой пудрой. Все
динамоны гигроскопичны. Взрывчатые свойства динамонов зависят от
состава и технологии изготовления, что объясняется отсутствием
взрывчатого сенсибилизатора в составе. Отечественной промышленностью выпускаются динамоны марок АМ-8 и АМ-10. Производство
этих динамонов в настоящее время сокращается. Взамен им
производятся динамоны на основе гранулированной аммиачной селитры.
Основными преимуществами гранулированных динамонов являются их
высокая сыпучесть, низкая чувствительность механическим
воздействиям, отсутствие пыления, что позволяет эффективно
механизировать транспортные и зарядные операции
Рецептурный состав и характеристики гранулированных
динамонов приведены в табл. 17.
59
58
Показатели
Граммониты
Граммоналы
79/21
30/70
50/50 В
30/70 В
А-8
А-45
Состав, %:
тротил
21
70
50
70
12
45
аммиачная селитра
79
30
50
30
80
40
алюминиевая пудра
- - - - 8
15
Теплота взрыва, кДж/кг
4052
40148
4106
4148
5296
5531
Объем газов, л/кг
895
800
810
800
860
752
Работоспособность по пробе Трауцля,
мл
Бризантность (заряд в стальной
оболочке), мм:
в безводном состоянии
20-25
24-27
23-25
24-27
-
30-32
в водонаполненном
- - 28-30
32-34
полное разрушение
Скорость детонации, км/с:
в безводном состоянии
3-3,6
-
3,6-4,2
3,8-4.5
3,8-4,0
5,8-6,3
в водонаполненном
- - 5,2-5,6
5,5-6,0 - -
Чувствительность к удару
(измельченное сухое ВВ), %
Водоустойчивость (количество
выдержке 6 ч в стоячей воде), %
60
Состав и свойства граммонитов и граммоналов
360-370 330-340 340-350 330-340 420-440 440-460
12-24 12-24 12-24 12-16 24-26 24-36
Таблица 16
растворившейся селитры при
- - 8-10 3,5 - 8-11