Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология и безопасность взрывных работ. Учебник
.pdf
в них горючих элементов. При этом часть углерода, выделяемого при взрыве таких ВВ в виде окиси, в свободном состоянии или
в виде горючих соединений реагирует с избыточным кислородом окислителя, повышая теплоту и общую энергию взрыва.
Сенсибилизаторы – вещества, вводимые в состав ВВ для
повышения его чувствительности к начальному импульсу и
передаче детонации. Это, как правило, мощные ВВ (тротил,
гексоген, нитроглицерин), которые в смеси с малочувствительными ВВ (аммиачная селитра и т.п.) и с невзрывчатыми веществами (соляровое масло, древесная или хлопковая мука) обеспечивают нормальную чувствительность такого смесевого ВВ
к инициированию ее капсюлем-детонатором, электродетонатором или детонирующим шнуром и одновременно повышают
энергетические характеристики этого смесевого ВВ.
Стабилизаторы вводятся в состав ВВ для повышения их
химической и физической стойкости. В качестве стабилизатора используют мел и соду, древесную жмыховую и хлопковую
муку. Последние стабилизаторы также выполняют роль горючих добавок, повышают стабильность свойств ВВ.
Флегматизаторы – вещества, вводимые в состав ВВ
для снижения их чувствительности, что обеспечивает более
безопасные условия их применения.
Это, как правило, легкоплавкие вещества, масла, имеющие
высокую теплоемкость и высокую температуру вспышки, обволакивающие частицы чувствительного ВВ и не вступающие
с ним в реакцию. В качестве флегматизатора используют вазелин, парафин, различные масла, тальк и т.д. Так, перед изготовлением промышленных
ВВ с добавками гексогена его флег-
матизируют добавлением 5 % расплавленного парафина.
Пламегасители вводятся в состав только предохранительных ВВ для снижения температуры взрыва, чем уменьшается
вероятность воспламенения метана и угольной пыли в шахтах.
В качестве пламегасителей применяют хлорид натрия (NaCl),
хлорид калия (КСl), хлорид аммония (нашатырь – NH
Сl) и т.д.
4
Пламегасители, не участвуя в реакции при взрыве, поглощают часть тепла на свое нагревание и испарение, за счет чего
снижается температура газов взрыва. Кроме того, они играют
роль отрицательных катализаторов (ингибиторов), которые
41
задерживают реакцию воспламенения метана горячими газами взрыва.
Взрывчатые смеси представляют собой газообразные, жидкие, твердые или гетерогенные системы.
Газообразные взрывчатые смеси не имеют практического применения во взрывном деле вследствие малой плотности
энергии, получаемой при их взрыве. Однако благодаря научным исследованиям газовых взрывчатых смесей были получены существенные результаты в области изучения процессов распространения взрыва, а также механизма и кинетики
взрывных реакций. Кроме того, опасные газовые взрывчатые
смеси нередко образуются в быту или на производстве, в результате чего возможны взрывы аварийного характера. Так, в каменноугольных шахтах часто образуется рудничный газ, представляющий собой смесь метана с воздухом.
Жидкие взрывчатые смеси являются довольно мощными
ВВ, однако во взрывном деле они применяются редко вследствие неудобства использования и высокой чувствительности.
Горючими компонентами жидких взрывчатых смесей обычно
являются вещества, сгорающие с большим тепловым эффектом, такие как, например, бензол, толуол, мононитросоединения. В качестве окислителя часто используются тетранитрометан и концентрированная азотная кислота.
В настоящее время широкое применение во взрывном деле
получили эмульсионные взрывчатые вещества. Их изготавливают путем обработки горячего раствора селитры (смеси аммиачной, кальциевой или натриевой селитры) c нефтепродуктом
при температуре 80 °С с добавкой эмульгатора в аппарате эмульгирования. В горячем виде при заряжании скважин эмульсионные ВВ способны
течь по шлангам зарядной машины, а по мере
понижения их температуры они густеют и приобретают сметанообразную консистенцию.
Твердые взрывчатые смеси весьма многочисленны и находят
широкое применение во взрывном деле. В зависимости от химической природы окислителя, входящего в их состав, эти смеси
подразделяются на соответствующие подгруппы.
Наиболее широко применяемым видом взрывчатых сме-
сей являются аммиачно-селитренные ВВ, или аммониты, –
42
смеси аммиачной селитры с взрывчатыми (например, тротил)
или невзрывчатыми (например, торф) горючими.
Основным компонентом этих составов является аммиачная
селитра NH
, содержание которой в различных составах
4NО3
колеблется от 30 до 95 %.
Аммиачная селитра содержит избыток кислорода в нитратном остатке и является окислителем, одновременно она
содержит горючие элементы (водород аммониевой группы),
поэтому способна сама по себе к экзотермической реакции, которая может протекать и в форме взрыва.
Однако теплота взрыва аммиачной селитры мала, одновременно она обладает низкой чувствительностью к детонации.
Если же к аммиачной селитре добавить горючее, а тем более
горючее, обладающее взрывчатыми свойствами, то возрастают
и теплота взрыва, и чувствительность к детонации.
В простейших аммонитах (динамонах) горючими компонентами являются такие вещества, как уголь, древесная мука,
различные смолы. Динамоны находят широкое применение
в гражданской технике, а в военное время являются удобными
заменителями основных ВВ.
В качестве окислителей во взрывчатых веществах помимо
нитратов могут быть использованы и другие соли, например
хлораты (КClO
), перхлораты (КClO4) и др.
3
Для того чтобы из твердых окислителя и горючего получить ВВ, их необходимо сильно измельчить и тщательно смешать. Химическая реакция вначале протекает только на поверхности частиц и проходит тем быстрее, чем больше эта
поверхность. Однако как бы сильно ни были измельчены твердые составные части смеси, невозможно добиться такой равномерности состава, при которой рядом с каждой молекулой
горючего находилась бы молекула окислителя. Поэтому в механических смесях скорость реакции при взрыве не достигает
своего наибольшего значения, как это происходит в индивидуальных взрывчатых химических соединениях.
В конце XIX – начале XX века широко использовались
взрывчатые вещества, содержащие нитроэфиры, основным
взрывчатым компонентом которых был нитроглицерин (динамиты).
43
К числу динамитов относятся:
– гремучий студень: 93 % нитроглицерина и 7 % коллоксилина;
– желатин-динамиты: 62…63 % нитроглицерина, 27…25 %
калиевой селитры, 2…3 % коллоксилина и 8 % поглотителя;
– порошкообразные динамиты, или гризутины: 29…30 %
нитроглицерина, 0,8…1,0 % коллоидного хлопка, 69,5…68,5 %
аммонийной селитры, до 0,8 % соды или мела.
В военном деле получили распространение бездымные пороха, представляющие собой системы, основным взрывчатым
компонентом которых являются нитраты целлюлозы. Некоторые типы бездымных порохов содержат, кроме того, еще нитроглицерин или другие ВВ.
6.3. Классификация взрывчатых веществ
по областям применения
Взрывчатые вещества и взрывчатые системы в соответствии с основными областями их применения разбиваются
на четыре группы:
1) инициирующие взрывчатые вещества;
2) бризантные (дробящие) взрывчатые вещества;
3) метательные взрывчатые вещества или пороха;
4) пиротехнические составы.
Инициирующие взрывчатые вещества. Иницио по-латыни
означает «начинаю». Инициирующие вещества начинают
взрыв. Они применяются в качестве инициаторов взрывных
процессов, для возбуждения детонации основных ВВ.
Инициирующие ВВ в виде веществ не видит ни один
взрывник, их помещают маленькими порциями – от нескольких миллиграммов до нескольких граммов – в средства ини-
циирования – капсюли-детонаторы (рис. 6.8), электродетонаторы (рис. 6.9), детонирующие шнуры, волноводы и др.
Капсюль-детонатор представляет собой устройство, состоящее из металлической гильзы (диаметр – 7,2 мм, длина –
47…51 мм), в которой с одной стороны помещен комбинированный
для размещения отрезка огнепроводного шнура (рис. 6.10).
заряд из ИВВ, а другая его сторона (дульце) служит
44
Рис. 6.8. Схема устройства капсюля-детонатора
Рис. 6.9. Схема устройства электродетонатора
Рис. 6.10. Зажигательная трубка
Важнейшими представителями группы инициирующих ВВ
являются:
– гремучая ртуть Hg(ONC)
лический порошок (плотность монокристаллов – 4,31 г/см
прессуемый в чистом виде до плотности 3,0…4,0 г/см
– белый или серый кристал-
2
3
и очень
3
),
чувствительный к удару;
– азид свинца Pb(N
плотностью монокристаллов 4,73 г/см
ми добавками клеящего вещества до плотности 3,0…3,5 г/см
– белое кристаллическое вещество с
3)2
3
, прессуемое с небольши-
3
менее чувствителен к удару и пламени, чем гремучая ртуть, но
превосходит ее по инициирующей способности;
45
;
– тринитрорезорцинат свинца С6H(O2Pb)(NO2)3H2O (ТНРС,
тенерес) – желтый порошок с плотностью монокристаллов
3
3,08 г/см
, прессуемый обычно до плотности 2,9 г/мм3, очень
чувствителен к пламени;
– тетразен С
2Н8ОN10
монокристаллов 1,65 г/мм
– желтоватый порошок с плотностью
3
, чувствительный к наколу и трению.
Азид свинца не столь чувствителен к внешним воздействиям,
как гремучая ртуть, поэтому ему всегда придается помощник –
тринитрорезорцинат свинца. Это сложное название нетрудно
выговорить только химику, поэтому обычно его обозначают аббревиатурой – ТНРС, или тенерес. Сам по себе тенерес тоже инициирующая взрывчатка, однако его детонирующая способность
слишком мала, чтобы вызвать взрыв основного заряда, и отдельно от других инициаторов этот темно-желтый порошок редко употребляется. Зато у тенереса есть важное достоинство – он
очень чувствителен к пламени, и поэтому в капсюли-детонаторы
поверх азида свинца запрессовывается крупинка тенереса. Это
обеспечивает безотказность воспламенения детонатора.
Инициирующие вещества требуют в обращении большой
осторожности и на любую невнимательность отвечают взрывом.
Некоторым из них для взрыва достаточно легчайшего прикосновения птичьим пером или даже яркой вспышки света.
Бризантные (дробящие) взрывчатые вещества. Бризантные
ВВ применяются в промышленности и военном деле, когда требуется обеспечить преимущественно дробящее действие. В отличие от инициирующих ВВ, они обладают значительно большей устойчивостью (не
взрываются при слабом ударе, наколе,
трении), что обусловливает достаточное удобство и безопасность обращения.
Основным видом взрывчатого превращения бризантных ВВ
является детонация, которая вызывается под влиянием относительно больших внешних воздействий – ударными волнами,
создаваемыми детонаторами, ударом быстролетящих (со скоростью 1 км/с и более) металлических тел, взрывом специальных
зарядов (промежуточных детонаторов).
Метательные взрывчатые вещества. Пороха применяются
главным образом для метания тел в ствольных системах или
создания реактивной тяги в ракетных двигателях.
46
Пороха должны обеспечивать устойчивое горение без перехода во взрыв. Это достигается в основном флегматизацией
и пластификацией мощных бризантных ВВ с последующей обработкой до получения предельно гомогенизированной структуры заряда. Основным видом взрывчатого превращения порохов является быстрое горение.
Пороха разделяются на две группы:
– пороха – механические смеси, например черный дымный
порох, состоящий из 75 % калийной селитры, 15 % древесного
угля и 10 % серы;
– бездымные пороха (на основе нитроэфиров).
Пиротехнические составы. Пиротехнические составы представляют собой механические смеси неорганических окислителей с органическими или металлическими горючими и цементирующими добавками.
Пиротехнические составы обладают сравнительно высокой
чувствительностью к внешним воздействиям и при горении дают
световые, тепловые, дымовые, реактивные и звуковые эффекты.
Основным видом взрывчатого превращения пиротехнических составов является горение. Однако большинство из них
при известных условиях могут претерпевать взрывчатые превращения, т.е. способны к детонации.
47
7. КЛАССИФИКАЦИЯ
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
ПО СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ,
ХАРАКТЕРУ ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
И ФИЗИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ
Все взрывчатые вещества могут быть подразделены по степени опасности на две основные группы: предохранительные
и непредохранительные.
I группа – непредохранительные ВВ:
1-й класс – для взрывания на земной поверхности (патроны и мешки с ВВ из неокрашенной бумаги);
2-й класс – для открытых и подземных работ, кроме шахт
и рудников, опасных по взрыву газа или пыли (патроны с ВВ
из красной бумаги, мешки для ВВ из неокрашенной бумаги
с красной полосой).
II группа – предохранительные ВВ:
3-й класс – мощные ВВ ограниченного применения для породных забоев угольных шахт, опасных по взрыву газа и угольной пыли (патроны с ВВ из синей бумаги);
4-й класс – предохранительные ВВ средней мощности для
взрывания при проходке и выемке угля в шахтах, опасных
по взрыву газа и угольной пыли, а также для сотрясательного
взрывания (патроны с ВВ из желтой бумаги);
5-й класс – предохранительные ВВ для взрывания угля и породы в особо опасных условиях (патроны с ВВ из желтой бумаги);
6-й класс – предохранительные ВВ для отбойки мягкого угля в лавах, при посадке кровли, для разбучивания (разрушения угольных пробок) в дучках и печах (патроны с ВВ
из желтой бумаги);
7-й класс – предохранительные ВВ и изделия из ВВ 5-го и
6-го классов
пыление ингибиторов, перебивание деревянных стоек, ликвидация зависаний) в забоях, где возможно образование взрывоопасных концентраций горючего газа и угольной пыли.
для ведения специальных взрывных работ (рас-
48
Специальный класс (С) – непредохранительные и предохранительные взрывчатые вещества и изделия из них, предназначенные для специальных взрывных работ, кроме забоев
подземных выработок, в которых возможно образование взрывоопасной концентрации горючего газа и угольной (сланцевой) пыли.
B отдельную группу выделяются инициирующие ВВ, применяемые для изготовления средств инициирования взрыва
промышленных ВВ.
Промышленные ВВ по названию основного компонента
делятся на аммиачно-селитренные (аммониты, динамоны,
гранулиты, граммониты, игданиты), водосодержащие ВВ (акватолы, порэмиты, сибириты), ВВ на основе жидких нитроэфиров (детониты, углениты), нитросоединения (тротил, гексоген), оксиликвиты, хлоратные и перхлоратные ВВ, дымные
и бездымные пороха (гранипоры).
По характеру воздействия на окружающую среду ВВ делят:
– на высокобризантные, имеющие скорость детонации
> 4,5 км/с;
v
д
– бризантные, v
– низкобризантные, v
= 3,5…4,5 км/с;
д
= 2,0…3,5 км/с;
д
– метательные со скоростью взрывного горения до 2 км/с.
По физическому состоянию применяемые промышленные
ВВ классифицируют на порошкообразные, гранулированные,
прессованные, литые, пластичные, водосодержащие, текучие,
льющиеся, эмульсионные.
В настоящее время в качестве промышленных используют
следующие ВВ.
1. Сухие порошкообразные и гранулированные ВВ.
Аммониты – порошкообразные смеси аммиачной селитры
с тротилом (реже с гексогеном и динитронафталином) и невзрывчатыми горючими добавками.
Аммоналы – аммониты с добавками алюминиевой пудры.
Скальный аммонит – аммонал с добавкой гексогена.
Граммониты – гранулированные аммониты, состоящие
из гранулированной селитры и гранулированного или чешуйчатого тротила.
Граммоналы – гранулированные аммоналы.
49
Динамоны – порошкообразные смеси аммиачной селитры
с невзрывчатыми горючими добавками.
Гранулиты – механическая смесь гранулированной ам-
миачной селитры, жидких (соляровое масло) и порошкообразных (древесная мука, алюминий) горючих добавок.
Игданит – стехиометрическая смесь гранулированной ам-
миачной селитры и дизельного топлива.
Гранулотол – гранулированный тротил.
Алюмотол – гранулированный сплав тротила с алюмини-
евой пудрой.
Гранитол – гранулированный сплав тротила с аммиачной
селитрой.
2. Водосодержащие ВВ.
Акватолы – водосодержащие ВВ текучей (медообразной)
консистенции, состоящие из гранул граммонита или граммонала и насыщенного загущенного раствора аммиачной селитры.
Акваниты и акваналы – водосодержащие ВВ пластичной
консистенции, состоящие из порошкообразных аммонитов
или аммоналов с добавками кальциевой или натриевой селитры, воды и пластифицирующих добавок.
Горячельющиеся ВВ (ГЛТ) – суспензионные ВВ, изготавливаемые в зарядных машинах на месте заряжания, состоящие
из смеси горячего раствора аммиачной селитры, загустителей
с добавками 10…20 % тротила, производятся непосредственно
на месте заряжания скважин. После охлаждения заряд затвердевает, приобретает гипсообразную структуру.
Ифзаниты – водосодержащие ВВ, состоящие из смеси гранул аммиачной селитры и тротила, в которую на месте заряжания добавляется насыщенный раствор аммиачной селитры
с загустителем в объеме, равном межгранульному пространству
в твердой фазе.
Карботолы – горячельющиеся ВВ, изготовляемые на ме-
сте заряжания, состоящие из гранул тротила и эвтектического
расплава карбамида (мочевины) и аммиачной селитры с малым содержанием воды, а также добавками алюминия.
Порэмиты и
сибириты – эмульсионные ВВ из смеси го-
рячего раствора аммиачной и натриевой селитр с добавками
горючего (минеральное масло) и эмульгатора. Активацию
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]