Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология и безопасность взрывных работ. Учебник
.pdf
2) теплота взрыва 1 моля ВВ:
( )
kf
=⋅ +⋅+⋅ +⋅ =
0,32 47 5,25
Q d bH= ⋅a + +D ° =
0,32 36,36 47 6 5,25 5 17,8 216 .
= ⋅ ⋅ + ⋅ +− =
взр ВВ
0,24
0,24
( ) ( )
ккал/моль
3) молярная масса тротила:
7 12 5 1 3 14 6 16 227 .
М
г/моль
4) теплота взрыва 1 кг ВВ:
1000
Q
взр
Q
= = = =
М
216 1000
⋅
227
ккал/кг кДж/кг
951 3982 .
Теплота взрыва некоторых других ВВ, рассчитанная по методу г. А. Авакяна, представлена в табл. 15.2.
Таблица 15.2
Энергия, выделяющая при взрыве некоторых ВВ,
рассчитанная по методу г. А. Авакяна
DH°
,
ВВ
Тэн –125 5 8 4 12 316 85,71 439 1390 5822
Гексоген
Пикриновая
кислота
Тротил –17,8 7 5 3 6 227 36,36 216 951 3982
fВВ
ккал/моль
14,7 3 6 6 6 222 66,67 290 1304 5461
–51,7 6 3 3 7 229 51,85 233 1017 4258
a b c d
M, г/
моль
, %
a
k
Теплота взрыва, Q
ккал/моль ккал/кг кДж/кг
взр
Следует отметить, что метод г. А. Авакяна не учитывает влияние плотности.
71
16. МОЩНОСТЬ ВЗРЫВА
h
Разрушающее действие взрыва может быть очень большим,
что определяет целесообразность и необходимость его применения в горном деле для дробления горных пород.
Мощность взрыва можно определить по зависимости
Q
N
где h – коэффициент использования энергии взрыва;
Q – энергия взрыва заряда ВВ;
t – время действия.
Причина огромного разрушающего действия взрыва заключается в том, что энергия при взрыве выделяется очень быстро.
Так, если 1 кг бензина сгорает в двигателе автомашины за
5…10 мин, то взрыв 1 кг взрывчатого вещества происходит в течение 1…2 стотысячных секунды (0,00001…0,00002 с).
Энергия при взрыве выделяется в десятки миллионов раз
быстрее, чем при горении.
Соответственно время в знаменателе вышеприведенной формулы стремится к нулю (t → 0), а мощность стремится к бесконечности (N → ∞).
,
=
t
Задача 16.1. Определить мощность, создаваемую при взрыве одного патрона аммонита 6ЖВ (диаметром d = 32 мм; длиной
l = 25 см; массой m = 200 г), при допущении, что вся энергия,
выделяющаяся при взрыве, превращается в работу и что время
совершения этой работы равно времени прохождения взрыва
по заряду ВВ.
Взрыв был возбужден с торца патрона, скорость распространения взрывчатого превращения (детонации) по аммониту 6ЖВ D ≈ 4200 м/с, теплота взрыва 1 кг аммонита 6ЖВ E =
= 4300 кДж/кг.
Решение
Длительность взрыва составит
0,25
l
= = ≈⋅
t
4200
D
72
5
−
6 10 .
с
При взрыве 1 кг аммонита 6ЖВ выделяется энергия E =
h⋅
m
= 4300 кДж/кг; 200 г аммонита дают Q = 860 кДж.
Так как по условию задачи вся энергия, выделяющаяся при
взрыве, превращается в работу, то коэффициент использования
энергии взрыва равен 1, или 100 %.
Отсюда мощность взрыва
1 860
Q
N
== ≈⋅
t
6 10
⋅
14,3 10 1,36 19 500 000 .
N = ⋅⋅ ≈
6
14,3 10 ;
5
−
6
кВт
л.с
1 кВт = 1000 Вт = 1,36 лошадиных сил; 1 л. с. = 0,736 кВт;
9
1 ГВт = 10
Вт.
Рассчитанная мощность завышена, так как время, в течение
которого расширяющиеся газы совершают работу, больше времени протекания детонации по заряду взрывчатого вещества.
Кроме того, коэффициент полезного действия взрыва скважинных зарядов дробления составляет около 15 %. Но даже в этом
случае мощность взрыва сравнима с мощностью крупнейших
гидроэлектростанций (например, Красноярской ГЭС – 6 ГВт).
Может быть использован, если плотность заряда составляет 0,8…0,9 от плотности монокристалла.
Задача 16.2. Определить мощность, создаваемую при взрыве
килограммового сферического заряда, изготовленного из сильно-
3
го ВВ – гексогена плотностью 1,65 г/см
, возбуждаемого (иници-
ируемого) в центре. Скорость детонации гексогена D = 8300 м/с,
теплота взрыва гексогена Q = 5500 кДж/кг.
Решение
Время, в течение которого реализуется взрыв сферического заряда, будет равно
r
0
,
tD=
где r0 – радиус заряда ВВ.
Радиус заряда ВВ можно определить из соотношения
4
3
rVπ==
0
3
,
r
0
где V, m, r0 – соответственно объем, масса и плотность заряда ВВ;
73
3 31
8300
D
m
3
r⋅= = =
0
4 4 3,14 1650
t
3
πr ⋅ ⋅
0
r
0,052
0
= = = ⋅
6,3 10 .
0,052 ;
6
−
с
м
Мощность:
5500
Q
== ≈⋅
N
t
87,3 10 1,36 1 187 000 000 .
N = ⋅⋅ ≈
⋅
6,3 10
7
87, 3 10 ;
6
−
7
кВт
л.с
Большая мощность характерна для взрывчатых веществ
также в случае применения их как средства метания в виде порохов. При этом скорость превращения порохов в газы во много раз меньше, чем бризантных ВВ при детонации.
Задача 16.3. Определить мощность выстрела из тяжелого
орудия, снаряд которого массой m = 917 кг имеет начальную
скорость движения v =523 м/с. Время получения снарядом
энергии t = 0,01 с.
Решение
Энергия снаряда при вылете из ствола:
22
vm
E⋅= = ≈
523 917
125 400 000 .
Дж
22
Мощность:
125 400 000
E
Nt== =⋅=⋅
1,254 10 1,254 10 ;
10 7
Вт кВт
0,01
1,254 10 1,36 17 000 000 .л.сN = ⋅⋅ ≈
7
Высокая мощность в артиллерийском орудии сочетается с
большим коэффициентом полезного действия: доля энергии
пороховых газов, переходящая в энергию движения снаряда,
достигает 35 %, что гораздо больше, чем в паровой машине, и
столько же, сколько в двигателе внутреннего сгорания.
Однако получение огромной мощности обходится очень дорого, так как сопряжено с быстрым износом орудия. Согласно
расчетам стоимость работы, получаемой при помощи орудия,
во много раз выше, чем получаемой с помощью паровой маши-
74
ны или двигателя внутреннего сгорания. Поэтому использование взрывчатых веществ для метания целесообразно только в
тех случаях, когда необходимо получать огромную мощность,
хотя бы и ценой высокой стоимости энергии.
75
17. ТРОТИЛОВЫЙ ЭКВИВАЛЕНТ
11
22
RE
RE
Задача 17.1. При взрыве 1 кг тротила (удельная теплота
взрыва которого Q
него регистрируется ударная волна с избыточным давлением
Dp = 1,05 МПа (10,5 атм).
1. На каком расстоянии R
избыточное давление при взрыве 0,5 кг гексогена (удельная теплота взрыва которого Q = 1300 ккал/кг)?
2. Определить тротиловый эквивалент данного заряда гек-
согена.
Решение
1. Согласно энергетическому закону подобия при взрыве
Отсюда
= 1000 ккал/кг) на расстоянии R1 = 1 м от
тнт
будет иметь место то же самое
2
3
=
.
согена:
E
RR
3
= = =
21
E
0,5 1300
3
1 1000
⋅
⋅
2
1 0, 87 .
1
м
2. Тротиловый эквивалент заряда, состоящего из 0,5 кг гек-
ММ
экв
Q
= = =
Q
тнт
1300
0,5 0, 65 .
кг
1000
76
18. ДАВЛЕНИЕ НА ФРОНТЕ ВОЛНЫ
23
D= ++= ++=
ВЗРЫВА
Задача 18.1. Пусть заряд гексогена массой 2,5 т взрывается
на поверхности земли; требуется определить давление на фронте волны на расстоянии R = 50 м. Принять теплоту взрыва гексогена равной 1300 ккал/кг.
Решение
Определяем тротиловый эквивалент данного заряда гексогена:
ММ
экв
Q
= = =
Q
тнт
Находим приведенное расстояние:
1300
2500 3250
1000
кг.
R
= = =
R
3
М
50
3
3250
3, 4 .
Рассчитываем избыточное давление для поверхностного заряда при `R = 3,4:
0,106 0,43 1,4 0,106 0, 43 1,4
p
пов
R
= =
23
RR
0,1055 105,5 .
МПа кПа
3, 4
Задача 18.2 (обратная задача). На поверхности земли
взрывается заряд аммонита общей массой 10 т, или 10
плота взрыва аммонита равна теплоте взрыва тротила. Требуется определить, на каком расстоянии от центра взрыва избыточное давление будет равным 0,025 МПа.
Решение
Методом подстановок по таблице или графику (рис. 18.1) находим, что давлению DP
= 0,025 МПа соответствует `R =7,5;
пов
отсюда искомое расстояние
3
R RM= = =
3
7,5 10 000 160 .
Закон подобия при взрыве может также использоваться и
для расчета ударных волн в водной среде. Однако при взрыве
в воде появляется заметное пульсирование (колебательное движение) газового пузыря из продуктов детонации после завершения их первичного расширения.
77
3, 4 3, 4
м
4
кг; те-
2,00
Избыточное давление, МПа
В воздухе На поверхности
1,50
1,00
0,50
0,00
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,010,0
Приведенное расстояние, м/кг
Рис. 18.1. Избыточное давление на фронте сферической
ударной волны взрыва
1/3
78
19. ОГНЕВОЕ ИНИЦИИРОВАНИЕ
ВЗРЫВОВ ЗАРЯДОВ ВЗРЫВЧАТЫХ
ВЕЩЕСТВ
Капсюль-детонатор (рис. 19.1) представляет собой цилиндрическую гильзу 1 (медную, алюминиевую или биметаллическую) диаметром 6…7 мм и длиной 47…51 мм, снаряженную
зарядами первичного (гремучая ртуть 2, ТНРС 2′ и азид свинца 2″) и вторичного 4 (тетрил) инициирующего ВВ.
Рис. 19.1. Капсуль-детонатор
Промышленностью выпускаются капсюли-детонаторы, которые в зависимости от состава заряда ИВ делятся на гремучертутно-тетриловые и азидо-тетриловые.
Гремучертутно-тетриловые капсюли-детонаторы изготавливают в медных (КД-8МА) или биметаллических (сталь с медным
покрытием (КД-8С)) гильзах; содержат они 0,5 г гремучей ртути
и 1 г тетрила.
Азидо-тетриловые капсюли-детонаторы изготовляют в алюминиевых гильзах, они содержат 0,1 г ТНРС, 0,2 г азида свинца
и 1 г тетрила или гексогена.
Диаметр гильзы 8,3 мм обеспечивает свободный ввод огнепроводного шнура. Гильза длиной 48…51 мм на 2/3 заполнена
зарядом инициирующего ВВ, а свободный от ВВ участок обеспечивает надежное и безопасное закрепление огнепроводного
шнура.
79
Капсюли-детонаторы обладают высокой чувствительностью
к трению, удару, сжатию и огню, поэтому при обращении с ними
нужно соблюдать максимальную осторожность.
Огнепроводный шнур (рис. 19.2) предназначен для возбуждения горящей пороховой сердцевиной взрыва капсюля-детонатора, а также воспламенения пороховых зарядов при отбойке штучного камня.
Рис. 19.2. Огнепроводный шнур
Огнепроводный шнур (ОШ) представляет собой слабо спрессованную из дымного пороха с пластифицирующими добавками
сердцевину 2 с центральной направляющей нитью 1, заверну-
тую в нитяные оплетки 3 с гидроизоляционной прослойкой 4.
Наружный диаметр огнепроводного шнура – 5,5 мм. Едиными правилами безопасности регламентировано, что отрезок
огнепроводного шнура 0,6 м должен сгорать за время 60…68 с.
Огнепроводный шнур выпускается следующих видов: асфальтированный ОША (для сухих и влажных забоев), эструзионный ОШЭ с полиэтиленовой оболочкой и пластикатный
ОШП (для обводненных забоев).
При огневом инициировании нескольких зарядов разрешается поджигать концы шнуров, идущих к зарядам, тлеющим фи-
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]