ЕКВ ГЭ МК ОЭ 2013 / ЕКВ конспекты 1-11 PDF / 06 СИ 2003

Тема 6. Средства инициирования

6.1. Инициирующие ВВ

Средствами инициирования (СИ) называют совокупность принадлежностей, предназначенных для инициирования зарядов ВВ и содержащихини-

циирующие ВВ.

В качестве первичных инициирующих ВВ применяют гремучую ртуть, азид свинца, тенерес, в качестве вторичных бризантных ВВ – тетрил, гексоген, тэн.

Гремучую ртуть получают при взаимодействии металлической ртути, этилового спирта и азотной кислоты. Насыпная плотность порошкообразной гремучей ртути равна 1,22-1,25 г/см3. Она хорошо прессуется. При давлении прессования 30 МПа плотность ее достигает 3,5 г/см3.

Чистая гремучая ртуть практически малогигроскопична, она слабо растворяется в воде. В 100 г воды при температуре12°С растворяется всего лишь 0,07 г, а при 100° С – 0,77 г гремучей ртути. При сильном увлажнении она теряет взрывчатые свойства, при 10%-ой влажности горит, не детонируя, 30%-ной – даже не загорается. Поэтому гремучую ртуть в целях безопасности хранят под водой. Химическая устойчивость гремучей ртути достаточна для практического применения.

Температура вспышки гремучей ртути находится в пределах170-180° С. От луча огня огнепроводного шнура или от электровоспламенителя она безотказно загорается. Порошкообразная гремучая ртуть, взятая в небольших количествах, загорается, дает вспышку с характерным глухим хлопком, но при этом не получается бризантного действия. Запрессованная под давлением 25-35 МПа, она взрывается и инициирует навеску бризантного ВВ. Недостатком гремучей ртути является ее способностьперепрессовываться, вследствие чего при воспламенении от огня она выгорает, но не детонирует.

Температура взрыва гремучей ртути, вычисленная на основании уравнения взрывчатого разложения, равна 4450°С.

При разложении 1 кг гремучей ртути образуется311 л газообразных продуктов.

Теплота взрыва 1701 кДж/кг. Скорость детонации 4,5-4,85 км/с.

Гремучую ртуть ранее широко применяли в качестве инициирующего ВВ в капсюлях-детонаторах и электродетонаторах, однако в последнее время ее все шире заменяютазидом свинца. Кроме перечисленных недостатков

гремучей ртути, причиной ограничения ее применения является высокая токсичность паров ртути, образующихся при ее взрыве.

Азид свинца получают осаждением из водных растворов азида натрия и азотнокислого свинца.

2

Азид свинца не содержит ни углерода, ни водорода, ни кислорода. Реакция взрыва азида свинца представляет собой распад молекулы на свинец и азот (PbN6 = Pb+3N2) и сопровождается значительным выделением тепла.

Азид свинца представляет собой мелкокристаллический порошок белого цвета с плотностью в кристаллах 4,73 г/см3.

Прессование не оказывает заметного влияния на инициирующую спо-

собность азида свинца, но применяется он только в прессованном виде.

Чувствительность азида свинца к лучу огня, особенно в запрессованном виде, несколько ниже, чем у гремучей ртути. Температура его вспышки равна 325-350° С.

К основным недостаткам азида свинца следует отнести возможность самопроизвольных взрывов в процессе изготовления из-за высокой его чувствительности к механическим воздействиям (удару, трению и др.).

Применение медных или латунных гильз для снаряжения капсюлейдетонаторов азидом свинца запрещено, так как создается опасность образования азида окисной меди, чувствительность которого к механическим воздействиям чрезвычайно высока.

С алюминием азид свинца не взаимодействует. Практически азид свинца не реагирует с железом, поэтому его обычно запрессовывают в стальные колпачки (втулки).

Теплота взрывчатого разложения азида свинца равна 1600 кДж/кг. Объем газов, образующихся при взрыве, составляет 308 л/кг. Температура взрыва 4300°С, скорость детонации 5,3 км/с.

Азид свинца применяют в качестве инициирующего ВВ в капсюляхдетонаторах.

Тенерес (тринитрорезорцинат свинца – ТНРС) получают на основе резорцина, который подвергают нитрации. Затем его обрабатывают углекислым натрием для получения тринитрорезорцината натрия, водный раствор которого используют для осаждения тринитрорезорцината свинца при взаимодействии с раствором азотнокислого свинца.

Тенерес представляет собой темно-желтые, сильно электризующиеся кристаллы плотностью 3,01 г/см3. Он физически и химически стоек, малораетворим в воде и малогигроскопичен, с металлами не взаимодействует.

Чувствительность к удару у тенереса ниже, чем у гремучей ртути и азида свинца. По чувствительности к трению он занимает среднее место между гремучей ртутью и азидом свинца.

Объем газов взрыва 448 л/кг, теплота взрыва 1756 кДж/кг, температура взрыва 3030° С, скорость детонации 5,2 км/с.

Температура вспышки тенереса270-280°С, инициирующая способность ниже, чем у гремучей ртути и азида свинца. В связи с этим его применяют в качестве инициирующего ВВ лишь вместе с азидом свинца, которому он передает воспламенение.

В электродетонаторах тенерес используется как навеска массой 0,1 г поверх азида свинца для восприятия первичного теплового импульса.

3

Инициирующие ВВ способны даже в незначительных количествах взрываться под действием одного из простейших начальных импульсов(огня, удара, накола, трения). Способность инициирующих ВВ детонировать в ничтожно малых количествах связана с быстрым нарастанием скорости их взрывчатого превращения. Например, при взрыве азида свинца присущая этому инициирующему ВВ скорость детонации устанавливается на очень коротком участке, измеряемом долями миллиметра. Критический диаметр детонации азида свинца составляет всего 0,01-0,02 мм.

Для возбуждения взрыва инициирующих ВВ обычно используют тепловой импульс. При одинаковых условиях воспламенения восприимчивость к детонации у одних инициирующих ВВ выше, у других – ниже.

Например, если на лист картона положить одинаковые, небольшие количества азида свинца и гремучей ртути и поджечь , ихто гремучая ртуть только сгорит, а азид сдетонирует и пробьет в картоне отверстие.

Инициирующую способность инициирующих ВВ устанавливают -не сколькими методами. Наиболее распространенным из них является определение предельного заряда, который требуется для того, чтобы вызвать полную детонацию взаряде вторичного (бризантного) ВВ, запрессованного в медную гильзу капсюля-детонатора.

Инициирующие ВВ очень чувствительны к трению, что увеличивает опасность обращения с КД в процессе изготовления зажигательных трубок в результате трения о стенки гильзы КД. Даже легкое трение инициирующих ВВ способно вызвать их взрыв. Поэтому обращаться с инициирующими ВВ и изделиями, содержащими их, надо очень осторожно.

В зависимости от способа возбуждения взрыва средств инициирования

различают следующие способы взрывания зарядов:

1.огневой, когда возбуждение взрыва капсюля-детонатора происходит от пучка искр огнепроводного шнура;

2.электроогневой, когда капсюль-детонатор взрывается от пучка искр огнепроводного шнура, который, в свою очередь, поджигается электровоспламенителем;

3.бескапсюльный, когда инициирующий импульс зарядам ВВ передается детонирующим шнуром, взрыв которого, в свою очередь, инициируется капсюлем-детонатором или электродетонатором;

4.электрический, когда тепловой импульс в электродетонатор передается от электровоспламенителя;

5.неэлектрическая система инициирования на основе ударно-волновой трубки (УВТ).

4

6.2. Средства инициирования для огневого и электроогневого взрывания

Огневое инициирование зарядов является наиболее простым и -де шевым способом взрывания с применением огнепроводного шнура и кап- сюля-детонатора.

Для огневого взрывания применяют: 1. огнепроводный шнур

Огнепроводный шнур (ОШ) предназначен для передачи луча огня на некоторое расстояние с целью возбуждения взрыва КД или воспламенения порохового заряда.

ОШ представляет собой слабоспрессованную сердцевину 2 из дымного пороха с пластифицирующими добавками, помещенную в защитные оболочки (рис. 6.1). Диаметр пороховой сердцевины около 2 мм, масса пороха на 1 м шнура 6 г, плотность пороха в сердцевине 1,8 г/см3.

Рис. 6.1. Огнепроводный шнур:

1 – хлопчатобумажная направляющая нить; 2 – дымный порох; 3, 6, 8 – оплетки; 4, 5, 7 – изолирующие прослойки

Для предотвращения высыпания пороховой сердцевины из оплеток3, 6, 8 через нее по центру прокладывают хлопчатобумажную направляющую нить 1.

Оплетки разделены изолирующими прослойками 4, 5, 7. Наружный диаметр ОШ равен 5-6 мм.

В зависимости отматериала внешней оболочки выпускаются шнуры марок ОША, ОШП и ОШЭ:

васфальтированных шнурах ОША вторая наружная оплетка покрыта слоем водоизоляционной мастики из асфальтита;

вшнурах пластиковыхОШП и экструзионныхОШЭ – пластиковой

массой.

Шнуры ОШП и ОШЭ применяются в обводненных забоях, ОША—в увлажненных и сухих забоях.

Скорость горения ОШ составляет1 см/с. При этом горение должно протекать равномерно, без проскоков пламени, затуханий, хлопков, пробива-

5

ния искр через оболочку. Скорость горения не должна изменяться после выдержки шнура в воде на глубине1 м при температуре 15-20°С в течение 4 ч для ОШП и 1 ч – для ОША.

Шнуры выпускаются отрезками длиной 10 м.

Гарантийный срок хранения шнура ОША 1 год, ОШП – 5 лет.

2. Средства зажигания ОШ

2.1.Спички – применяют при зажигании только одного ОШ.

2.2.Отрезок ОШ ("затравка") – для поджигания нескольких ОШ, при этом предварительно на нем делают косые надрезы(число которых равно числу зажигаемых шнуров ОШ), из которых при горении вылетают искры, хорошо поджигающие шнуры; длина отрезка должна быть на 60 см короче самого короткого отрезка шнура, идущего к заряду ВВ.

2.3.Тлеющий фитиль – для поджигания нескольких ОШ, имеет сердцевину из льняных или хлопчатобумажных нитей, пропитанных концентрированным раствором калиевой селитры и помещенных в наружную нитяную оплетку. Диаметр шнура 6-8 мм. Скорость горения от 1 до 2,5 см./мин. Выпускается отрезками длиной 50 м.

2.4.Зажигательные свечи – представляют собой бумажные гильзы диаметром 10 мм и длиной 200 мм, заполненные с одного конца горючим составом, с другого – инертным веществом, позволяющим держать свечу в руке.

Зажигательная головка, расположенная на горючей части свечи, воспламеняется от спичечной терки.

При горении пламя свечи изменяет свой цвет: белый – в момент воспламенения, красноватый – при основном горении, ярко-зеленый – сигнальный (за 15 с до окончания горения).

Число цветных полос на свече указывает длительность ее горения

(1, 2 и 3 мин).

2.5.Зажигательные патроны ЗП-Б представляет собой картонную гильзу 4 с лепестками (рис. 6.2. а). На дно гильзы помещают зажигательный состав 1 из смеси свинцового сурика и кристаллического кремния, замешанных на нитролаке.

Толщина слоя зажигательной смеси в патроне4 мм. Зажигательные патроны применяются для одновременного группового зажигания10-30 отрезков шнуров, идущих к зарядам. Зажигательную смесь патрона поджигают с помощью воспламеняющего шнура 7 длиной 0,15-0,3 м от электрозажига-

тельной трубки ЭЗТ-2.

2.6.Электрозажигателъный патрон ЭЗП-Б (рис. 6.2. б) по конструк-

ции аналогичен патрону ЗП-,Бно в донную часть зажигательного состава вмонтирован электровоспламенитель 6. Электровоспламенители патронов ЭЗП-Б типовые с жестким креплением мостика. В зависимости от числа одновременно зажигаемых шнуров выпускают пять типоразмеров патронов ЭЗП-Б:

6

Рис. 6.2. Зажигательный ЗП-Б (а) и электрозажигательный ЭЗП-Б (б) патроны:

1 – зажигательный состав;

2– резиновое кольцо;

3– плотный картонный кружок;

4– бумажно-картонная гильза;

5– втулка с электровоспламенителем 6;

7– воспломеняющий шнур

При производстве взрывных работ пучок ОШ от зарядов ВВ вводят в

дульце гильзы 4 до соприкосновения с зажигательным составом1. Дульце гильзы на шнурах стягивают резиновым кольцом2 или завязывают шпагатом. При пропускании тока через электровоспламенитель зажигательный состав в патроне воспламеняется и поджигает одновременно все шнуры, введенные в электрозажигательный патрон.

Патроны ЗП-Б и ЭЗП-Б применяют для зажигания ОШ в сухих и- ув лажненных условиях.

2.7. Электрозажигательная трубка ЭЗТ-2 (рис. 6.3) состоит из биме-

таллической гильзы 1 со стенками толщиной 0,7 мм, электровоспламенителя 2 и зажигательного состава 3 в дульце трубки.

Рис. 6.3. Электрозажигательная трубка ЭЗТ-2:

1- биметаллическая гильза; 2 – электровоспламенитель;

3 – зажигательный состав; 4 – отрезок ОШ

Диаметр гильзы трубки 6,9 мм, длина гильзы 51 мм. Трубка ЭЗТ-2 предназначена для зажигания одного отрезка шнура 4 в сухих и увлажненных условиях. Крепление трубки на шнурах выполняют путем обжатия конечной части ее дульца вокруг шнура.

Безопасный ток трубки 0,18 А, гарантийный безотказный ток 1 А. Длина медных проводов трубки 2 м.

7

2.8. Электрозажигатель ЭЗ-ОШ-Б (рис. 6.4) состоит из толстостенной гильзы 2 из прочной бумаги, двух наружных стальных втулок1 и 3 бумажной втулки 4, помещенной внутрь гильзы, и электровоспламенителя 5.

Электрозажигатель предназначен для зажигания одного отрезка ОШ, на котором он закреплен путем обжатия втулки1, и применяется в сухих забоях.

Соединительные провода ЭВ медные или стальные длиной1 м. Электрическое сопротивление электрозажигателя с медными проводами1,6-3,5 Ом.

Рис. 6.4. Электрозажигатель ЭЗ-ОШ-Б:

1 – стальная втулка; 2 – картонная гильза; 3 - стальная втулка 4 – бумажная втулка; 5 – электровоспламенитель

3. капсюль-детонаторы (КД) (рис. 6.5) представляют собой заряды из первичного инициирующего ВВ и вторичного индивидуального высокобризантного ВВ, помещенные в металлическую или бумажную гильзу 1. С одного конца гильза имеет открытое дульце, с другой стороны – выемку, формирующую кумулятивную струю, усиливающую инициирующее действие. В дульце вставляют ОШ и обжимают.

Вторичное бризантное ВВ4 запрессовывают непосредственно в донную часть гильзы, а первичное инициирующее ВВ– в металлическую чашечку 2, которую затем вставляют в гильзу поверх бризантного ВВ. Металлическая чашечка имеет центральное отверстие для поджигания инициирующего ВВ. Отверстие закрывается шелковой сеточкой, предохраняющей ВВ от просыпания.

Выпускаемые в настоящее время КД в зависимости от состава заряда первичного инициирующего и вторичного индивидуального бризантного ВВ классифицируют на гремучертутно-тетриловые и азидотетриловые.

Гремучертутно-тетриловые КД (см. рис. 6.5, а) выпускаются в ме-

таллических или бумажных гильзах. Чашечки КД в бумажных, стальных или биметаллических гильзах (КД-8Б и КД-8С) выполнены из латуни и стали, в алюминиевых гильзах (КД-8А) – из алюминия. Заряд 3 данных КД содержит 0,5 г гремучей ртути и 1 г тетрила.

Азидотетриловые КД (см. рис. 6.5, б) выпускают также в бумажных и алюминиевых гильзах. Они содержат 0,1 г тенереса 5, 0,2 г азида свинца 6 и 1 г тетрила (иногда вместо тетрила применяют тэн).

Наружный диаметр гильзы КД составляет7,05-7,2 мм, внутренний диаметр – 6,3-6,5мм, длина гильзы 48-51мм.

8

Рис. 6.5. Капсюль-детонаторы: гремуче-тетриловый (а) и азидовый (б): 1 - металлическая или бумажная гильза; 2 – металлическая чашечка;

3 – заряд первичного инициирующего ВВ; 4 – заряд вторичного бризантного ВВ; 5 – заряд тенереса; 6 – заряд азида свинца

6.3. Средства инициирования для бескапсюльного взрывания, применение пиротехнических детонационных реле – замедлителей детонации

Для бескапсюльного взрывания применяютдетонирующий шнур (ДШ), детонатор, а для ВВ с пониженной чувствительность к начальному импульсу применяют тротиловые шашки или патроны-боевики с другим, более чувствительным ВВ.

Детонирующий шнур (ДШ) предназначен для передачи детонации от инициатора взрыва (детонатора) непосредственно к заряду промышленного ВВ или к промежуточному детонатору, а также для передачи детонации от одного заряда к другому.

Конструкция ДШ (рис. 6.6.) аналогична конструкции ОШ и представляют собой взрывчатую сердцевину 6 из мощного индивидуального бризантного ВВ, заключенную в нитяную или пластиковую оболочку5. Материал сердцевины – кристаллический или гранулированный тэн. Линейная плотность взрывчатой сердцевины шнура марки ДША12 г/м, марки ДШВ –

14 г/м.

Через сердцевину шнура проходят две направляющие хлопчатобумажные нити 7. Диаметр шнура ДША 4,8-5,8 мм, ДШВ – 5,5-6,1 мм.

Водостойкость шнура обеспечивается нанесением водоизолирующей асфальтитовой мастики 3 на вторую оплетку 4 шнура ДША или полихлорвинилового пластиката на наружную оплетку шнура ДШВ.

Шнуры ДША выпускают белого цвета с красными нитями7 во внешней оплетке 2, ДШВ—красного цвета различных оттенков.

Рис. 6.6. Детонирующий шнур ДША, продольный разрез (а), общий вид (б): 1 – красные нити; 2 – внешняя оплетка; 3 – водоизолирующая мастика;

4 – вторая оплетка; 5 – нитяная или пластиковая оболочка; 6 – взрывчатая сердцевина; 7 – направляющие хлопчатобумажные нити; 8 - слой мастики

9

Скорость детонации ДШ составляет7 км/с. Он безотказно детонирует от КД или ЭД.

При поджигании горит спокойно, без вспышек, но сжигать шнуры длиной более 10-12 м не рекомендуется, так как возможен переход горения в детонацию.

При увлажнении сердцевины шнура ухудшаются его детонационные свойства, особенно при влажности более 5-10% в местах соединения шнуров. Для предохранения сердцевины от увлажнения и предотвращения ее высыпания на торец наносят слой мастики 8.

Шнуры выпускают отрезками длиной 50-100 м.

При бескапсюльном взрывании для усиления инициирующей способности ДШ в заряде складывают шнур в несколько ниток или завязывают узелки на его конце. При взрывании гранулированных ВВ с пониженной чувствительностью к начальному импульсу в заряде совместно с ДШ применяют дополнительные инициаторы в виде тротиловых шашек или патронов другого более чувствительного ВВ.

Для достижения необходимых интервалов замедления серий взрывов отдельных зарядов ВВ, во взрывную сеть по ходу волны детонации устанав-

ливают пиротехнические детонационные реле КЗДШ, которые предназна-

чены для передачи инициирующего импульса взрываемым зарядам через заданные промежутки времени.

Пиротехническое реле одностороннего действия(рис. 6.7) состоит из картонной трубки 1, в которой размещен капсюль-детонатор4 и пиротехнический замедлитель 3. На концах трубки с помощью алюминиевых муфточек 2 закреплены отрезки ДШ 5.

Для достижения необходимого интервала замедления реле -подсо единяют в разрыв взрывной сети из ДШ. При этом концы ДШ, выходящие из реле, соединяют узлом или внакладку с ДШ взрывной сети. При взрыве сети взрывается входящий в реле конец шнура 5. Продукты детонации от него попадают в пустотелую часть гильзы и воспламеняют замедляющий состав3, от которого через определенный промежуток времени взрывается КД4, вызывающий взрыв выходящего из реле отрезка ДШ6. Время горения замедляющего состава определяет время замедления реле.

Пиротехническое реле устанавливают во взрывной сети по ходу волны детонации. Для обеспечения правильности установки на его гильзе нанесены стрелка и цифры, которые указывают направление детонации и время замедления в миллисекундах.

Пиротехнические реле выпускаются со ступенями замедления 10, 20, 35, 50, 100, 125, 150, 175 и 200 мс.

10

Рис. 6.7. Пиротехническое реле:

1 – картонная трубка; 2 – алюминиевая муфта; 3 – пиротехнический замедлитель; 4 – капсюль-детонатор; 5 – входящий отрезок ДШ; 6 – выходящий отрезок ДШ

6.4.Неэлектрические системы инициирования

6.5.Средства инициирования для электрического взрывания

Для производства электрического взрывания применяют электродетонаторы, электрические провода, взрывные приборы и машинки, кон- трольно-измерительные приборы.

Электродетонатор ЭД (рис. 6.8) представляет собой КД с введенными в него электровоспламенителем. Электровоспламенитель (ЭВ) 7 в свою очередь, состоит из проводников, нити накаливания и головки воспламенительного состава.

Рис. 6.8. Электродетонаторы мгновенного (а) и короткозамедленного (б) действия: 1 – гильза; 2 – заряд вторичного бризантного ВВ; 3 – колпачок замедлителя; 4 – заряд первичного инициирующего ВВ; 5 – замедляющий состав; 6 – шелковая сеточка;

7 - электровоспламенитель

Отечественные ЭВ выпускают обычно снихромовыми мостиками накаливания (провод диаметром 0,03 мм), имеющими жесткое крепление. Для повышения чувствительности ЭД воспламенительные головки ЭВ выполняют двухслойными. Внутренний слой обладает высокой чувствительностью к тепловому импульсу, а наружный – усиливает тепловое воздействие. Для предохранения от влажности воспламенительные головки покрывают водонепроницаемым лаком.

В качестве концевых проводов используют одножильные медные (реже стальные) провода диаметром 0,5 мм с электрическим сопротивлением0,09