lukyanov-взрывные работы

и бризантностью 20…27 мм; бризантные ВВ со скоростью детонации 3,5…5,0 км/с и бризантностью 15…20 мм; низкобризантные ВВ со скоростью детонации 2…3,5 км/с и бризантностью 10…15 мм;

2) метательные ВВ со скоростью детонации менее 2 км/с (например, скорость взрывного горения дымного пороха равна 100…400 м/с).

Из бризантных ВВ выделяют первичные инициирующие ВВ, обладающие высокой чувствительностью, которые применяют для изготовления средств инициирования (капсюлей-детонаторов, электродетонаторов, детонирующего шнура). Для изготовления средств инициирования, применяемых в горной промышленности, используют гремучую ртуть Нg(СNО)2, азид свинца РbN6, тетрил С6Н2(NО2)4NСНз, гексоген

С3Н6N6О6, тэн С5Н8(ОNО2)4 и ТНРС С6Н2(NO2)3О2РbН2О. Промышленные (вторичные) ВВ предназначаются для дробления и

разрушения горных пород. Детонацию этих ВВ вызвать труднее, чем инициирующих, поэтомуихвзрываютпосредствомвзрываинициирующихВВ.

Особенность инициирующих ВВ заключается в том, что их горение очень легко и быстро переходит во взрыв. Горение бризантных (промышленных) ВВ переходит во взрыв лишь при некоторых особых условиях – большая масса, прочная оболочка, пористая структура и т. п. Горение же порохов, в принципе не отличающихся от бризантных ВВ по химическому составу, наиболее устойчиво и не переходит во взрыв даже при наличии больших масс ВВ и прочной оболочки, что обеспечивает их применение в огнестрельном оружии.

Промышленные ВВ могут быть индивидуальными (однокомпонентными) и смесевыми. К индивидуальным относятся химически однородные вещества. В молекулах этих веществ содержатся горючие элементы и окислитель.

Индивидуальные ВВ по экономическим соображениям, а также изза высокой чувствительности используют преимущественно как компоненты смесевых ВВ и для изготовления средств инициирования. В качестве однокомпонентного промышленного ВВ применяют тротил, в сейсморазведке – иногда порох. Смесевые ВВ представляют собой механическую смесь, сплав, а также раствор двух или нескольких компонентов.

Наибольшее распространение получили взрывчатые смеси из твёрдых веществ. В состав смесей могут входить как взрывчатые, так и невзрывчатые компоненты. Химические вещества, используемые для изготовления смесевых промышленных ВВ, следующие: азотнокислые эфиры спиртов – тринитроглицерин, тетранитродиглицерин, динитрогликоль, тэн, применяемые при изготовлении нитроглицериновых ВВ и в качестве сенсибилизаторов других ВВ; азотнокислые эфиры клетчатки – коллоидный хлопок, используемый для желатинизации нитроглицери-

192

на; нитросоединения ароматического ряда – тротил (ТНТ), динитронафталин, используемые частично в чистом виде, а главным образом в качестве сенсибилизаторов механических смесей; тенерес (тринитрорезорцинат свинца) и тетрил, применяемые при изготовлении детонаторов; соли азотной кислоты – аммиачная (АС), натриевая и калиевая селитры, применяемые при изготовлении различных сортов промышленных ВВ; соли азотистоводородной кислоты – азид свинца и гремучей кислоты – гремучая ртуть, применяемые при изготовлении детонаторов.

По химическому составу ВВ разделяют на аммиачно-селитренные, нитроглицериновые, нитропроизводные ароматического ряда, хлоратные, оксиликвиты и пороха. Основное практическое применение имеют ВВ трёх первых групп; хлоратные и перхлоратные ВВ почти не применяются из-за их высокой чувствительности к механическим воздействиям; оксиликвиты не получили распространения из-за их малой жизненности, а пороха применяются в сейсморазведке и при отбойке штучного камня.

По степени опасности при хранении и перевозке применяемые в промышленности взрывчатые материалы (ВМ) делятся на следующие группы:

I.ВВ с содержанием жидких нитроэфиров более 15 %, нефлегматизированный гексоген, тетрил.

II.ВВ на основе аммиачной селитры, тротил и его сплавы с другими нитросоединениями. ВВ с содержанием жидких нитроэфиров до 15 %, флегматизированный гексоген, ДШ.

III. Пороха дымные и бездымные.

IV. Все детонаторы и пиротехнические замедлители КЗДШ.

V.Перфораторные заряды и снаряды с установленными в них взрывателями для работы в глубоких скважинах.

ВМ различных групп следует перевозить и хранить отдельно. Допускается в отдельных случаях совместная перевозка ВВ и СИ. Это регламентировано Едиными правилами безопасности при взрывных работах.

Контрольные вопросы

1.Каким могут быть ВВ по своему физическому состоянию?

2.Перечислите основные требования, которым должны удовлетворять промышленные ВВ.

3.По каким признакам классифицируются промышленные ВВ?

4.ВкакихфизическихсостоянияхмогутнаходитьсяпромышленныеВВ?

5.Назовите группы, на которые делятся промышленные ВВ по характеру действия.

193

3.2. Индивидуальные взрывчатые химические соединения. Инициирующие ВВ

Индивидуальными взрывчатыми химическими соединениями являются: нитроглицерин, нитрогликоль, тэн, тротил, гексоген, динитронафталин, тенерес, азид свинца, гремучая ртуть и т. п. Они относятся, соответственно, к следующим классам химических соединений: эфирам спиртов, нитросоединениям, солям азотистоводородной кислоты и гремучей ртути. Такие ВВ, как тэн, гексоген, тенерес, гремучая ртуть и азид свинца, широко используют в качестве инициирующих.

Азотнокислые эфиры спиртов. Нитроглицерин (тринитроглице-

рин) С3Н5(ОNO2)3 – продукт тройной нитрации глицерина азотной кислотой в присутствии серной кислоты. В химически чистом виде представляет собой маслянистую, вязкую, бесцветную и прозрачную, ядовитую жидкость без запаха, которая при температуре + 13,2 °С переходит в твёрдое состояние (замерзает). В обычных условиях слабо летуч. Нитроглицерин очень чувствителен к механическим и тепловым воздействиям. Обладает высокими удельной энергией взрыва и детонационной способностью. Теплота взрыва 6,3 МДж/кг. Кислородный баланс нитроглицерина +3,5 %. Плотность 1,6 г/см3. Температура вспышки нитроглицерина равна 180 °С.

Нитрогликоль (динитрогликоль) С2Н4(NО2)2 – продукт нитрования гликоля. Это прозрачная без запаха ядовитая жидкость сладковатого вкуса. Обладает значительно большими, чем нитроглицерин, летучестью и токсичностью. Температура замерзания –22 °С, плотность 1,49 г/см3. Нитрогликоль – мощное ВВ с нулевым кислородным балансом. Теплота взрыва 6,8 МДж/кг. По взрывчатым характеристикам он близок к нитроглицерину. Нитрогликоль применяют в смеси с нитроглицерином при изготовлении смесевых ВВ (детонитов и т. п.).

К нитросоединениям относятся: тротил, динитронафталин, гексоген, тетрил, пикриновая кислота, октоген и др.

Тротил (тринитротолуол, тол) – продукт тройной нитрации толуола. Это кристаллический порошок светло-жёлтого цвета, не растворимый в воде. Химически стоек. Теплота взрыва 4,2 МДж/кг; температура плавления +80 °С, вспышки 280…300 °С; плотность кристалла 1,66 г/см3. Обладает хорошими детонационными способностями. Малочувствителен к внешним воздействиям. Широко используется в качестве компонента промышленных ВВ, довольно часто применяется в чистом виде, имеет отрицательный кислородный баланс (–74 %). Легко детонирует от капсюля-детонатора. Выпускается в гранулированной, чешуйчатой, прессованной и литой формах.

194

Гранулированный тротил (гранулы жёлтого цвета) используется как самостоятельное ВВ – гранулотол, а также для изготовления граммонита, ифзанита и других ВВ. Применяется при взрывании в обводнённых условиях. Чешуйчатый тротил – слабобризантное ВВ, применяется для изготовленияграммонитовиводонаполненных ВВ. Прессованныйимеетповышенные взрывчатые свойства, используется для изготовления шашек-детонаторов; литой– дляизготовлениякумулятивныхзарядовишашек-детонаторов.

Динитронафталин С10Н6NО3 – однородный порошок или гранулы серо-жёлтого цвета. Мало чувствителен к механическим воздействиям и плохо восприимчив к детонации. Взорвать его можно лишь в крупных зарядах с помощью больших промежуточных детонаторов из мощных ВВ. Теплота взрыва 3,8 МДж/кг; плотность 1 г/см3. Влажность не должна превышать 0,5 %. Применяется как компонент при изготовлении некоторых сортов аммиачно-селитренных ВВ (динафталитов).

Соли азотной кислоты. К однородным взрывчатым соединениям можно отнести также аммиачную селитру. Это кристаллический порошок белого цвета плотностью 1,7 г/см3.

Аммиачная селитра NН4NO3 (нитрат аммония) является наиболее распространённым окислителем в промышленных ВВ. В сухом состоянии представляет собой сыпучий кристаллический порошок белого цвета, горьковатый на вкус. Отрицательные свойства аммиачной селитры – гигроскопичность и слёживаемость. Для снижения слёживаемости аммиачную селитру гранулируют или вводят специальные добавки.

Следует отметить, что аммиачную селитру можно применять как самостоятельное промышленное ВВ в очень ограниченных случаях, так как она обладает низкими детонационной способностью и чувствительностью к начальному импульсу, а также малой удельной энергией взрыва. Продукты еёвзрывасодержат большоеколичество вредныхгазов(оксидовазота).

Калиевая и натриевая селитры не относятся к взрывчатым веществам. Они являются только носителями кислорода и широко применяются при изготовлении многих ВВ.

Инициирующими называют такие ВВ, взрыв которых в небольших количествах (не более 1 г) служит начальным импульсом для возбуждения детонации промышленных ВВ. Отличительной их особенностью является весьма быстрое, почти мгновенное нарастание скорости разложения. Возбуждение взрыва инициирующих ВВ осуществляется от теплового импульса – луча пламени от ОШ и электровоспламенителя.

Порошкообразные инициирующие ВВ очень опасны в обращении из-за высокой чувствительности к огню, удару и трению. В прессован-

195

ном виде чувствительность к внешним воздействиям снижается. При увлажнении они теряют свои взрывчатые свойства.

По чувствительности ВВ условно разделяются на две группы:

первичные и вторичные.

Первичные инициирующие ВВ предназначены для восприятия теплового импульса и передачи энергии в форме детонации заряду вторичного инициирующего ВВ. Они имеют большую плотность. К ним относятся: гремучая ртуть, азид свинца и тенерес (тринитрорезорцинат свинца).

Гремучая ртуть Нg(СNО)2 – ртутная соль гремучей кислоты – образуется в результате взаимодействия растворённой в азотной кислоте металлической ртути и этилового спирта. Она представляет собой мелкокристаллический порошок белого или серого цвета. Скорость её детонации 5 400 м/с. Теплота взрыва 1,8 МДж/кг. В воде растворяется слабо, при влажности 10 % не взрывается, но горит, а при влажности 30 % не горит, поэтому средства инициирования, снаряженные гремучей ртутью, необходимо предохранять от увлажнения.

Азид свинца Рb(N3)2 – свинцовая соль азотистоводородной кислоты – образуется из азида натрия путём замещения натрия свинцом. Представляет собой тонкокристаллический порошок белого или светлосерого цвета, который при хранении приобретает жёлтый цвет. Не растворяется в воде, взрывается даже при влажности 30 %. Азид свинца плохо прессуется, менее чувствителен по сравнению с гремучей ртутью к огню и обладает более мощной инициирующей способностью. Скорость детонации 5 300 м/с. Теплота взрыва 1,5 МДж/кг.

Тенерес (тринитрорезорцинат свинца, ТНРС) С6Н2(NО2)3РbН2О – соль стифниновой кислоты – получается при взаимодействии тринитрорезорцината натрия и азотнокислого свинца. Представляет собой золотисто-жёлтый кристаллический порошок. Физически и химически стоек, водоустойчив, с металлами не реагирует, взрывается от удара, трения, искр, однако его чувствительность значительно ниже, чем гремучей ртути. Так как его инициирующая способность ниже, чем у гремучей ртути и азида свинца, то как самостоятельное ВВ не используется, а применяется совместно с азидом свинцавкачествечувствительнойподсыпки. Теплотавзрыва1,2 МДж/кг.

Вторичные инициирующие ВВ (тетрил, гексоген, тэн) служат для усиления детонации первичных инициирующих взрывчатых веществ и передачи мощного импульса основному заряду ВВ. Обладают меньшей чувствительностью и более высокой работоспособностью по сравнению с первичными. Из-за малой чувствительности к внешним воздействиям они более безопасны.

196

CH3

Тетрил С6H6 (NO2 )3 N

O2

– кристаллический порошок бледно-жёлтого цвета, не растворяется в воде, в реакцию с металлами не вступает. От огня загорается, а иногда и взрывается. Применяется при снаряжении детонаторов в качестве вторичного инициирующего ВВ. Теплота взрыва 4,6 МДж/кг.

Гексоген С3Н6N3(NO2)3 – кристаллический белый порошок плотностью 1,8 г/см3. Обладает высокой чувствительностью к внешним воздействиям, от огня горит, но не взрывается. Теплота взрыва 5,5 МДж/кг. Применяется в качестве вторичного инициирующего ВВ, а также для изготовления ДШ, детонаторов и скальных аммонитов.

Тэн С(СН2ONO2)4 – кристаллический порошок белого цвета плотностью 1,77 г/см . Он не растворяется в воде и не теряет взрывчатых свойств. Теплота взрыва 5,7 МДж/кг. Очень чувствителен к внешним механическим воздействиям, преимущественно используется во флегматизированном виде. Температура плавления 141…142 °С, горит спокойно, с металлами не взаимодействует.

Применяется как вторичное инициирующее ВВ для снаряжения капсюлей-детонаторов и детонирующих шнуров.

Контрольные вопросы

1.КакиеиндивидуальныевзрывчатыехимическиесоединенияВызнаете?

2.Назовите основные свойства и характеристики тротила.

3.Напишите химическую формулу аммиачной селитры.

4.Чем отличаются первичные инициирующие ВВ от вторичных?

5.Назовите основные вторичные инициирующие ВВ.

3.3. Смесевые взрывчатые химические соединения

Широкое применение получили смесевые ВВ, основной частью которых является аммиачная селитра. Это объясняется, прежде всего, доступностью исходного сырья, а также простотой и безопасностью технологии его получения и переработки.

Промышленные взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры представляют собой механические смеси аммиачной селитры с другими ВВ или с горючими невзрывчатыми веществами. Во взрывчатых веществах этой группы она выполняет роль окислителя. ВВ на ос-

197

нове аммиачной селитры безопасны в обращении, поддаются различным видам технологической обработки, имеют низкую стоимость.

ВВ на основе аммиачной селитры делятся на несколько групп: аммоналы, граммоналы, аммониты, граммониты, гранулиты, динамоны, игданиты, водонаполненные.

Аммониты – самые распространенные ВВ на основе аммиачной селитры – представляют собой порошкообразные смеси аммиачной селитры с тротилом (реже с гексогеном, динитронафталином) и невзрывчатыми горючими компонентами. Соотношение компонентов взрывчатой смеси рассчитывается так, чтобы кислородный баланс аммонитов был близок к нулевому, поскольку они применяются как при открытых, так и при подземных горных работах.

С целью повышения водоустойчивости аммонитов, т. е. способности их сохранять взрывчатые свойства при погружении в воду, используют водоустойчивую селитру марок ЖВ и ЖВФ, а также различные добавки, например парафин, асфальтит и др.

Наиболеераспространённым ВВявляется аммонит6ЖВ, которыйчастопринимаютзаэталонприсравнительнойоценкевзрывчатыхсвойствВВ.

Аммониты выпускаются в порошкообразном, патронированном, прессованном и шнекованном видах. Индексы аммонитов означают: ЖВ – марка водоустойчивой селитры, АП – аммонит предохранительный, К – марка малослёживающейся аммиачной селитры с добавкой красителя (фуксина) для уменьшенияслёживаемости.

К недостаткам аммонитов относятся: недостаточная плотность, слёживаемость, гигроскопичность, низкая водоустойчивость, небольшая эффективность при взрывании крупноблочных крепких скальных пород.

Динафталит (динафталит-200) – промышленное ВВ, сыпучий порошок жёлто-песочного цвета, основными компонентами которого являются аммиачная селитра и динитронафталин. Малочувствителен к механическим воздействиям. Применяется в патронированном виде при открытых и подземных работах с ручным заряжанием шпуров, распространён ограниченно.

Граммониты – смесь гранулированной аммиачной селитры и тротила. Наиболее широкое применение нашли граммониты, представляющие собой смесь аммиачной селитры с наплавленными на них тротилом или чешуйчатым тротилом, а также водоустойчивые граммониты, представляющие собой гранулы селитры, закапсюлированные в оболочку из тротила (табл. 3.2).

198

* В сухих условиях.

Аммоналы – смеси порошкообразной аммиачной селитры и тротила с металлической горючей добавкой (алюминиевой пудрой). Аммоналы в гранулированном состоянии называются граммоналами.

Динамоны – смеси аммиачной селитры с жидкими или твёрдыми горючими добавками (соляровое масло, древесная мука, сажа, алюминиевая пудра и т. д.). Динамоны в гранулированном состоянии называются гранулитами (например, АС-4, АС-8, в которые вводится небольшое количество солярового масла и порошка алюминия, табл. 3.3).

К динамонам относят игданиты – простейшие ВВ, готовящиеся непосредственно на местах работ и состоящие из гранулированной (или чешуйчатой) аммиачной селитры, пропитанной небольшим количеством жидкого горючего (солярового масла или дизельного топлива).

Игданиты – самые дешёвые ВВ из всех применяемых. Они предназначены для использования в сухих забоях или в сухой части скважины при комбинированных зарядах.

При содержании в игданите более 6 % дизельного топлива резко снижается чувствительность его к детонации и он не взрывается даже от промежуточного детонатора.

Игданит изготовляют несколькими способами: соляровое масло заливают непосредственно в мешки с селитрой или в специальные патроны на месте взрыва, после чего производят заряжание. При этомприменяют специальные смесительно-зарядные машины или используют стационарные пункты, а приготовленные ВВ (игданит) машинами доставляют к месту взрыва и заряжанияскважин.

Игданиты безопасны в обращении, пригодны для механизированного заряжания.

199

Недостатки игданита: возможность применения только в сухих скважинах, частичная потеря взрывчатых свойств при длительном заряжании из-за плохого удержания солярового масла гладкими гранулами селитры, флегматизация соляровым маслом ДШ, изготовленного из маслонеустойчивого полиэтилена, вследствие чего могут происходить отказы, низкое качество дробления крепких крупноблочных пород.

Таблица 3.3

Характеристика простейших гранулированных ВВ

Игданит относится к ВВ невысокой мощности и предназначен преимущественно для взрывания пород некрепких и средней крепости. По данным профессора Г.П. Демидюка игданиты при высокой плотности их заряжания могут применяться и для взрывания крепких пород. Область его применения расширяется. С выпуском гранулированной пористой селитры качество игданитов повышается, а область применения расширяется как на открытых, так и на подземных работах.

Особенно важно создать детонирующие шнуры, устойчивые к воздействию солярового масла в течение 5–10 суток.

Взрывчатые вещества, имеющие в своём составе в качестве жидкого наполнителя и пластифицирующего материала водные гели, называются водосодержащими. Они составляют группу водосодержащих ВВ, мало восприимчивы к детонационному импульсу, детонируют только от мощного детонатора типа тротиловой шашки, патрона скального аммонита или детонита. ВВ применяют как на открытых работах – акватолы и ифзаниты, так и на подземных – акваниты.

200