РГВ, Пилипец В.И. Часть 1

- предохранительные - для шахт, опасных по взрыву газа или пыли. Такие взрывчатые вещества можно использовать и для взрывания на дневной поверхности, а также в шахтах, не опасных по взрыву газа или пыли.

Предохранительные взрывчатые вещества предназна-

чены:

а) для взрывания только породы (патроны ВВ синего цвета); б) для взрывания по углю и породы (патроны ВВ желтого

цвета).

Поскольку атмосфера многих подземных выработок шахт и рудников содержит горючие газы и пыль (метан, водород, сероводород, угольную, серную, колчеданную пыль и др.), которые при определенном содержании в воздухе образуют взрывоопасную среду, то к взрывчатым веществам, применяемым в таких условиях, предъявляются особые требования.

Непосредственными причинами, вызывающими воспламенение метано-воздушной среды при взрывных работах могут быть выбрасываемые из шпура газами взрыва раскаленные частицы угля и взрывчатого вещества, горящая бумажная оболочка патронов, а также горячие газообразные продукты взрыва. Воспламенение метано-воздушной среды в подземных выработках может произойти также от пламени, образующегося при смешении с кислородом газов взрыва, содержащих углерод.

Существуют различные теории и гипотезы, объясняющие причины воспламенения метано-воздушных смесей в шахтах при ведении взрывных работ

Французские исследователи Малляр и Ле-Шателье, установили, что воспламенение метано-воздушной смеси происходит от соприкосновения этой смеси с пламенем взрыва.

Согласно этой теории взрывчатые вещества становятся менее опасными, при снижении температуры их взрыва.

Обычно температура взрыва ВВ значительно выше минимальной температуры воспламенения метано-воздушной смеси. Температура взрыва у специальных предохранительных ВВ составляет не более 1700—2000°С.

Минимальная температура воспламенения метановоздушной смеси составляет составляет 650°, но воспламенение

61

при этой температуре происходит с задержкой в 10 с. Чем выше температура, тем короче период задержки и при 2000° взрыв происходит мгновенно.

Таким образом, по этой теории сопоставляется температура взрыва с температурой воспламенения метановоздушной смеси.

На основании этих исследований, в шахтах опасных по взрыву газа или пыли необходимо применять для взрывания по породе взрывчатые вещества с температурой взрыва не более 1900 0С, а для взрывания по углю – не более 1500 0С.

Французский ученый Одибер объяснял воспламенение метана в воздухе от взрыва ВВ тем, что газообразные продукты взрыва выбрасываются в атмосферу и смешиваются с ней. При этом температура продуктов взрыва падает, а состав их меняется. Начиная с некоторого момента в образовавшейся смеси содержание кислорода и метана становится настолько большим, что наступает возможность воспламенения, если температура смеси при этом из-за смешения с воздухом не упала ниже температуры воспламенения.

При таком представлении воспламенения метановоздушной смеси безопасность ВВ определяется количеством тепла, приходящимся на единицу объема газообразных продуктов взрыва.

Одибер установил, что, если у взрывчатых веществ с нулевым кислородным балансом теплота взрыва, приходящаяся на 1 кмоль газообразных продуктов взрыва будет меньше 89,7 МДж, то такие ВВ считаются предохранительными./8/.

При взрывании взрывчатых веществ с положительным кислородным балансом в массиве, способном реагировать с кислородом (например, в угле), предохранительным может быть только ВВ, удовлетворяющее неравенству

Qm< 89,7 - 392 Nk/ ∑N,

где Qm—теплота взрыва приходящаяся на 1 кмоль продуктов взрыва, МДж; Nk и ∑N — соответственно число киломолей свободного кислорода в продуктах взрыва и общее число киломолей продуктов взрыва.

Для понижения теплоты и температуры взрыва, в каче-

62

стве предохранительных, используются взрывчатые вещества с большим содержанием аммиачной селитры, дающей много газов и мало тепла, и с добавками инертных солей (чаще хлористого натрия и хлористого калия), являющихся теплопоглотителями и пламегасителями. /8/.

Другие исследователи связывают изменение задержки вспышки с изменением температуры и давления в процессе смешения продуктов взрыва с метаном и воздухом, а также с влиянием продуктов взрыва как ускорителей или замедлителей процесса воспламенения.

Некоторые авторы основной причиной воспламенения метано-воздушных смесей считают действие ударных волн в процессе их сложного движения и отражения в условиях горных выработок.

Поэтому в шахтах, опасных по взрыву газа или пыли, применяются специальные предохранительные (антигризутные от французского слова «гризус»—метан) взрывчатые вещества с пониженной температурой взрыва.

Предохранительные взрывчатые вещества должны удовлетворять следующим требованиям:

-иметь небольшую теплоту, температуру взрыва; -иметь небольшую работоспособность (для ВВ приме-

няемых для взрывания по углю - 200 —240 см3, а для ВВ применяемых для взрывания по пустой породе- 240—300 см3);

-хорошо детонировать, чтобы исключить возможность неполного взрыва или выгорания заряда, а также выноса из шпуров горящих частиц ВВ;

-иметь нулевой или небольшой положительный кислородный баланс, чтобы свести к минимуму возможность образования газов, способствующих вспышке метано-воздушной смеси;

-содержать пламегасители (хлористый натрий, хлористый калий).

По конструкции заряда предохранительные взрывчатые вещества делятся на две группы:

-обычные ВВ, в которых пламегаситель равномерно перемешан с массой взрывчатого вещества. Эти ВВ, обладают

63

хорошими предохранительными свойствами, но имеют пониженную мощность и чувствительность к начальному импульсу и к передаче детонации, что может вызвать отказы или выгорание взрывчатого вещества в шпурах;

-ВВ в специальных оболочках. Эти взрывчатые вещества представляют собой заряд, состоящий из мощного предохранительного ВВ, и жесткой или пластичной предохранительной оболочки толщиной 3-5 мм. Гильза такого патрона двойная: во внутренней помещается — взрывчатое вещество, в зазоре между гильзами — инертные, пламегасительные соли (хлористый натрий, хлористый калий, двууглекислый натрий и фтористый кальций).

Оболочки могут быть невзрывчатыми и взрывчатыми. Невзрывчатые инертные оболочки состоят полностью из

инертных материалов. В качестве инертных оболочек могут использоваться:

-резитосолевая жесткая пластмассовая оболочка, внутри которой помещается предохранительное ВВ;

-водяная оболочка, представляющая собой слой воды (или водного раствора NH4NO3) толщиной 4—5 мм, заполняющей зазор между двумя полиэтиленовыми гильзами. Во внутренней гильзе помещается предохранительное взрывчатое вещество.

Взрывчатые оболочки содержат, кроме инертных солей, до 30% активных взрывчатых компонентов, включая нитроглицерин. Такая оболочка способствует полной детонации патрона ВВ и вместе с тем снижает температуру газов взрыва (например оболочка, состоящая из: нитроглицерина — 10%, натровой се- литры—12%, древесной муки—3%, хлористого калия — 40% и хлористого натрия — 35%)./8/.

Более эффективными являются предохранительные взрывчатые вещества в жестких активных оболочках.

В настоящее время для взрывных работ в особо опасных по метану забоях применяются высокопредохранительные взрывные патроны СП-1 (рис. 5.9).

Патрон СП-1 состоит из внутренней 5 и наружной 4 полиэтиленовых оболочек, между которыми размещается концентрированный раствор аммиачной селитры 1, образующий во-

64

круг внутренней оболочки с угленитом Э-6 слой раствора толщиной 4—5 мм.

Рис.5.9 Патрон СП-1

1-водный раствор аммиачной селитры; 2- ВВ; 3- центрирующие кольца; 4-на- ружная оболочка; 5- внутренняя оболочка; 6- крышка

При использовании таких патронов не было случаев выгорания зарядов и воспламенении метана даже в самых опасных условиях.

В то же время опыт использования патронов выявил их недостатки. Так при заряде, состоящем

из трех патронов СП-1, во многих случаях происходят отказы или неполная детонация.

Это является следствием раздвижки патронов в шпуре, а также деформации и раздвижки наружной и внутренней оболочек, что приводит к образованию у торца патрона увеличенного слоя аммиачной селитры, который не передает детонацию к следующему патрону.

5.4.4 Классификация промышленных взрывчатых веществ по условиям применения

По условиям применения промышленные взрывчатые вещества подразделяются на семь основных классов и один специальный (с четырьмя группами) (таблица 5.1).

Для отличия, патроны взрывчатых веществ или мешки с порошкообразным (гранулированным) взрывчатым веществом имеют различные цвета или снабжены цветными полосами или надписями.

65

Таблица 5.1 Классификация промышленных взрывчатых веществ по условиям применения

Продолжение таблицы 5.1

66

Продолжение таблицы 5.1

67

2Взрывные работы в забоях подземных выработок, Красный не опасных по газу и (или) угольной (сланцевой)

пыли; взрывание сульфидных руд; дробление негабаритных кусков горной массы, контурное взрывание и другие специальные работы

5.4.5 Классификация взрывчатых веществ по составу

По составу взрывчатые вещества разделяются на химические соединения и механические смеси.

ВВ – химические соединения

Взрывчатые вещества – химические соединения (или однокомпонентные, или индивидуальные) содержат в своем составе все элементы, необходимые для протекания реакции взрывчатого превращения.

Однородные химические соединения обладают большой мощностью, но в чистом виде как самостоятельные ВВ для взрывания породы, за исключением тротила, не применяются.

К числу взрывчатых веществ этой группы относятся:

1.Азотнокислые эфиры спиртов.

Тринитроглицерин С3Н5(ОNO2)3, динитрогликоль C2H4(ONO2)2, применяемые для изготовления нитроглицериновых ВВ. Тэн (пентаэритриттетранитрат) C5H8(ONO2)4, с 1893 г. применяемый для изготовления детонирующего шнура и других средств взрывания.

2.Азотнокислые клетчатки.

Коллодионный хлопок C24H31O11(ONO2)9, используемый для желатинации нитроглицерина. Нитроглицерин (глицеринтринитрат) С3Н5(ОNО2)3 входит как один из основных компонентов во многие взрывчатые вещества. Нитрогликоль (этиленгликольдинитрат) C2H4(ONO2)2.

68

3.Нитросоединения ароматического ряда.

Тротил (или тол, или тринитротолуол) С7Н5(NO2)3 и динитронафталин C10H6(NO2)2, применяемые для изготовления аммонитов. ТНРС (или тенерес, или тринитрорезорцинат свинца) С6Н(NO2)3O2Рb и тетрил (тринитрофенилметилнитрамин) С6Н2 (NO2)3NСН3NО2, применяемые для изготовления детонаторов.

Гексоген (C3H6N3(NО2)3.

4.Соли азотной кислоты.

Аммиачная NH4NО3, натриевая NaNO3 и калиевая КNО3 селитры, применяемые для изготовления промышленных ВВ.

5. Соли азотистоводородной кислоты.

Азид свинца PbN6 применяется для изготовления детонаторов. 6. Соли гремучей кислоты.

Гремучая ртуть Hg(CNO2) применяется для изготовления детонаторов.

Характеристика ВВ химических содинений приведена в

Тэн — кристаллический порошок белого цвета, продукт обработки четырехатомного спирта — пентаэритрита.

Влаги не боится и не растворяется в воде. Воспламеняется с трудом. В небольших количествах спокойно горит.

Применяется в качестве вторичного инициирующего взрывчатого вещества при изготовлении детонирующих шнуров и некоторых электродетонаторов.

В детонаторах тэн прессуется до плотности 1620 кг/м3. Скорость детонации тэна 8200—8700 м/с. Температура вспышки 220 °С. Объем газов 780 л/кг. Плотность – 1000 кг/м3.

Коллодионный хлопок (растворимый пироксилин) — твердое ВВ, получаемое при обработке клетчатки (хлопка) азотной кислотой в присутствии серной кислоты.

Он растворяется в смеси спирта с эфиром, в нитроглицерине, в нитрогликоле и в других органических растворителях, образуя коллоидный раствор.

Коллодионный хлопок используется для изготовления бездымных порохов и динамитов.

Пироксилин, спрессованный в шашки плотностью 1200 кг/м3, имеет скорость детонации 4300 м/с. Температура вспыш-

ки 177 °С.

Нитроглицерин —бесцветное жидкое маслянистое ВВ,

70