Промышленные взрывчатые вещества

Промышленные взрывчатые вещества выпускаются в патронах, пакетах, мешках, специальных контейнерах, ящиках, каждый из которых отличается цветом оболочек патронов и диагональных полос на этикетке наклеенной на ящиках, мешках, контейнерах. Патроны ВВ имеют обычно цилиндрическую форму. В качестве оболочки применяется пропитанная парафином бумага. Диаметр и масса патронов принимается в зависимости от диаметра шпуров или скважин. Для удобства транспортировки и хранения патроны упаковывают в пачки, а затем укладывают в деревянные ящики или картонные коробки Для льющихся ВВ в качестве оболочки могут быть использованы полиэтиленовые ампулы. Допускаются к применению на горных и геологоразведочных работах лишь те промышленные ВВ, на которые имеются ГОСТы или утвержденные в установленном порядке технические условия. Промышленные ВВ должны обладать пониженной чувствительностью к внешним воздействиям, быть безопасными в обращении, транспортировании и хранении, иметь относительно невысокую стоимость, не должны оказывать вредного влияния на организм человека. Вместе с тем, промышленные ВВ должны обладать достаточной мощностью, безотказно детонировать от современных средств инициирования, обеспечивать устойчивую детонацию по всей массе ВВ, сохранять свои свойства в течение гарантийного срока хранения, а также длительного нахождения в зарядных емкостях. Промышленные ВВ должны быть пригодными к механизированному заряжанию и обладать достаточно высокой водоустойчивостью на случай их применения в обводненных скважинах. Многообразие условий применения и технических требований к промышленным ВВ вызвали необходимость иметь широкий их ассортимент, насчитывающий десятки наименований.

Классификация промышленных взрывчатых веществ

Промышленные ВВ классифицируют по ряду признаков: по характеру воздействия на окружающую среду, агрегатному состоянию, химическому составу, условиям применения, степени опасности при хранении и транспортировке и т.д. По характеру воздействия на окружающую среду промышленные ВВ условно подразделяют на высокобризантные ВВ (скорость детонации V = 4500 — 7000 м/с), бризантные (V= 3000-4500 м/с), низкобризантные (V = 2000 — 3000 м/с) и метательные — пороха (скорость взрывного горения 100 — 400 м/с). По агрегатному состоянию промышленные ВВ клас­сифицируют на порошкообразные, гранулированные, прессованные, литые, водосодержащие (льющиеся). По химическому составу промышленные ВВ разделяют на аммиачно-селитренные, нитропроизводные и их сплавы, ВВ на основе жидких эфиров и пороха. Последние, в основном, используются при отбойке штучного камня. Следует отметить, что по химическому составу промышленные ВВ подразделяют на индивидуальные химические соединения и смеси, обладающие взрывчатыми свойствами. Индивидуальные ВВ по экономическим соображениям, а также из-за высокой чувствительности многих из них используют преимущественно как компоненты смесевых ВВ и для изготовления средствинициирования.

Классификация промышленных вв по условиям применения (предохранительности)

В подземных выработках при разработке некоторых полезных ископаемых встречаются горючие газы и пыль, которые, смешиваясь с воздухом, образуют газовые и пылевоздушные взрывчатые смеси. Так, в калийных шахтах выделяются метан и водород, в озокеритовых - пары бензина и сероводород, в медноколчедановых и серных рудниках - взрывчатая серная пыль, в угольных шахтах – метан и образуется взрывчатая угольная пыль.

Повышенная опасность взрывных работ в шахтах обусловлена факторами: внезапным (в течение нескольких секунд после начала взрывания шпуровых зарядов ВВ) выделением значительного количества метана (до 150 м³ и более) и образованием тонкодисперсной угольной пыли (до 150 кг и более). Взрывчатость газопылевоздушных смесей приведена в табл. 1

Таблица 1. Параметры воспламенения смесей

Смеси	Минимальная энергия воспламенения, Дж	Критическая температура воспламенения Тк, К
Метановоздушная (МВС)	0,28·10ˉ³	923
Пылевоздушная (ПВС)	15	1123

На чувствительность метановоздушной смеси к нагреванию, характеризующуюся температурой вспышки, влияют примеси некоторых газов и распылённых твёрдых веществ.Одни из этих веществ повышают чувствительность к нагреванию, другие, наоборот, снижают. Оксид углерода (СО), диоксид азота (NO2) и кислород (О2) повышают чувствительность метановоздушной смесей к нагреванию, а азот и углекислота уменьшают. Аналогично воздействуют на метановоздушную смесь хлористые натрий и калий, некоторые другие вещества, являющиеся ингибиторами или отрицательными катализаторами.

При нормальных условиях метановоздушная смесь взрывается при содержании метана от 5% (нижний концентрационный предел воспламенения – НПВ) до 15% (верхний концентрационный предел воспламенения – ВПВ). Наиболее сильные взрывы происходят при содержании метана близкому к стехиометрическому, т. е. 9,46% по объёму (стехиометрической называется газовоздушная смесь, в которой содержание горючих элементов достаточно для полного окисления кислородом воздуха). При большем содержании метана или воздуха взрыв будет слабее, поскольку избыточный компонент, не участвуя во взрыве, поглощает часть теплоты взрыва на собственное нагревание.

Взрыв метановоздушной смеси описывается уравнением

CH4 + 2O2 + 7,52N2 = CO2 + 2H2O + 7,52N2 + 801000 кДж/моль.

Область концентраций между НПВ и ВПВ называется областью воспламенения.

Метановоздушная смесь с содержанием метана до 5% горит при наличии постоянного источника воспламенения. Смесь, содержащая свыше 15% метана, может гореть спокойным пламенем вблизи источника воспламенения при притоке кислорода в зону пламени, горения, например путём диффузии из окружающего пламя воздуха.

Наибольшее влияние на изменение концентрационных пределов воспламенения оказывают: примесь инертных компонентов (понижают ВПВ); содержание кислорода (ВПВ метанокислородной смеси равен 61%); начальное давление (при адиабатическом сжатии, как показывают опыты, может взрываться метановоздушная смесь, содержащая от 2 до 75% метана, такое сжатие иногда возможно в призабойном пространстве выработки от сильной ударной волны при взрывных работах); начальная температура (при повышении температуры на каждые 100°С НПВ снижается на 10%, а ВПВ повышается на 15%), примесь высших гомологов метана (снижает НПВ).

Как указывалось, помимо метана, опасна и угольная пыль. Взрывоопасна мелкая (менее 1000 мкм) бархатистая угольная пыль, образующаяся при разработке пластов, содержащих свыше 6% летучих веществ. Очень опасной считается пыль с выходом летучих веществ 27...35% и размером частиц 75...100 мкм. Для самой опасной угольной пыли нижний концентрационный предел взрываемости равен 10 г/м³, верхний – 2500 г/м³. Наиболее разрушительный взрыв пылевоздушной смеси, с 300 г пыли в 1 м³ воздуха.

Одна из важнейших мер по обеспечению безопасности взрывных работ в шахтах, опасных по газу или разрабатывающих пласты, опасные по взрыву пыли – применение специальных ВВ, уменьшающих вероятность воспламенения взрывоопасной рудничной атмосферы. Такие ВВ называют предохранительными (устаревшее название – антигризунтые от французского слова grisou – рудничный газ). Поэтому особое место в системе классификации ВВ занимает классификация по предохранительности, т.е. по условиям применения. В ее основу положены опасность выработок по метану и угольной пыли, а также условия взрывания зарядов ВВ.

По условиям применения промышленные ВВ делятся на две группы и восемь классов

Таблица2 Классификация промышленных ВВ по условиям применения

Класс В.В.	Группы В.В.	Вид В.В и условия применения	Цвет  патрона
1	-	Непредохранительные ВВ для взрывания и только на земной поверхности. Граммонит 79/21гс; гранулит АС-8; пороха.	Белый
3	-	Предохранительные В.В. для взрывания только по пароде в забоях подземных выработок в которых имеется выделение горючих газов, но отсутствует взрывчатая угольная пыль. АП- 5 ЖВ, победит, ПМС- 1 Т.	Синий
4	-	Предохранительное ВВ для взрывания по углю и породе подземных выработок опасных по взрыву угольной пыли при отсутствии выделений горючих газов. По углю и породе забоев подземных выработок проводимых по угольному пласту в которых имеется выделение горючих газов кроме выработок с повышенным выделением горючих газов. Для сотрясательного взрывания забоев подземных выработок угольных шахт. Т- 1 9; ПЖВ- 20.	Жёлтый
5	-	Предохранительные ВВ для взрывания по углю и породе в выработках с повышенным выделением горючих газов проводимых по угольному пласту, когда исключён контакт боковой поверхности шнурового заряда с газовоздушной смесью, находящейся либо в пересекающих шпур трещинах массива горных пород, либо в выработке.  Углениты 13П и 13П/1	Жёлтый
6	-	Предохранительные ВВ для взрывания по углю и породе в выработках с повышенным выделением горючих газов, проводимых в условиях, когда возможен контакт боковой поверхности шнурового заряда с газовоздушной смесью. Угленит – П12ЦБ – 2М	Жёлтый
7	-	Предохранительное ВВ и изделия из предохранительных ВВ 5-6 классов для ведения специальных ВР (для подбивания стоек в забоях; ликвидации зависания горной массы в углепропускных выроботках; дробление негабаритов). Уленит – Э6; ионит	Жёлтый
Специ- альные (С)	1	Непредохранительные ВВ предназначенные для ВР взрывные работы на земной поверхности: обработка металлов; инициирование скважинных  и сосредоточенных зарядов, контурное взрывание, сейсморазведочные работы, создания заградительных полос при лесных пожарах и другие специальные работы.	Белый
	2	ВР в забоях подземных выработках неопасных по газу и угольной пыли. Взрывания сульфидных руд, дробления негабаритных кусков горной массы, контурное взрывания и другие специальные работы.	Красный
	3	Прострелочно-взрывные работы в разведочных, нефтяных, газовых скважинах	Чёрный
	4	ВР в серных, нефтяных и других в шахтах опасных по взрыву серной пыли, водорода и паров тяжёлых углеводородов.	Зелёный

Чем больше номер класса, тем выше уровень предохранительности ВВ, т. е. ВВ более безопасно в отношении воспламенения газопылевоздушной смеси (чтобы упростить различие классов ВВ, патроны ВВ помещают в оболочки разного цвета или наносят полосу установленного цвета).

Конкретная область применения ВВ различных классов приведена в ЕПБ. Однако ВВ более предохранительное допускается применять в условиях, оговоренных для менее предохранительных, т. е. допускается согласно табл. 4.2, перемещение ВВ снизу вверх (перемещение ВВ по области применения в обратном порядке строго запрещено).