Лукьянов В.Г. Горные машины и проведение горно-разведочных выработок

Подождите немного. Документ загружается.

101

Стандартные испытания на бризантность ВВ с критическим диа-

метром до 60 мм проводят с помощью обжатия свинцовых столбиков 6

(рис. 31) зарядами 2 массой 50 г при плотности 1 г/см

в бумажных па-

тронах 7 диаметром 40 мм (проба Гесса). Между столбиком и зарядом

прокладывают стальную пластинку 4 диаметром 41 мм, а столбик рас-

полагают на массивной подставке 5. Сборку укрепляют шпагатом 3,

взрывание производят капсюлем-детонатором 1. О бризантности судят

по величине обжатия столбика, т. е. по разности между средними его

высотами

до и после взрыва, выраженной в миллиметрах. Бризантность

большинства ВВ равна 10…30 мм.

Рис. 31. Определение бризантности ВВ: а – сборка перед взрывом;

б – обжатый свинцовый столбик

Проба на работоспособность определяет способность ВВ отделять

горную породу от массива, а бризантность характеризует степень воз-

можного дробления оторванного от массива объема породы.

Чувствительность ВВ – это способность ВВ детонировать от раз-

личного рода внешних воздействий (удара, трения, луча огня, нагрева).

Чувствительность ВВ к начальному импульсу зависит от его химиче-

ского

состава и физического состояния.

Способность ВВ сохранять свои первоначальные химические и фи-

зические свойства в течение определенного периода хранения называет-

ся стойкостью ВВ. Различают химическую и физическую стойкость.

Химическая стойкость зависит от природы ВВ, их чистоты, плот-

ности, внешних условий (влажность и температура окружающей среды,

влияние солнечных лучей) и др

Взрывчатые вещества, обладающие недостаточной химической

стойкостью, под влиянием различных причин начинают разлагаться.

Физической стойкостью ВВ называют его способность сохранять

физические свойства и структуру в течение определенного периода

102

времени. Она характеризуется механической прочностью, гигроскопич-

ностью, слеживаемостью, расслаиваемостью, водоустойчивостью, ста-

рением, экссудацией, летучестью и др.

Наиболее важные физико-химические характеристики промышлен-

ных ВВ – это плотность, дисперсность или гранулометрический состав,

сыпучесть, пластичность, текучесть, гигроскопичность, влажность, сле-

живаемость, водоустойчивость, расслаиваемость, пластичность, теку-

честь, экссудация, старение и химическая стойкость.

Различают истинную (собственную

) плотность ВВ, плотность ВВ в

заряде, насыпную (гравиметрическую) плотность (для сыпучих ВВ) и

плотность заряжания.

Истинная плотность – это масса единицы объема данного химиче-

ского вещества; является функцией температуры вещества. Плотность

ВВ в заряде (патрон, шашка) определяет массу вещества в объеме заря-

да; ее рассчитывают в результате определения массы патрона

на весах и

измерения объема погружением патрона в воду.

Насыпная плотность – характеристика, относящаяся только к сы-

пучим ВВ, позволяющая рассчитать величину заряда при засыпке ВВ в

скважину; определяет массу свободно насыпанного вещества в единице

объема.

Плотностью заряжания называют отношение массы заряда ВВ к

объему зарядной камеры, включая в этот

объем все воздушные проме-

жутки. Часть зарядной камеры, заполняемая забоечным материалом, в

объем не включается.

Понятие о плотности заряжания позволяет получить представление

о том, какое количество ВВ приходится на единицу объема зарядной

камеры, что очень важно при производстве взрывных работ.

При применении для взрывных работ различных ВВ, имеющих

примерно

одинаковую гравиметрическую плотность (особенно при ис-

пользовании аммонитов на открытых работах), большое значение имеет

коэффициент заряжания.

Коэффициент заряжания – это отношение объема (или длины) за-

ряда ВВ к объему (или длине) зарядной камеры, показывает степень за-

полнения зарядной камеры взрывчатым веществом.

Сыпучесть – способность ВВ свободно (под действием собственно-

го веса

) высыпаться из тары, заполнять при заряжании зарядную полость

и перемещаться по шлангу при пневмозаряжании. Сыпучесть порошко-

образных ВВ в большинстве случаев недостаточна для высокопроизво-

дительного заряжания россыпными ВВ скважин пневматическим спосо-

бом. При возрастании влажности до 1 % сыпучесть их резко падает.

103

Пластичность – способность ВВ к неупругой деформации, позво-

ляет достигать большей плотности заряда. Пластичные ВВ способны

легко деформироваться под воздействием внешних нагрузок и сохра-

нять придаваемую им форму.

Текучесть – характеристика низковязких водонаполненных ВВ, по-

казывающая способность заполнять зарядную камеру под силой собст-

венного веса. В сильной степени зависит от температуры

вещества.

Гигроскопичность – способность вещества самопроизвольно по-

глощать влагу из воздуха и увлажняться. Этот недостаток присущ ВВ, в

состав которых входят селитры, аммиачная, калиевая, натриевая, и хло-

ристый натрий. Наиболее гигроскопичны аммиачно-селитряные ВВ.

Увлажнение нарушает их физическую стабильность, способствует сле-

живаемости ВВ, что снижает чувствительность к детонации.

Слеживаемостъ – способность

сыпучих ВВ превращаться в свя-

занную массу с потерей сыпучести, что значительно снижает детонаци-

онную способность.

Водоустойчивость ВВ – способность сохранять при непосредст-

венном соприкосновении с водой в течение определенного времени

взрывчатые свойства. Она повышается при включении в состав ВВ гид-

рофобных добавок.

Старение – необратимый процесс ухудшения или полной потери

ВВ взрывчатых свойств в течение времени в результате изменения

структуры геля пластичных ВВ, улетучивания пузырьков воздуха из

массы ВВ. При старении ВВ понижается их чувствительность к внеш-

ним воздействиям и способность к передаче детонации.

§ 3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Бризантные ВВ, предназначенные для взрывных работ в народном

хозяйстве, называются промышленными.

По физическому состоянию промышленные ВВ классифицируют на

порошкообразные, гранулированные, прессованные, водонаполненные

(льющиеся); по химическому составу и свойствам – на аммиачно-

селитряные, нитропроизводные и их сплав, на основе жидких эфиров,

хлоратные и перхлоратиновые и пороха. В настоящее время при ведении

горных

работ широко применяют лишь три первые группы ВВ и пороха.

Следует отметить, что иногда по химическому составу промыш-

ленные ВВ подразделяют на две основные группы – индивидуальные и

смесевые. К индивидуальным относят химически инородные вещества

(тротил, нитроглицерин, пироксилин, нитрогликоль, тол, гранулотол,

тэн, гексоген, октоген, тетрил и др.)

104

Азотнокислые эфиры спиртов. Нитроглицерин (тринитроглицерин)

(ОNО

)

– продукт нитрования глицерина азотной кислотой в при-

сутствии серной кислоты. В чистом виде нитроглицерин – это бесцвет-

ная прозрачная маслянистая жидкость без запаха, которая при темпера-

туре +13 °С переходит в твердое состояние (замерзает). В обычных ус-

ловиях слабо летуч.

Нитроглицерин очень чувствителен к механическим и тепловым

воздействиям ВВ. Он обладает высокой

удельной энергией взрыва и де-

тонационной способностью. Теплота взрыва 6,3 МДж/кг. Кислородный

баланс нитроглицерина близок к нулю. Плотность 1,6 г/см

Нитрогликоль (динитрогликоль) C

(ONО

)

– продукт нитрования

гликоля. Это прозрачная без запаха жидкость сладковатого вкуса. Обла-

дает значительно меньшей, чем нитроглицерин, токсичностью. Темпера-

тура замерзания –22 °С. Нитрогликоль – мощное ВВ с нулевым кисло-

родным балансом, применяют в смеси с нитроглицерином при изготов-

лении смесевых ВВ (динамитов, детонитов, победитов и др.).

Нитросоединения – ВВ, которые содержат богатую

кислородом

нитрогруппу NО

. К ним относятся тротил, динитронафталин, гексоген,

тетрил, пикриновая кислота, октоген и др.

Тротил (тринитротолуол, тол) – продукт нитрации толуола. Это

кристаллический порошок светло-желтого цвета, нерастворимый в воде,

химически стоек. Теплота взрыва 4,2 МДж/кг; температура плавления

+80 °С; температура вспышки 280…300 °С; плотность кристалла –

1,66 г/см

. Обладает хорошими детонационными способностями. Мало-

чувствителен к внешним воздействиям. Широко используют в качестве

компонента промышленных ВВ и довольно часто в чистом виде, имеет

отрицательный кислородный баланс – 74 %. Легко детонирует от кап-

сюля-детонатора. Выпускают тротил в порошкообразной, гранулиро-

ванной, чешуйчатой, прессованной и литой формах.

СН

Тетрил C

(NO

) N – кристаллический порошок,

бледно-желтого цвета, не растворяется в воде, в реакцию с металлами

не вступает, от огня загорается, а иногда и взрывается. Применяют для

снаряжения детонаторов в качестве вторичного инициирующего ВВ.

Теплота взрыва 4,6 МДж/кг.

105

Гексоген С

(NO

)

– кристаллический белый порошок с плот-

ностью 1,7 г/см

. Обладает высокой чувствительностью к внешним воз-

действиям, 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 C(CH

ONО

)

– кристаллический порошок белого цвета, без запаха

и вкуса, плотность 1,77 г/см

. Он не растворяется в воде и не теряет взрыв-

чатых свойств. Теплота взрыва 5,7 МДж/кг. Очень чувствителен к внешним

механическим воздействиям. Температура плавления 141…142 °С, горит

спокойно, с металлами не взаимодействует.

Соли азотной кислоты. К однородным взрывчатым соединениям

можно отнести также аммиачную селитру. Это кристаллический поро-

шок белого цвета с плотностью

1,47 г/см

Аммиачная селитра NH

NО

(нитрат аммония) является наиболее

распространенным окислителем в промышленных ВВ. В сухом состоя-

нии представляет собой сыпучий кристаллический порошок белого цве-

та, горьковатый на вкус. Отрицательные свойства аммиачной селитры –

гигроскопичность и слеживаемость. Для снижения слеживаемости ам-

миачную селитру гранулируют или вводят в нее 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 чувствитель-

ностью к начальному импульсу и малой удельной энергией взрыва. Ее

продукты взрыва содержат большое количество вредных газов (оксидов

азота).

Калиевую и натриевую селитры не относят к взрывчатым вещест-

вам. Они являются только

носителями кислорода и их широко приме-

няют при изготовлении многих ВВ.

Среди смесевых ВВ, состоящих из двух и более механически сме-

шанных веществ (как взрывчатых, так и невзрывчатых), выделяют ам-

миачно-селитренные (аммониты, динафталиты, граммониты, акваниты,

игданиты, ифзаниты) и нитроэфирсодержащие (динамиты, победиты,

детониты и др.).

Для придания определенных свойств

при изготовлени смесевых ВВ

в их состав вводят следующие компоненты: горючие вещества, окисли-

тели, сенсибилизаторы, флегматизаторы и пламегасители (последние

только в составе предохранительных ВВ).

Горючие вещества вводят в состав ВВ для увеличения количества

энергии, выделяемой при взрыве. В качестве горючих веществ исполь-

зуют или жидкие компоненты (как правило, невзрывчатые, типа

тонко-

измельченного угля, древесной муки, солярового масла), богатые угле-

106

родом и водородом, или пудры (алюминия, магния и т. д.), способные

легко окисляться и выделять большое количество тепла и газов. Роль

горючих веществ выполняют также некоторые взрывчатые компоненты

(тротил, гексоген и т. п.), имеющие в своем составе недостаточное ко-

личество кислорода для полного окисления углерода. При этом часть

углерода реагирует

с избыточным кислородом окислителя, повышая тем

самым общую энергию взрыва.

Окислители содержат избыточный кислород, и их вводят в состав

ВВ для окисления горючих элементов. В качестве окислителя применя-

ют аммиачную, калиевую и натриевую селитры, перхлораты калия и на-

трия, жидкий кислород и т. д.

Сенсибилизаторы – вещества, вводимые в состав

ВВ для повыше-

ния его чувствительности к восприятию и передаче детонации. В каче-

стве сенсибилизаторов обычно используют чувствительные мощные

ВВ: тротил, нитроглицерин, нитрогликоль, гексоген и т. п. Иногда роль

сенсибилизатора выполняют и невзрывчатые вещества, такие как соля-

ровое масло (не более 6 %), уголь или древесная мука.

Стабилизаторы – вещества, вводимые в состав

ВВ для повышения

их химической и физической стойкости. В качестве стабилизатора в ам-

монитах используют древесную, жмыховую и торфяную муку, а в ди-

намитах – мел и соду. Стабилизаторы, применяемые в аммонитах, вы-

полняют также роль горючих добавок и разрыхлителей, уменьшая сле-

живаемость ВВ.

Флегматизаторы – для снижения чувствительности его к

механи-

ческим воздействиям. В качестве флегматизатора используют гели, раз-

личные масла, тальк, парафин и т. п. Эти вещества обволакивают части-

цы ВВ, не вступая с ними в реакцию, и тем самым снижают его чувст-

вительность к механическим воздействиям.

Пламегасители – вещества, добавляемые в состав ВВ для снижения

температуры взрыва и уменьшения

вероятности воспламенения метано-

и пылевоздушных смесей в шахтах. В качестве пламегасителей приме-

няют хлористый натрий, хлористый калий и т. п.

Индивидуальные ВВ по экономическим соображениям, а также из-

за высокой чувствительности многих из них используют преимущест-

венно как компоненты смесевых ВВ и для изготовления средств ини-

циирования.

Выбор ВВ,

имеющих разные взрывчатые физические и химические

свойства, осуществляют с учетом характера решаемых задач и условий

ведения взрывных работ (табл. 17).

107

Таблица 17

Наименование

изделия

Группа

Совместимости

(опасности),

класс ВВ

Состав

Особенности,

условия применения

(водоустойчивость),

назначение

Взрывчатые вещества гранулированные порошкообразные и пороха,

предназначенные для использования только на земной поверхности

Алюмотол

Гранулированная смесь тро-

тила с порошком алюминия.

Применяется только в водо-

наполненном состоянии

Сухие и обводненные

скважины, шпуры

в крепких породах

Аммонал

скальный № 3

D Смесь аммиачной селитры

и алюминиевой пудры

Сухие и обводненные

скважины

Граммониты

50/50

30/70

82/18

79/21ГС

Р3-30ПР

79/21ПР

82/18ПР

Смесь гранулированной ам-

миачной селитры и тротила

(гранул или чешуек). Наибо-

лее широкое применение на-

шли граммониты, состоящие

из смеси аммиачной селитры

с наплавленным на их грану-

лы тротилом (79/21Б, 30/70В)

и чешуйчатым тротилом

(79/21

В)

Сухие

скважины

То же

Обводненные

скважины (заряды в

полиэтиленовых

рукавах)

Гранипоры

ФМ D Обводненные скважины

Гранулиты

АК D Смесь гранулированной

аммиачной селитры и тро-

тила (79/21Б, 30/70В)

Сухие и осушенные

скважины

АС-Д D Сухие скважины

АСД-М D Сухие и обводненные

скважины

АС-6М D Сухие и осушенные

скважины

АС-8ПР D Обводненные скважи-

ны (заряды в полиэти-

леновых рукавах)

108

Продолжение табл. 17

Наименование

изделия

Группа

Совместимости

(опасности),

класс ВВ

Состав

Особенности,

условия применения

(водоустойчивость),

назначение

Д-5 D Холодное смешивание

гранулированной аммиач-

ной селитры с жидкими и

твердыми нефтяными го-

рючими или другого про-

исхождения невзрывчаты-

ми горючими (жидкими и

порошкообразными)

Сухие скважины на

угольных разрезах

С-6М D Сухие и осушенные

скважины

УП-1, УП-2 D Сухие скважины

Гранулотол D Гранулированный тротил Сухие и обводненные

скважины

Диаммон D Смесь аммиачной селит-

ры с невзрывчатыми го-

рючими материалами

Сухие и осушенные

скважины

Диабазит D Обводненные скважины

Тротил-У D Обводненные

скважины, пуры

Водосодержащие взрывчатые вещества, предназначенные

для использования

только на земной поверхности

Акванал

(Ипконит)

Акванит

КТ-Х

Водная смесь аммиачной

селитры, чешуйчатого

тротила и порошка АI.

Возможно присутствие

кальциевой или натрие-

вой селитры и пластифи-

цирующих добавок. В за-

висимости от содержания

воды они могут быть

жидкотекучими или тес-

тообразными

Обводненные

скважины, шпуры.

Сухие и обводненные

скважины, шпуры

109

Продолжение табл. 17

Наименование

изделия

Группа

Совместимости

(опасности),

класс ВВ

Состав

Особенности,

условия применения

(водоустойчивость),

назначение

Акватолы

Т20 (иф-

занит Т-20,

Т-60, Т-80)

Т-20Г

Т-20ГК

Т-20М

Граммонит

Р3-30

Гранулированная амми-

ачная селитра и грануло-

тол. Жидкая (до 40 %) фа-

за – насыщенный раствор

аммиачной селитры, на-

гретой до 75 °С. При ох-

лаждении в скважине

представляет

собой твер-

дую массу. Для заряжания

скважин используют сме-

сительно-зарядные маши-

ны типа «Акватол»

Сухие и обводненные

шпуры, скважины

Обводненные

скважины, шпуры.

Обводненные

скважины, шпуры.

Сухие и обводненные

скважины, шпуры.

То же

Карбатолы

ГЛ-10В,

ГЛ-15Т

А, АТ-10,

ФТ-10

ТМ

Расплавленная практически

безводная смесь аммиачной

селитры и карбамида с до-

бавлением гранулотола.

Инициирование промежу-

точными детонаторами

Сухие и осушенные

скважины, шпуры.

Сухие и обводненные

скважины, шпуры.

То же

Порэмиты

Марки 1ИМК,

1ИМ-Н,

1МТ-К,

1МТ-Н

Марки 4А, 8А

П (патрониро-

ванный)

Сибириты

1000, 1200

Смеси – суспензии прямой

или обратэмульсии на ос-

нове раствора аммиачной

селитры или раствора ее с

добавками кальциевой

(натриевой) селитры или

карбамида с порошкооб-

разными

и жидкими не-

взрывчатыми горючими

Сухие и обводненные

скважины

То же

110

Продолжение табл. 17

Наименование

изделия

Группа

Совместимости

(опасности),

класс ВВ

Состав

Особенности,

условия применения

(водоустойчивость),

назначение

Взрывчатые вещества и заряды, предназначенные для использования на земной

поверхности и в подземных выработках шахт (рудников),

не опасных по газу или пыли

Водосодержащие

Акванит

АР3-8

Смесь аммиачной селитры

и тротила в водонасыщен-

ном растворе геля селитры

Сухие и обводненные

скважины

Акванал

АР3-8Н

Сухие и обводненные

шпуры, скважины

Граммонит

79/21

(79/21Б)

От содержания воды могут

быть либо жидкотекучими,

либо тестообразными

Сухие скважины

Гранулиты (динамоны в гранулированном состоянии)

А-6

АС-4

АС-4В

АС-8

АС-8В

АС-М

D-5

Игданит

Смесь гранулированной ам-

миачной селитры и тротила

Смесь гранулированной

аммиачной селитры, жид-

кое горючее (4–6 % соля-

рового масла, дизтоплива

или керосина и

т. п.)

Сухие шпуры

и скважины

То же

Сухие и обводненные

шпуры (скважины)

Сухие шпуры

и скважины

Сухие и обводненные

шпуры, скважины

Сухие шпуры и сква-

жины в сульфидных

рудах

Сухие и осушенные

шпуры, скважины

Сухие шпуры

и скважины

То же