Лукьянов В.Г., Комащенко В.И., Шмурыгин В.А. Взрывные работы

Подождите немного. Документ загружается.

191

Окончание табл. 3.1

1 2 3

2-я группа

Взрывные работы в забоях подземных вырабо-

ток, не опасных по газу и пыли, взрывание

сульфидных руд, дробление негабаритных кус-

ков породы; контурное взрывание и другие

специальные работы

Красный

3-я группа

Прострелочно-взрывные работы в разведочных

нефтяных, газовых скважинах

Чёрный

4-я группа

Взрывные работы в серных, нефтяных и дру-

гих шахтах, опасных по взрыву серной пыли,

водорода и паров тяжёлых углеводорода

Зелёный

Примечание. 1. Степень опасности забоев по метану при взрывных работах

устанавливается специальными инструкциями или другими нормативными доку-

ментами установленными в установленном порядке.

2. Перечень конкретных видов подземных выработок, в которых должны

применяться ВВ соответствующих классов, устанавливается Едиными правилами

безопасности при взрывных работах или другими нормативными документами, со-

гласованными «Ростехнадзором» и утверждёнными в установленном порядке.

Промышленные ВВ выпускаются в патронированном и непатро-

нированном виде.

Патроны ВВ имеют цилиндрическую форму, диаметр и массу их

принимают в зависимости от диаметра шпуров или скважин. Для лью-

щихся ВВ в качестве оболочки могут быть использованы полиэтилено-

вые ампулы. Патронирование ВВ производится на заводе-изготовителе.

При транспортировании и хранении патроны ВВ упаковывают в дере-

вянные ящики, а непатронированные (россыпные) ВВ укладывают в

бумажные или полиэтиленовые мешки.

Прессованные и литые ВВ изготавливаются в виде шашек. Шаш-

ки кумулятивных зарядов иногда заключают в корпуса и оболочки.

На всех патронах, пачках, мешках, ящиках ставится штамп завода-

изготовителя с указанием индекса завода, наименования ВВ, номера

партии, массы патрона, мешка, ящика, даты изготовления (месяц и год)

в соответствии с существующим ГОСТом. Каждая партия ВВ сопрово-

ждается кратким руководством по применению, гарантийному сроку

хранения, порядку испытаний, правилам обращения.

По характеру действия ВВ на окружающую среду их разделяют:

1) на бризантные ВВ, которые в свою очередь могут быть подразделены

на высокобризантные ВВ со скоростью детонации 5…7 км/с

192

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, об-

ладающие высокой чувствительностью, которые применяют для изго-

товления средств инициирования (капсюлей-детонаторов, электродето-

наторов, детонирующего шнура). Для изготовления средств иницииро-

вания, применяемых в горной промышленности, используют гремучую

ртуть Нg(СNО)

, азид свинца РbN

, тетрил С

(NО

)

NСН

, гексоген

, тэн С

(ОNО

)

и ТНРС С

(NO

)

РbН

О.

Промышленные (вторичные) ВВ предназначаются для дробления и

разрушения горных пород. Детонацию этих ВВ вызвать труднее, чем ини-

циирующих, поэтому их взрывают посредством взрыва инициирующих ВВ.

Особенность инициирующих ВВ заключается в том, что их горе-

ние 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 обеспечи-

вает их применение в огнестрельном оружии.

Промышленные ВВ могут быть индивидуальными (однокомпо-

нентными) и смесевыми. К индивидуальным относятся химически од-

нородные вещества. В молекулах этих веществ содержатся горючие

элементы и окислитель.

Индивидуальные ВВ по экономическим соображениям, а также из-

за высокой чувствительности используют преимущественно как компо-

ненты смесевых ВВ и для изготовления средств инициирования. В каче-

стве однокомпонентного промышленного ВВ применяют тротил, в сейс-

моразведке – иногда порох. Смесевые ВВ представляют собой механиче-

скую 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, динитрог-

ликоль, тэн, применяемые при изготовлении нитроглицериновых ВВ и в

качестве сенсибилизаторов других ВВ; азотнокислые эфиры клетчатки –

коллоидный хлопок, используемый для желатинизации нитроглицери-

193

на; нитросоединения ароматического ряда – тротил (ТНТ), динитронаф-

талин, используемые частично в чистом виде, а главным образом в ка-

честве сенсибилизаторов механических смесей; тенерес (тринитроре-

зорцинат свинца) и тетрил, применяемые при изготовлении детонато-

ров; соли азотной кислоты – аммиачная (АС), натриевая и калиевая се-

литры, применяемые при изготовлении различных сортов промышлен-

ных 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; окси-

ликвиты не получили распространения из-за их малой жизненности, а по-

роха 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 %, нефлегмати-

зированный 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 взры-

вателями для работы в глубоких скважинах.

ВМ различных групп следует перевозить и хранить отдельно. До-

пускается в отдельных случаях совместная перевозка ВВ и СИ. Это регла-

ментировано Едиными правилами безопасности при взрывных работах.

Контрольные вопросы

1. Каким могут быть ВВ по своему физическому состоянию?

2. Перечислите основные требования, которым должны удовлетво-

рять промышленные ВВ.

3. По каким признакам классифицируются промышленные ВВ?

4. В каких физических состояниях могут находиться промышленные ВВ?

5. Назовите группы, на которые делятся промышленные ВВ по ха-

рактеру действия.

194

3.2. Индивидуальные взрывчатые химические соединения.

Инициирующие ВВ

Индивидуальными взрывчатыми химическими соединениями яв-

ляются: нитроглицерин, нитрогликоль, тэн, тротил, гексоген, динитро-

нафталин, тенерес, азид свинца, гремучая ртуть и т. п. Они относятся,

соответственно, к следующим классам химических соединений: эфирам

спиртов, нитросоединениям, солям азотистоводородной кислоты и гре-

мучей ртути. Такие ВВ, как тэн, гексоген, тенерес, гремучая ртуть и

азид свинца, широко используют в качестве инициирующих.

Азотнокислые эфиры спиртов. Нитроглицерин (тринитроглице-

рин) С

(ОNO

)

– продукт тройной нитрации глицерина азотной кисло-

той в присутствии серной кислоты. В химически чистом виде представля-

ет собой маслянистую, вязкую, бесцветную и прозрачную, ядовитую жид-

кость 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. Те-

плота взрыва 6,3 МДж/кг. Кислородный баланс нитроглицерина +3,5 %.

Плотность 1,6 г/см

. Температура вспышки нитроглицерина равна 180 °С.

Нитрогликоль (динитрогликоль) С

(NО

)

– продукт нитрования

гликоля. Это прозрачная без запаха ядовитая жидкость сладковатого вку-

са. Обладает значительно большими, чем нитроглицерин, летучестью и

токсичностью. Температура замерзания –22 °С, плотность 1,49 г/см

Нитрогликоль – мощное ВВ с нулевым кислородным балансом. Теплота

взрыва 6,8 МДж/кг. По взрывчатым характеристикам он близок к нитро-

глицерину. Нитрогликоль применяют в смеси с нитроглицерином при из-

готовлении смесевых ВВ (детонитов и т. п.).

К нитросоединениям относятся: тротил, динитронафталин, гексо-

ген, тетрил, пикриновая кислота, октоген и др.

Тротил (тринитротолуол, тол) – продукт тройной нитрации то-

луола. Это кристаллический порошок светло-жёлтого цвета, не раство-

римый в воде. Химически стоек. Теплота взрыва 4,2 МДж/кг; темпера-

тура плавления +80 °С, вспышки 280…300 °С; плотность кристалла

1,66 г/см

. Обладает хорошими детонационными способностями. Мало-

чувствителен к внешним воздействиям. Широко используется в качест-

ве компонента промышленных ВВ, довольно часто применяется в чис-

том виде, имеет отрицательный кислородный баланс (–74 %). Легко де-

тонирует от капсюля-детонатора. Выпускается в гранулированной, че-

шуйчатой, прессованной и литой формах.

195

Гранулированный тротил (гранулы жёлтого цвета) используется как

самостоятельное ВВ – гранулотол, а также для изготовления граммонита,

ифзанита и других ВВ. Применяется при взрывании в обводнённых услови-

ях. Чешуйчатый тротил – слабобризантное ВВ, применяется для изготовле-

ния граммонитов и водонаполненных ВВ. Прессованный имеет повышенные

взрывчатые свойства, используется для изготовления шашек-детонаторов;

литой – для изготовления кумулятивных зарядов и шашек-детонаторов.

Динитронафталин С

NО

– 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/см

. Влажность не долж-

на превышать 0,5 %. Применяется как компонент при изготовлении не-

которых сортов аммиачно-селитренных ВВ (динафталитов).

Соли азотной кислоты. К однородным взрывчатым соединениям

можно отнести также аммиачную селитру. Это кристаллический поро-

шок белого цвета плотностью 1,7 г/см

Аммиачная селитра NН

(нитрат аммония) является наиболее

распространённым 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 слёживаемость. Для снижения слёживаемости ам-

миачную селитру гранулируют или вводят специальные добавки.

Следует отметить, что аммиачную селитру можно применять как са-

мостоятельное 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

её взрыва содержат большое количество вредных газов (оксидов азота).

Калиевая и натриевая селитры не относятся к взрывчатым веще-

ствам. Они являются только носителями кислорода и широко применя-

ются при изготовлении многих ВВ.

Инициирующими называют такие ВВ, взрыв которых в небольших

количествах (не более 1 г) служит начальным импульсом для возбужде-

ния детонации промышленных ВВ. Отличительной их особенностью

является весьма быстрое, почти мгновенное нарастание скорости раз-

ложения. 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-

196

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 тепло-

вого 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)

– ртутная соль гремучей кислоты –

образуется в результате взаимодействия растворённой в азотной кисло-

те 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 грему-

чей ртутью, необходимо предохранять от увлажнения.

Азид свинца Рb(N

)

– свинцовая соль азотистоводородной кисло-

ты – образуется из азида натрия путём замещения натрия свинцом.

Представляет собой тонкокристаллический порошок белого или светло-

серого цвета, который при хранении приобретает жёлтый цвет. Не рас-

творяется 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. Ско-

рость детонации 5 300 м/с. Теплота взрыва 1,5 МДж/кг.

Тенерес (тринитрорезорцинат свинца, ТНРС) С

(NО

)

РbН

О – соль

стифниновой кислоты – получается при взаимодействии тринитрорезорци-

ната 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 чув-

ствительность значительно ниже, чем гремучей ртути. Так как его иниции-

рующая способность ниже, чем у гремучей ртути и азида свинца, то как са-

мостоятельное ВВ не используется, а применяется совместно с азидом свин-

ца в качестве чувствительной подсыпки. Теплота взрыва 1,2 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.

197

– 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 вто-

ричного инициирующего ВВ. Теплота взрыва 4,6 МДж/кг.

Гексоген С

(NO

)

– кристаллический белый порошок плот-

ностью 1,8 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 С(СН

ONO

)

– кристаллический порошок белого цвета плот-

ностью 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 флег-

матизированном виде. Температура плавления 141…142 °С, горит спо-

койно, с металлами не взаимодействует.

Применяется как вторичное инициирующее ВВ для снаряжения

капсюлей-детонаторов и детонирующих шнуров.

Контрольные вопросы

1. Какие индивидуальные взрывчатые химические соединения Вы знаете?

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 се-

литры представляют собой механические смеси аммиачной селитры с

другими ВВ или с горючими невзрывчатыми веществами. Во взрывча-

тых веществах этой группы она выполняет роль окислителя. ВВ на ос-

66 23

Тетрил С H(NO)N

198

нове аммиачной селитры безопасны в обращении, поддаются различ-

ным видам технологической обработки, имеют низкую стоимость.

ВВ на основе аммиачной селитры делятся на несколько групп: ам-

моналы, граммоналы, аммониты, граммониты, гранулиты, динамоны,

игданиты, водонаполненные.

Аммониты – самые распространенные ВВ на основе аммиачной

селитры – представляют собой порошкообразные смеси аммиачной се-

литры с тротилом (реже с гексогеном, динитронафталином) и невзрыв-

чатыми горючими компонентами. Соотношение компонентов взрывча-

той 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. способно-

сти их сохранять взрывчатые свойства при погружении в воду, исполь-

зуют водоустойчивую селитру марок ЖВ и ЖВФ, а также различные

добавки, например парафин, асфальтит и др.

Наиболее распространённым ВВ является аммонит 6ЖВ, который час-

то принимают за эталон при сравнительной оценке взрывчатых свойств ВВ.

Аммониты выпускаются в порошкообразном, патронированном, прес-

сованном и шнекованном видах. Индексы аммонитов означают: ЖВ – марка

водоустойчивой селитры, АП – аммонит предохранительный, К – марка ма-

лослёживающейся аммиачной селитры с добавкой красителя (фуксина) для

уменьшения слёживаемости.

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, распро-

странён ограниченно.

Граммониты – смесь гранулированной аммиачной селитры и тро-

тила. Наиболее широкое применение нашли граммониты, представ-

ляющие собой смесь аммиачной селитры с наплавленными на них тро-

тилом или чешуйчатым тротилом, а также водоустойчивые граммониты,

представляющие собой гранулы селитры, закапсюлированные в оболоч-

ку из тротила (табл. 3.2).

199

Таблица 3.2

Характеристика граммонитов

Марка граммонита

Параметры

30/70 79/21 50/50

Теплота взрыва, кДж/кг* 3511 4285 3678

Объём газов, л/кг 800 895 810

Работоспособность, см

335 360 345

Бризантность в стальной оболочке, мм 24...27 22...28 24...28

Критический диаметр, мм 40...60 40...60 40...50

Скорость детонации, км/с 3,8...4,5 3,2...4,0 3,6...4,2

Насыпная плотность, г/см

0,85...0,9 0,8...0,85 0,85...0,9

Кислородный баланс, % –45,9 +0,02 –27,2

Идеальная работа взрыва, кДж/кг 3033 3561 3509

* В сухих условиях.

Аммоналы – смеси порошкообразной аммиачной селитры и тро-

тила с металлической горючей добавкой (алюминиевой пудрой). Аммо-

налы в гранулированном состоянии называются граммоналами.

Динамоны – смеси аммиачной селитры с жидкими или твёрдыми

горючими добавками (соляровое масло, древесная мука, сажа, алюми-

ниевая пудра и т. д.). Динамоны в гранулированном состоянии называ-

ются гранулитами (например, АС-4, АС-8, в которые вводится неболь-

шое 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 количест-

вом жидкого горючего (солярового масла или дизельного топлива).

Игданиты – самые дешёвые ВВ из всех применяемых. Они пред-

назначены для использования в сухих забоях или в сухой части скважи-

ны 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 зали-

вают непосредственно в мешки с селитрой или в специальные патроны на

месте взрыва, после чего производят заряжание. При этом применяют специ-

альные смесительно-зарядные машины или используют стационарные пунк-

ты, а приготовленные ВВ (игданит) машинами доставляют к месту взрыва и

заряжания скважин.

Игданиты безопасны в обращении, пригодны для механизирован-

ного заряжания.

200

Недостатки игданита: возможность применения только в сухих

скважинах, частичная потеря взрывчатых свойств при длительном за-

ряжании из-за плохого удержания солярового масла гладкими гранула-

ми 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

ВВ

Гранулит

АС–4

и АС–4В

Гранулит

АС–8

и АС–8В

Гранулит

Игданит

Теплота взрыва, кДж/кг 4522 5191 3852 3973–4061

Объём газов, л/кг 907 850 980 990

Бризантность в стальном

кольце, мм

22...26 24...28 18...22 15...20

Критический диаметр, мм 70...120 70...100 80...110 160...200

Скорость детонации, км/с 3,0...3,5 3,0...3,6 2,5...3,6 2,8...4,3

Насыпная плотность, г/см

0,80...0,85 0,8...0,85 0,80...0,90 0,80...0,90

Кислородный баланс, % +0,35 –3,3 +0,14 –1,65...+0,12

Идеальная работа

взрыва, кДж/кг

3645 3997 3852 3164...3205

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 плотно-

сти их заряжания могут применяться и для взрывания крепких пород.

Область его применения расширяется. С выпуском гранулированной

пористой селитры качество игданитов повышается, а область примене-

ния 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 жид-

кого наполнителя и пластифицирующего материала водные гели, назы-

ваются водосодержащими. Они составляют группу водосодержащих

ВВ, мало восприимчивы к детонационному импульсу, детонируют

только от мощного детонатора типа тротиловой шашки, патрона скаль-

ного аммонита или детонита. ВВ применяют как на открытых работах –

акватолы и ифзаниты, так и на подземных – акваниты.