Масаев Ю.А., Першин В.В. Технология и безопасность взрывных работ в практических задачах

Подождите немного. Документ загружается.

Пример. Вычислить температуру взрыва тротила, реакция

взрывчатого превращения которого имеет вид:





257

N3C7CO7OH5NOHC2





Теплота взрыва тротила 936,9 кДж/моль. Теплота продуктов

взрыва:

для CO и N

C = 5(20,1 + 0,0018t) = 100,5 + 0,009t кДж/моль¸град,

для Н

C = 2,5(16,76 + 0,009t) = 41,9 + 0,022t кДж/моль¸град,

для С

C = 3,5 ¸ 26,8 = 93,8 кДж/моль¸град.

Итого: 236,2 + 0,031.

Следовательно, С = 236,3 и ΔС = 0,031.

Подставляя найденное значение в формулу, находим:

К3000

0,0312

1000936,9031,04236,3236,3







t .

Определение объема газов взрыва. Объем газов при взры-

ве определяется по реакции взрывчатого превращения ВВ на ос-

нове закона Авогадро. Объем газов при взрыве 1 кг ВВ





mmm

nnn

MMM

22,4









...

1000...

где n – количество грамм-молекул газообразных продуктов

взрыва, образовавшихся при взрыве 1 кг ВВ; m – количество

грамм-молекул составных частей в 1 кг ВВ; М – относительная

молекулярная масса составных частей.

Количество грамм-молекул ВВ в 1 кг и объем газов при

температуре взрыва определяются по формулам





вв

1000

m ;















273

взр

Определение скорости детонации. Скорость детонации за-

висит от энергии и плотности ВВ и определяется из уравнения









QКgAnQ 1212Д

 ,

где n – показатель политроны, равный отношению

CC /

;

Q – удельная теплота взрыва при постоянном объеме,

кДж/моль; А – механический эквивалент тепла; g – ускорение

силы тяжести, м/с

; К – коэффициент, учитывающий посто-

янные величины.

Значение К для

Q < 4200 кДж/моль принимается в зависи-

мости от начальной плотности ВВ (табл. 2.7).

Таблица 2.7

Взрывчатые вещества

Плотность ВВ,

кг/см

Химические соединения 1,70 3,4

Прессованные взрывчатые смеси 1,25 3,21

Порошкообразные взрывчатые смеси 1,0 3,05

3. Методика выполнения работы

Каждому звену задают наименование взрывчатого веще-

ства, для которого расчетным методом необходимо определить

следующие характеристики.

1. Кислородный баланс.

2. Состав конечных продуктов взрыва.

3. Теплоту взрыва.

4. Температуру продуктов взрыва, их объем и давление.

5. Скорость детонации.

Если заданы многокомпонентные (смесевые) ВВ, то кро-

ме указанных характеристик необходимо определить также со-

держание компонентов, входящих в состав ВВ (левая часть

химической реакции).

4. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Название темы и цель работы.

2. Краткое изложение теории вопроса.

3. Расчет характеристик для взрывчатого вещества, за-

данного звену студентов преподавателем.

4. Краткие выводы по работе.

Вопросы для самоконтроля

1. В каких режимах и при каких условиях могут проходить хи-

мические превращения ВВ?

2. Что такое кислородный баланс ВВ?

3. Какие виды кислородного баланса могут быть?

4. При каких условиях может происходить режим медленного

химического превращения?

5. Что такое отрицательный кислородный баланс?

6. Что такое положительный кислородный баланс?

7. Что такое нулевой кислородный баланс?

8. Что может произойти в горной выработке после взрыва ВВ с

отрицательным кислородным балансом?

9. Что может произойти в горной выработке после взрыва ВВ с

положительным кислородным балансом?

10. В каких единицах измеряется кислородный баланс?

11. Какие газы и твердые вещества могут содержаться в про-

дуктах взрыва?

12. Что такое теплота взрыва, в каких единицах она измеряется?

13. Кто впервые в России дал метод расчета теплоты взрыва?

14. Что такое температура взрыва, какого уровня она достигает?

15. Что такое давление взрыва, какого уровня оно достигает?

16. Что такое работа взрыва?

Тема 4. Испытания взрывчатых веществ

1. Цель работы

Цель работы – изучение методики проведения контрольных

испытаний ВВ для установления их доброкачественности и безо-

пасности в применении и обращении.

2. Теоретические основы

Лабораторно-полигонные испытания ВВ проводят в сле-

дующих случаях:

 при выпуске новых партий ВВ;

 по истечении гарантийного срока хранения и через опре-

деленные периоды после него;

 при возникновении аварий в процессе производства

взрывных работ;

 при подозрении на недоброкачественность ВВ из-за пло-

хих результатов взрыва.

Условно все виды испытаний можно подразделить на три

группы.

А. Проверка качественных характеристик ВВ.

1. Наружный и внешний осмотр.

2. Определение плотности.

3. Определение влажности.

4. Определение водоустойчивости.

5. Определение слеживаемости.

6. Определение химической стойкости.

7. Определение экссудации (у нитроглицериновых ВВ).

Б. Проверка энергетических характеристик ВВ.

1. Определение бризантности.

2. Определение работоспособности.

3. Определение скорости детонации.

4. Определение передачи детонации от патрона к патрону.

5. Определение полноты детонации.

В. Проверка ВВ на безопасность их в применении и обращении.

1. Определение предохранительности ВВ в метано- и пыле-

воздушной среде.

2. Определение чувствительности к удару.

3. Определение чувствительности к трению.

4. Определение состава ядовитых газов после взрыва.

В данной работе изучают основные виды испытаний группы

Б и В.

Определение бризантности ВВ (проба Гесса) (рис. 2.2).

На стальную плиту 1 устанавливается цилиндрический

столбик из чистого рафинированного свинца 2 (диаметр 40 мм,

высота 60 мм). На него помещается стальной диск 3 (диаметр

41 мм, высота 10 мм).

Рис. 2.2. Определение бризантности:

а – до взрыва; б – после взрыва

На диск помещается заряд ВВ 4 массой 50 г в бумажной

гильзе (диаметр 40 мм) с электродетонатором мгновенного дей-

ствия или капсюлем-детонатором. Для устойчивости патрон ВВ

закрепляется на плите проволочными растяжками 6.

При взрыве заряда ВВ под действием ударной волны свин-

цовый столбик деформируется. Замеряя высоту столбика до

взрыва h

и после взрыва h

, определяют бризантность ВВ, мм:

Б hh





Определение работоспособности ВВ. Испытание взрывча-

тых веществ на работоспособность производится в свинцовой

бомбе (проба Трауцля). Свинцовая цилиндрическая бомба диа-

метром 200 мм и высотой 220 мм готовится из чистого рафини-

рованного свинца. По оси бомбы высверливается шпур глубиной

125 мм, диаметром 25 мм (объемом 61 см

). В шпур помещается

заряд испытуемого ВВ в бумажной оболочке. Масса заряда 10 г,

плотность ВВ в заряде 1,1 г/см

В качестве инициатора применяется капсюль-детонатор или

электродетонатор (работоспособность 30 см

). Свободное про-

странство в шпуре заполняется чистым кварцевым песком

(рис. 2.3).

Рис. 2.3. Испытание ВВ на работоспособность:

а – свинцовая бомба до взрыва; б – конструкция заряда ВВ

в бомбе; в – свинцовая бомба после взрыва; 1 – ВВ; 2 – ЭД

(или КД); 3 – внутренняя забойка (песок)

Объем полости свинцовой бомбы после взрыва характери-

зует работоспособность ВВ (фугасное действие). Работоспособ-

ность ВВ (см

) рассчитывается из выражения

днк

VVVР





где V

– конечный объем полости бомбы после взрыва, см

;

– начальный объем шпура в бомбе, см

; V

– объем полости,

полученный от взрыва детонатора, см

Определение скорости детонации ВВ. Скорость детонации

ВВ определяют либо с использованием осциллографов, либо с

использованием сверхскоростных фоторегистров (типа СФР-1).

Простейшим методом, позволяющим определить скорость дето-

нации с достаточной точностью, является метод Дотриша, или

как его называют – полевой метод. Он основан на сравнении из-

вестной скорости детонации ДШ с неизвестной скоростью дето-

нации ВВ.

Для этого изготавливают патрон ВВ длиной 40 см, два от-

резка ДШ длиной 1,5–3,0 м и пластину из мягкого металла или

свинца.

В патрон ВВ вставляют ЭД или КД и протыкают два отвер-

стия в боковой поверхности на расстоянии l (рис. 2.4), на метал-

лической пластине через ее середину прочерчивают поперечную

линию.

В отверстия патрона ВВ вставляют два отрезка ДШ (А и В),

противоположные концы которых укладывают внахлест на ме-

таллическую пластину и привязывают к ней. При этом длина от-

резка В должна быть меньше отрезка А на величину l.

После инициирования ЭД в патроне ВВ возбуждается дето-

национная волна, которая достигнув точки m, возбуждает дето-

нацию в отрезке А детонирующего шнура, а дойдя до точки n, – и

в отрезке В.

Метод основан на предположении, что если бы скорости де-

тонации ВВ и ДШ были бы равны, то детонационные волны в от-

резках А и В детонирующего шнура, двигаясь на участке метал-

лической пластины навстречу друг другу, встретились бы на ее

середине, а время их прихода к центру пластины было бы одина-

ково, т.е. t

= t

. Но поскольку скорость детонации ВВ (Д

ВВ

)

меньше, чем скорость детонации ДШ (Д

ДШ

), то их встреча про-

изойдет не доходя до центра пластины на расстоянии h в точке f.

Зная скорость детонации ДШ и путь, пройденный детонаци-

онными волнами от точки m по отрезку А и отрезку l+В до места

их встречи на пластине в точке f, можно определить скорость де-

тонации ВВ:

ДШ

ВВ





