Файл: Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 156

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

где рг — начальное давление

газов взрыва, кгс/см2 ;

К — показатель

адиабаты.

Разность От — Ап

= Оп

представляет собой потерянное тепло,

которое даже при идеальном ходе процесса остается в продуктах взрыва при расширении их до атмосферного давления. Если взрыв происходит в сплошной среде с сопротивлением сжатию р2, тогда

(II.8)

т. е. полная работа уменьшится, а потерянное тепло увеличится.

Полную

работу,

вычисленную по формуле

(П.8)

и отнесенную

к единице

веса ВВ,

называют

п о л н о й

р а б о т о с п о с о б ­

н о с т ь ю

(табл. 5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 5'

Тепловые характеристики некоторых ВВ при расширении газов

до атмосферного

давления (по

К. К. Андрееву

и А. Ф.

Беляеву)

ВВ

Аммиачная селитра

Аммонит № 6 Ж В

Д и н а м и т 62%-1Гый

Гексоген

Т э н » Нитроглицерин

я"

я

л

о

ок

ёя

Ч о G ьГ

3,8

0,9

0,9

1,5

1

1,45

1

1,6

1.6

1,6

взрыва,

 

Теплота ккал/кг

О О

 

 

II

|

 

360

1,19

380

1,3

830

1,24

1010

1,23

1030

1,24

1290

1,77

1270

1,25

1300

1,25

1360

1,21

1480

1.19

К. п. д. взрыва,

Полная работа взрыва, ккал/кг

77,6

280

86,2

327

82,5

686

83,3

840

83,7

850

76

980

84,5

1070

86,6

1125

82,7

1125

79,7

1180

 

X

F-

ь

с ь

ь-

су

СУ

с

0,36

0,33

0,38

0,39

0,82

0,82

1

 

1

1,02

1,01

1,28

1,17

1,26

1,28

1,29

1,34

1,35

1,34

1,47

1,4

Для большинства ВВ к. п. д. взрыва составляет 83—85%, т. е. практически одинаково и отношение работоспособностеи такое же, как и отношение теплот взрыва. Следовательно, работоспособность ВВ можно оценить непосредственно по теплоте взрыва (рис. 10). Относительная работоспособность в свинцовой бомбе соответствует теоретической работоспособности (рис. 11). Отсюда очевидна воз­ можность лабораторной оценки работоспособности ВВ для горных работ по взрывам в свинцовой бомбе.

На схеме баланса энергии при взрыве (рис. 12) в качестве исход­ ной взята потенциальная химическая энергия ВВ. Из-за возмож­ ности разброса непрореагировавшего ВВ, недостаточной полноты

взрывчатого

превращения

фактическая теплота

взрыва

меньше

на величину

химических

потерь. Фактическая

теплота

взрыва

полностью не может быть превращена в работу даже при идеальном ходе процесса разрушения. Разность между фактической теплотой и полной работой является тепловыми потерями. Общая величина

Полезньїє

формы

механической

рад~оты

Р и с . 12. Баланс энергии при взрыве (по А. Ф . Бе­ ляеву)

полной работы взрыва находится в заданных пределах, но она может расходоваться на те или иные формы общего, бризантного или ме­ стного действия взрыва.

§ 8. Классификация методов испытаний

При разработке новых сортов промышленных ВВ или перед использованием их подвергают следующим испытаниям:

1)для оценки взрывчатых свойств, характеризующих производ­ ственную эффективность, экспериментально определяют скорость детонации, бризантность и работоспособность; для новых сортов ВВ экспериментальным или расчетным путем определяют теплоту, об^ем, температуру и давление газов взрыва;

2)для проверки качества ВВ, их соответствия ГОСТу и при­ годности к применению определяют способность к передаче детонации от патрона к патрону, влажность ВВ, химическую и физическую

стойкость;

для ВВ, содержащих нитроэфиры в количестве

> 30%,

определяют

эксудацию;

 

3) для оценки чувствительности и опасности ВВ в обращении

определяют чувствительность к тепловому импульсу, удару,

трению

и инициированию.

 

 

§ 9. Методы оценки взрывчатых свойств ВВ

 

Определение скорости детонации. Наиболее простой метод опре­ деления скорости детонации основан на сравнении известной ско­ рости детонации ДШ со скоростью детонации испытываемого заряда (метод Дотриша). На боковой поверхности по оси заряда, заключен­

ного в металлическую трубку дли­

 

3

2

1

 

ной 300 мм, внутренним диаметром

 

 

30 мм и стенками толщиной 4 мм,

 

 

 

 

 

делают

два

отверстия диаметром

 

 

 

 

 

10 мм, в которые

вставляют

кон­

 

 

 

 

 

цы отрезков

ДШ (рис. 13). Рассто­

 

 

 

 

 

яние от отверстия

до капсюля-де­

 

 

 

 

 

тонатора 80—120 мм. Торцы трубки

 

 

 

 

 

закрывают

металлическими

проб­

 

 

 

 

 

ками

на резьбе.

Детонирующий

 

 

 

 

 

шнур

крепят

на

свинцовой или

 

 

 

 

 

жестяной с прокладкой пластинке

 

j

 

 

 

так, чтобы его концы были распо-

 

 

 

 

ложены на равных расстояниях от

 

 

 

 

 

торцов

пластинки.

 

 

Рис . 13. Определение скорости де ­

При взрыве детонация распро­

 

тонации (по

Дотришу) :

страняется

вдоль

по заряду

и по

1 — оболочка; 2 — заряд

В В ; з — про­

обеим ветвям ДШ. В месте встречи

межуточный детонатор;

4 — капсюль-де­

 

тонатор; 5

отрезки

ДШ

детонационных

волн на пластинке

 

 

 

 

 

образуется

углубление.

 

 

 

 

 

 

Скорость детонации рассчитывают исходя из равенства

времени

распространения детонационных волн до места встречи, т. е.

 

 

 

 

L +

а

|

L—Aft

 

 

 

 

 

 

 

^дш

^вв

 

у дш

 

 

 

 

 

 

 

£>вв — ^дш 2 Ah '

 

 

 

где г'вв и г>дШ

— скорости детонации испытываемого

ВВ и ДШ, м/с;

 

Ah

— расстояние от середины пластины до места встречи

 

 

 

детонации

в отрезках

ДШ длиной L .

 

 

Точные методы определения скорости детонации при научных

исследованиях

основаны на

фиксации

с помощью

осциллографов

или скоростной киносъемки времени прохождения детонационной волной фиксированного расстояния по заряду.

Определение бризантности ВВ. Принято различать бризантное, или дробящее действие взрыва ВВ и общее, или фугасное действие.

3 Заказ 2160

33

К бризантному действию взрыва относится измельчение

породы

на контакте и в непосредственной близости от заряда. Эта

работа

зависит от плотности энергии во фронте детонационной волны, она пропорциональна плотности ВВ и квадрату скорости детонации. Для оценки бризантного действия ВВ выполняют пробу на бризантность на свинцовых столбиках (метод Гесса) или на дробящее действие взрыва на породных образцах.

К фугасному действию

взрыва относятся

разрушение

породы

на некотором расстоянии

от контакта заряда

со средой, а

также

отбрасывание раздробленной массы. Эффект фугасного действия взрыва пропорционален общей энергии ВВ. Для оценки фугасного

Рис. 14. Испытание ВВ на бризантность:

1 — плита; 2 — свинцовый столбик; з — стальная про­ кладка; 4 — заряд ВВ; 5 — капсюль-детонатор; в — ог­ непроводный шнур; 7 — крепление; 8 — столбик после взрыва

действия работы взрыва работоспособность определяют в свинцо­ вой бомбе (метод Трауцля), на баллистической мортире, на баллистическом маятнике, по воронке выброса и по дроблению образцов.

Для

испытания по методу Гесса

на столбик из

рафинированного

свинца

высотой 60 мм и диаметром

40 мм помещают стальную

пла­

стинку

толщиной 10 мм и диаметром 41 мм и

заряд весом

50 г

в бумажном патроне диаметром 40 мм при плотности 1 г/см3 . В заряде делают отверстие под капсюль-детонатор глубиной 15 мм (рис. 14). Свинцовый столбик с пластиной и зарядом располагают на массивной стальной подставке. Бризантность оценивают разностями средних

высот свинцового столбика до и

после

взрыва, измеренных в четы­

рех точках, расположенных на

взаимно перпендикулярных осях.

Метод Гесса применяют в качестве

контрольного или

приемоч­

ного на заводах-изготовителях.

Применительно в> оценке

действия

взрыва он имеет следующие недостатки: бризантность измеряют не в абсолютных, а в условных единицах (мм); из-за неустойчивой детонации в открытых зарядах такого размера этим методом затруд­ нено испытание грубодисперсных и гранулированных ВВ; испытания

зарядов в стальных кольцах по

 

 

 

 

 

 

этому методу дают несопостави-

о

 

 

 

^

 

мые результаты со стандартными-,

 

 

 

 

-З

 

метод непригоден

для мощных ВВ

 

 

 

 

-2

 

(тэна,

гексогена),

так как стол­

 

 

 

 

 

 

бик

заряда

весом

50 г

разру­

 

 

 

 

 

 

шается. Если вес заряда умень­

 

 

 

 

 

 

шить

до 25 г,

то

в

этом

случае

 

 

 

 

 

 

результаты получаются несопоста­

Р и с .

15.

Определение работоспособ­

вимые.

 

 

 

 

 

 

ности

В В в свинцовой

бомбе:

 

Определение работоспособности

а — до взрыва;

1 — свинцовый цилиндр;

ВВ

в свинцовой

бомбе и на пород­

2

— эаряд

ВВ;

3 — забойка;

б — после

 

 

 

 

взрыва

 

ных

образцах.

 

Бомбу Трауцля в

 

 

 

 

 

 

виде

цилиндра

высотой

200 мм

 

 

 

 

 

 

и

диаметром

200 мм

изготавливают

из

рафинированного

свинца.

Заряд ВВ весом 10 г с электродетонатором помещают в отверстие

диаметром 25 мм и глубиной 125 мм (рис. 15)

и засыпают

песчаной

забойкой.

После

взрыва

в

бомбе

образуется

раздутие,

величина

 

за

вычетом

начального объема

отверстия

 

(61—62

см3 )

 

 

 

 

 

 

и расширения,

производимого

элек­

 

 

 

 

 

 

тродетонатором

(~30

см3 ),

и

яв­

 

 

 

 

 

 

ляется

мерой относительной работо­

 

 

 

 

 

 

способности

ВВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Недостатки

метода:

 

величина

 

 

 

 

 

 

работоспособности

получается

в ус­

 

 

 

 

 

 

ловных числах (см3 ); при работоспо­

 

 

 

 

 

 

собности

ВВ большей 420 см3

стенки

 

 

 

 

 

 

бомбы становятся настолько тонкими,

 

 

 

 

 

 

что

степень

расширения

становится

 

 

 

 

 

 

непропорциональной;

действие

на­

0

0,4

 

0,8

\2

1,4

пряжений

при

пластических

дефор­

Относительная работоспособностьмациях

свинца

не соответствует

дей­

5 сдинцодой

бомбі

 

 

ствию

напряжений

при

 

дроблении

Рпс. 16. Взаимосвязь между от­

горных

пород.

 

ВВ

по

методу

носительной

работоспособностью

 

При

испытании

В В в породе

и

в свинцовой

Л. И. Барона

в кубических

блоках

 

бомбе

 

 

 

из

горной

породы

или

песчано-це-

 

 

 

 

 

 

ментного

раствора

(размер

ребра

200 мм) дробящее действие ВВ характеризуется выходом мелких кусков (фракции до 7 мм) на 1 кг его веса. Недостатком породной пробы является необоснованный выбор размера кусков.

Эксперименты, в которых соблюдалось необходимое соотношениемежду размерами кондиционного куска, весом заряда и размером

блока, показали, что работоспособность

в породном блоке пропор-

3*

35

циональна работоспособности в свинцовой бомбе (рис. 16) в пределах ошибки измерений ( ± 4 % ) .

Определение работоспособности на баллистической мортире. Бал­

листическая

мортира

представляет

собой

массивный

цилиндр

(рис. 17, а),

подвешенный на тягах в виде

маятника.

В корпусе

имеется взрывная камера объемом

VB3p, в которой взрывают заряд

(обычно весом 10 г), и расширительная камера объемом Vp,

в которую

помещают массивный

поршень-снаряд.

Работа взрыва проявляется

в выталкивании поршня-снаряда и отклонении мортиры.

 

Интервал времени между моментом взрыва и вылетом снаряда

(5—10 мс) в

20—30

раз больше

времени

расширения

продуктов

t 6

т.

Р и с . 17. Определение работоспособности:

а — в баллистической мортире; б — с помощью баллистиче­ ского маятника; 1 — мортира; 2 — снаряд; з — вкладыш; 4 — подвеска; 5 — опора; в — заряд ВВ; 7 — маятник

взрыва заряда при взрыве в воздухе. Работа, произведенная газами взрыва в мортире, определяется по формуле

 

 

Е

1

B3P

К-1

,

кгс-м.

(II.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

взр

 

 

 

 

Обычно

взр

0,1.

 

 

 

 

 

взр

 

 

 

 

 

С другой

 

 

Аы может

быть измерено

по откло­

стороны, значение

нению мортиры.

 

 

 

 

 

 

 

Суммарная энергия, полученная при взрыве системой мортира —

снаряд,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЕЫ = Е'Ы + ЕС = Е'Ы ( 1 + ^ - ) ,

к г с м ,

(11.10)

где Е'ы — кинетическая

энергия

мортиры,

кгс-м;

 

Ек — кинетическая

энергия

снаряда,

кгс-м.

 

Смотрите также файлы