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: 159

Скачиваний: 5

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

Кинетическая энергия мортиры и снаряда соответственно равны

Ем = — и Ес = — , Дж,

(11.11)

где / — момент инерции маятника,

м4 ;

 

<в — угловая скорость маятника,

1/с;

 

m — масса снаряда, кг;

 

 

и — скорость полета снаряда, м/с.

 

Исходя из равенства моментов

количества движения

мортиры

и снаряда, можно записать уравнение

 

J(d = mur,

(11.12)

где г — расстояние оси взрывной камеры от точки подвеса,

м; обычно

его принимают равным расстоянию I от центра тяжести мор­ тиры до точки подвеса.

Объединив выражения (11.11) и (11.12), получим равенство

с

Е'м mi*

ИЛИ

Величина

Е'м

затрачивается

на подъем центра

тяжести мортиры

на высоту h,

т.

е.

 

 

 

 

 

Е'ы = Mgh

= Mgl (1 — cos ф),

 

где М — масса мортиры, кг;

 

 

g — ускорение силы тяжести, м/с2 ;

 

Ф — угол отклонения мортиры от вертикали,

град.

Следовательно, полная

энергия системы

 

Ем

= Mgl (1 -

^ )

(1 - cos ф) = Е0 (1 - cos ф).

Для мортиры определенной конструкции величина

 

 

E0

=

Mgl(i+^-)

 

является постоянным параметром, определяемым из измерений. Приняв, что вся масса мортиры сосредоточена в одной точке, получим равенства для приближенного расчета:

и = — v и

Ml (1 — cos ф) =

т

v*

— т / 2g

Отсюда после преобразований получим

Еы = Mgl (І - cosy) ^

^ Mgl

+

cosy)

Таким образом, при помощи баллистической мортиры можно определить абсолютную величину работы взрыва. При постоянствеусловии отдельные опыты в мортире дают ошибку не более 1 %.

Определение работоспособности на баллистическом маятнике» К маятнику большого веса вплотную подкатывается по рельсовому пути мортира (см. рис. 17, б), в которой помещается испытуемый заряд ВВ. С помощью особых приспособлений мортиру устанавли­ вают на оси, проходящей через плоскость качания маятника. При взрыве мортира откатывается, а маятник отклоняется на некоторый фиксируемый угол. При испытаниях обычно определяют вес заряда, который дает такое же отклонение, что и взрыв заряда эталонного ВВ (тротила) весом 200 г.

Условность применяемых оценок эффективности ВВ вызывает необходимость проведения промышленных испытаний ВВ в условиях горного предприятия. Без таких испытаний все новые ВВ не допу­ скаются к постоянному применению.

§ 10. Расчетные и экспериментальные характеристики ВВ

Рассмотренные выше характеристики дают относительную оценку ВВ, не выраженную в размерностях энергии, объема, температуры, давления. Поэтому в дополнение к вышеприведенным применяются характеристики теплоты и работы продуктов взрыва, температуры, объема и давления газов взрыва, определяемые расчетным или экс­ периментальным методом. Эти величины характеризуют параметры идеализированного процесса взрыва и не учитывают коэффициента полезного использования энергии. Тем не менее, они дают вполне объективную характеристику энергетического эффекта взрыва и мо­ гут быть использованы на практике.

Теплотой взрыва называется количество тепловой энергии, кото­ рое выделяется при взрывчатом разложении 1 моля или 1 кг ВВ. Теплота взрыва является одной из основных характеристик эффек­ тивности ВВ при разрушении пород. Зная затраты энергии на раз­ рушение единицы объема породы, и энергию, выделяемую при взрыве единицей веса ВВ, можно оценить эффективность данного ВВ.

Количество энергии в единице объема ВВ характеризуется объем­ ной концентрацией энергии ВВ, определяемой произведением удель­ ной энергии ВВ на его плотность. Эту характеристику целесообразно использовать для ВВ, плотность которых составляет 1,3—1,4 г/см3 .

Теплоту взрыва определяют теоретически или экспериментально. В качестве стандартных условий принимают температуру 0° и 18° С

(иногда 25° С) и давление

в 1 кгс/см2 . Вычисление

теплоты

взрыва

ведется на основе закона Гесса, согласно которому

тепловой

эффект

химического

превращения

системы

зависит только от начального

и конечного

ее состояний, т. е.

 

'

'

 

 

(?Т1 + (?Т2 =

<?ТЗ»

 

 

где От1 — теплота образования ВВ из элементов, ккал/г-моль;

QT2 — теплота взрыва, ккал/г-моль;

QT3 — теплота образования продуктов взрыва из элементов, ккал/г-моль.

Теплота взрыва, таким образом, определится по формуле

*?т2 = (?тз ~ Qm ккал/г • моль.

Для расчетов термохимических параметров взрыва составлены специальные таблицы теплоты образования веществ при постоянном

объеме

(см. табл. 1).

 

 

 

 

Для

определения теплоты взрыва

1 кг ВВ пользуются

формулой

 

< ? т 2 = % 1 0 0 0 >

ккал/кг,

 

где М — молекулярный

вес ВВ.

 

 

 

Экспериментальное

определение

теплоты

взрыва производится

в калориметрической бомбе.

 

 

 

Температура взрыва — это максимальная

температура,

до кото­

рой нагреваются продукты взрыва. Из-за сложности опытного опре­ деления по спектру светового излучения температуру взрыва обычно вычисляют, принимая процесс взрыва адиабатическим. В действи­ тельности имеются потери тепла на нагревание окружающей среды и некоторое расширение газов. Однако время реакции промышлен­

ных ВВ настолько мало, что этими факторами можно

пренебречь.

Температуру газов взрыва вычисляют по формуле

 

 

 

 

 

t = 2p-,

 

(Ц.13)

где QTи

— теплота взрыва

ВВ, ккал/г-моль;

 

Cv

— средняя теплоемкость всех продуктов взрыва при постоян­

 

ном

объеме, в

зависимости

от температуры

она может

 

быть

определена по формуле

 

 

 

 

С„ •--=« +

U, кал/°С,

 

где а — теплоемкость

продуктов

взрыва при 0° С;

 

Ъ — коэффициент, найденный опытным путем.

 

Подставив значение Cv в формулу

(11.13) и решив

полученное

уравнение, найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

,

_ —a +

Vai +

ib(JTv

 

Значения теплоємкостей некоторых газов в зависимости от темпе­

ратуры

следующие, к ал/°С:

 

 

 

 

двухатомных

газов

 

4,8+4,3 • Ю - 4

* ,

 

трехатомных

газов

 

7,2+4,5 • 10~*г,

 

четырехатомных

газов

 

10+4,5 • 10~4 £,

 

паров

воды

 

 

 

4+21,5 • 10~4 г,

 

углекислого

газа

 

 

9+5,8 • 1 0 _ 4 i .

 

При определении теплоемкости смеси газов по приведенным формулам их почленно складывают и определяют суммарные величины а и Ъ.

Объем газов при взрыве определяют по реакции взрывчатого раз­ ложения ВВ на основе закона Авогадро, согласно которому объем, занимаемый грамм-молекулой различных газов при температуре 0° С и давлении 760 мм, равен 22,42 л.

Для определения объема газов, образуемых при взрыве 1 кг ВВ , пользуются формулой

 

 

 

у__

22.42 (ях + и 2 +

• • • + пп)і(КЮ

 

 

 

 

 

т1М1 + тгМг-\- . . . -\-тпМ„ ' 1

'

где п 1 ; п2,

. . .,

пп

— количество

грамм-молекул газообразных про­

т1,

т2,

. . .,

тп

дуктов взрыва;

 

— количество

грамм-молекул

составных частей

 

М2,

. . ., Мп

ВВ;

 

 

M j ,

— молекулярный вес составных частей ВВ.

Объем газов, образуемых какой-либо смесью компонентов, опре­ деляют как сумму объемов газов, образуемых отдельными компо­ нентами смеси.

Для опытного определения объема продуктов взрыва взрывают некоторое количество ВВ (обычно до 100 г) в калориметрической бомбе. Объем охлажденных до комнатной температуры газообразных продуктов измеряют при помощи газомера.

Давление газов при взрыве, возникающее в зарядной камере, может быть определено, исходя из объединенных законов Бойля — Мариотта и Гей-Люссака с поправкой Ван-дер-Ваальса

где р0

— атмосферное давление

газов при температуре 0° С и давле­

V0

нии 760 мм рт. ст.; р0

= 1,0333 кгс/см2 ;

 

— объем газов взрыва ВВ при 0° С и давлении 760 мм рт. ст.:

V — объем зарядной камеры, л;

 

 

Т

— температура

взрыва,

считая

от абсолютного нуля,

К;

а

— собственный

объем молекул

(коволюм) продуктов

взрыва,

 

для практических расчетов принимаемый равным 0,001 объ­

 

ема, который они занимают

при нормальных условиях.

Эта формула не дает точных результатов при плотности заряда

более

0,6 г/см3 .

 

 

 

 

§ 11. Полигонные и промышленные испытания ВВ

При полигонных испытаниях зарядов внутреннего действия проводятся взрывы на выброс, взрывы зарядов рыхления, при про­ мышленных испытаниях — взрывы на выброс и рыхление. Основной особенностью промышленных испытаний является их сравнительный

Смотрите также файлы