Файл: Эстеров, Я. Х. Буровзрывные работы на транспортном строительстве учебник.pdf

кислорода, которое необходимо для полного окисления всего углерода в углекислый газ, соединения водорода с образованием паров воды, а также для превращения всех других компонентов в газы. Кислород­ ный баланс может быть нулевым, положительным и отрицательным. В практике взрывных работ кислородный баланс взрывчатого вещества

чество кислорода в составе которых точно соответствует количеству, необходимому для полного окисления всех горючих компонентов. ВВ, имеющие нулевой кислородный баланс, при взрыве выделяют мак­ симальное количество тепла, а следовательно, и энергии.

П о л о ж и т е л ь н ы й к и с л о р о д н ы й ' б а л а н с имеют ВВ, количество кислорода в составе которых превышает дозу, необ­ ходимую для окисления горючих компонентов. Например, аммиачная селитра имеет положительный кислородный баланс (излишек кисло­ рода) + 20%. При взрыве ВВ с таким балансом образуются вредные газы —■окислы азота.

О т р и ц а т е л ь н ы й к и с л о р о д н ы й б а л а н с имеют ВВ, в состав которых входит количество кислорода, недостаточное для окисления всех горючих компонентов. Например,' тротил имеет отри­ цательный кислородный баланс—74%. При взрыве таких ВВ обра­ зуется много ядовитой окиси углерода.

Чувствительность взрывчатых веществ. Взрыв ВВ можно возбу­ дить различными внешними воздействиями: взрыванием небольшого заряда другого ВВ, механическим ударом, трением, нагревом или поджиганием. Это необходимо учитывать при работе с взрывчатыми

в зависимости от сорта,- состава и качества ВВ. В практике взрывных работ начальный импульс возбуждается взрывом капсюля-детонатора, электродетонатора, детонирующего шнура.

Начальный импульс выводит взрывчатое вещество из малоустойчи­ вого химического равновесия и вызывает химическое превращение находящейся в непосредственной близости небольшой части молекул ВВ. Дальше реакция идет за счет внутренней энергии, выделяемой при

Чувствительность ВВ зависит от его химического состава, внешней температуры (с ее повышением взрывоопасность возрастает), физи­ ческого состояния (с увеличением плотности, влажности, размера час­ тиц, как правило, чувствительность снижается), условий работы.

Вцелях безопасности при работе в состав высокочувствительных

ВВвводят примеси, понижающие их чувствительность (вода, масло, парафин), а для патронов ВВ используют специальные оболочки. Примеси называют ф л е г м а т и з а т о р а м и . Обволакивая час-

86

тицы ВВ, они понижают его чувствительность и до некоторой степени снижают скорость взрывчатого превращения. Однако предохранитель­ ные взрывчатые вещества (ПВВ) должны иметь при этом безотказную взрываемость. Наиболее чувствительны к внешним воздействиям гре­ мучая ртуть, азид свинца, тенерес, нитроглицериновые ВВ, дымный порох.

И с п ы т а н и е в з р ы в ч а т ы х в е щ е с т в н а ч у в с т ­

по вертикальным штангам которого с заданной высоты сбрасывают груз на навеску испытуемого ВВ, помещенного в специальном устрой­

Второй метод включает 25 испытаний, по которым определяют про­ цент случаев взрыва ВВ при свободном падении груза массой 10 кг с высоты 25 см. Сравнивая результаты испытаний, дают оценку чувст­ вительности испытуемого ВВ. Высокочувствительная к удару грему­ чая ртуть взрывается при падении груза с высоты 2 см, а аммиачная селитра взрывается при ударе с высоты 200 см.

Ч у в с т в и т е л ь н о с т ь ВВ к т р е н и ю принято испыты­ вать на специальном приборе методом, основанным на истирании 0,03 г вещества с определенной скоростью под нагрузкой в течение 3 с. Массу трущего груза увеличивают до тех пор, пока не произойдет взрыв. Затем давление постепенно уменьшают, пока из шести опытов не будет ни одного с признаками разложения ВВ (вспышки или взрыва). Установленное таким образом давление и считают мерой чувствитель­ ности к трению.

вспышки.

Скорость взрывчатого превращения ^ (основы теории детонации)

Реакция химического превращения взрывчатых веществ может протекать с различной скоростью, в зависимости от которой происхо­ дит или быстрое (со скоростью несколько сотен метров в секунду) в з р ы в н о е г о р е н и е , при этом давление нарастает постепенно, или (при скорости в несколько тысяч метров в секунду) возникает явление д е т о н а ц и и , сопровождающееся развитием огромного давления. При неблагоприятных условиях может произойти в ы г о ­ р а й и е ВВ, т. е. реакция будет протекать настолько медленно, что

87

образующейся энергии не хватает для поддержания нормального про­ цесса превращения взрывчатого вещества. В этом случае образуется очень большое количество ядовитых газов и не происходит разрушения породы.

Явление детонации ВВ может быть объяснено на основе теории гид­ родинамики. При взрыве (от начального импульса) в точке иницииро­ вания заряда возникает у д а р н а я в з р ы в н а я в о л н а , которая проходит по ВВ и возбуждает бурную химическую реакцию с выделе­ нием большого количества тепла. Вызываемое ударной волной чрез­ вычайно быстрое (несколько километров в секунду) распространение реакции химического превращения ВВ называют детонацией. Ударную волну, распространяющуюся по заряду ВВ и самовосполняющуюся за счет энергии химической реакции превращения этого вещества, называют д е т о н а ц и о н н о й в о л н о й . Скорость распростра­

ВВ скачкообразно, т. е. с чрезвычайно резким изменением давления, плотности и температуры по фронту ударной волны. Распространяясь с огромной скоростью, волна приводит слой ВВ в сжатое состояние, вызывая этим нагрев его до высокой температуры. При этом возникает бурная химическая реакция с выделением большого количества тепла и образованием высокого давления. Энергия этой реакции поддержи­ вает детонационную волну, которая вызывает взрывчатое превращение впереди лежащих слоев ВВ.

При выходе в атмосферу создаются воздушная ударная и звуковая волны. Это сложное явление зависит от многих факторов: степени по­ тери тепла и давления при расширении продуктов реакции, однород­ ности ВВ и т. д.

Необходимым условием устойчивой детонации зарядов ВВ явля­ ются: достаточная мощность начального импульса, постоянство фи­ зико-химического состояния'ВВ (отсутствие слеживаемости, переув­

метра заряда ВВ, при уменьшении которого детонационного процесса не будет. Затухание детонации в заряде при диаметре, меньшем крити­ ческого, объясняется тем, что энергия химической реакции и давление при этом не восполняются. Величина критического диаметра зависит от состава и физического состояния ВВ, начального импульса, усло­ вий работ.

При увеличении диаметра заряда скорость детонации возрастает, но только тоже до определенного предела. Размер диаметра заряда ВВ., при увеличении которого детонация останется постоянной, назы­

сорта ВВ существуют определенные нормы этих показателей. Устой­ чивость детонации имеет большое значение для получения необходимого результата взрыва и безопасности ведения работ.

88

Взрыв ВВ может быть вызван действием на расстоянии ударной волны, возникшей при взрыве другого ВВ. Возбуждение взрыва одно­ го заряда (пассивного) от взрыва другого заряда (актийного), отделен­ ного от первого инертной средой, называют д е т о н а ц и е й ч е р е з ' в л и я н и е , или д е т о н а ц и е й н а р а с с т о я н и и .

Дальность передачи детонации зависит от мощности активного заряда, чувствительности пассивного заряда, свойств среды, разделяю­ щей заряды, направления детонации в активном заряде, материала оболочки, в которой помещены заряды. Из практики взрывных работ известно, что дальность передачи детонации через воду наибольшая, а через песок наименьшая. Возможность передачи детонации на рас­ стояние следует обязательно' учитывать при строительстве складов взрывчатых материалов (ВМ), транспортировании их и хранении, расчете зарядов. Испытание на передачу детонации от патрона к пат­ рону производят согласно требованиям Единых правил безопасности при взрывных работах^

§18. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Характеристика ВВ. При использовании промышленных ВВ боль­ шое практическое значение имеет их физико-химическое состояние: плотность, сыпучесть, пластичность, гигроскопичность, слеживаемость, водоустойчивость, влажность, расслаиваемость, эксудация, старение, химическая и физическая стойкость и др.

П л о т н о с т ь ю ВВ называют отношение массы ВВ к занимае­ мому им объему. Плотность ВВ и плотность заряжания имеют суще­ ственное значение для устойчивости детонации. Для сыпучих ВВ плот­ ность, полученную при свободной насыпке, называют насыпной, или г р а в и м е т р и ч е с к о й .

Для сплошных ВВ (жидких, прессованных, плавленых), когда между частицами вещества нет воздушных промежутков, плотность называют д е й с т в и т е л ь н о й . ;

' Каждый сорт ВВ имеет свои оптимальные значения плотности, при изменении которых ухудшается детонационная способность ВВ.

растанием ■разрушающего (дробящего) действия на окружающую среду.

Большое значение для эффекта взрыва и экономичности проводимых работ имеет п л о т н о с т ь з а р я ж а н и я , т. е. отношение массы заряда ко всему объему зарядной камеры (шпура, скважины), включая пустоты, например между патронами.

Отношение объема заряда ВВ к объему зарядной камеры (шпура, скважины) называют к о э ф ф и ц и е н т о м з а р я ж а н и я . Чем меньше этот показатель, тем меньше начальное давление газов взрыва. При взрывании крепких пород коэффициент заряжания (заполнения шпура или скважины) должен быть максимальным. Числовое значе­

89