Файл: Кутузов, Б. Н. Взрывные работы учебник.pdf

в воде до трех суток. При наличии слабых проточных вод срок пре­ бывания их ограничивается сутками из-за возможного растворения селитры.

З е р н о г р а н у л и т 50/50-В используется для заряжа­ ния скважин с непроточной водой, срок пребывания в воде одни сутки. Для инициирования этих ВВ в скважинных зарядах необ­ ходимы промежуточные детонаторы.

З е р н о г р а н у л и т 30/70 представляет собой механи­ ческую смесь 30% гранулированной аммиачной селитры и 70% гранулированного или чешуйчатого тротила. Смесь изготовляется в заводских условиях или на месте применения в смесительно­ зарядном агрегате в процессе заряжания. Это ВВ пригодно для заряжания скважин с непроточной водой. Через некоторое время после засыпки его в обводненную скважину образуется суспензия гранулотола в растворе селитры, что увеличивает плотность заря­ жания до 1,30—1,35 г/см3. Это способствует его детонации с высокой скоростью, при правильной технологии применения превосходит гранулотол по эффективности. Взрывается только от промежуточного детонатора.

З е р н о г р а н у л и т 79/21 является хорошо сыпучей меха­ нической смесью гранулированной селитры с гранулированным или чешуйчатым тротилом. При заряжании механическим способом он немного пылит, поэтому его предварительно увлажняют. Заря­ жание вручную не сопровождается существенным пылением. Зерногранулитом 79/21 можно заряжать сухие и влажные шпуры и сква­ жины. Для инициирования требуется промежуточный детонатор. Плотность заряжания скважин 0,9—1 г/см3. Может быть изготовлен на месте в смесительно-зарядных машинах из гранулированной селитры и тротила.

С применением двухбункерных зарядных машин типа СУЗН-5, заполняемых гранулированными тротилом и селитрой, и использо­ вании по опыту карьеров комбината Ураласбест машин с погружными

изменяются. На склад целесообразно поставлять отдельно грануло­ тол (алюмотол) и гранулированную аммиачную селитру, которую размещают в хранилище, примыкающем к стационарному узлу подготовки селитры для зарядных машин. Заполнение бункеров селитрой и гранулотолом и размещение на машине емкости с соля­ ровым маслом позволяет создавать любое ВВ: игданит, зерногранулиты 80/20, 30/70 и т. д., применять гранулотол или алюмотол в сква­ жинах с проточной водой. Это позволит крупным горным пред­ приятиям, использующим зарядные машины, получить большую экономию средств и уменьшить потребление более дорогих водоустой­ чивых ВВ, так как после откачки воды до 70% скважин могут быть заряжены более дешевыми по сравнению с гранулотолом или алюмотолом зерногранулитами. Кроме того, доставка отдельно грануло­ тола и селитры стоит дешевле, чем доставка ВВ.

120

Удобное и простое изменение состава ВВ с использованием машин позволит более рационально и гибко менять состав ВВ при зарядке и применять ВВ с высоким содержанием более дорогого гранулотола или алюмотола только в необходимых случаях.

Основное направление в создании ВВ для карьеров — разра­ ботка дешевых гранулированных ВВ, в большинстве водоустойчи­ вых, с необходимым диапазоном взрывчатых характеристик.

В настоящее время выпускается один сорт граммоналов: г р а м ­ м о н а л А-8, который представляет собой гранулированный аммо­ нал с содержанием 12% тротила и 8% алюминиевой пудры (см. табл. 25). Это сыпучее ВВ, серебристого цвета, с гранулами раз­ мером 1—3 мм. При хранении не слеживается, пригоден для меха­ низированной зарядки скважин. Хорошо детонирует в сильно увлажненном (до 10—12%) состоянии. Для инициирования требует применения промежуточного детонатора. Предназначен для взры­ вания крепких и весьма крепких пород в обводненных условиях, в скважинах без проточной воды.

Граммоналы А-45 и А-15 с высоким содержанием тротила и алюминиевой пудры выпускается опытными партиями.

§ 31. Принципы составления рецептур водонаполненных взрывчатых веществ

Водонаполненные ВВ, как и другие, должны содержать два основных компонента — окислитель и горючее. Количество окисли­ теля может быть 40—70%, горючего — 10—30%. Кроме этих компо­ нентов, в составе водонаполненных ВВ должно быть определенное количество растворителя (чаще всего воды) для растворения окисли­ теля (аммиачной селитры и т. и.) и обеспечения текучести (подвиж­ ности) и пластичности ВВ.

Многие водонаполненные ВВ содержат нитросоединения, выпол­ няющие роль сенсибилизатора и горючего. В состав всех водоустой­ чивых и пластичных водонаполненных ВВ вводят небольшое коли­ чество специальных веществ для превращения жидкой суспензии в текучую медообразную подвижную массу или студень. В отдель­ ных случаях с аммиачной селитрой используют другие нитраты или перхлораты, более богатые кислородом; наряду с твердыми компонентами применяют жидкие, а также алюминий. В отличие от гранулированных ВВ, почти все водонаполненные ВВ являются многокомпонентными. Изготовление водонаполненных ВВ сложнее, и при использовании их возникают некоторые трудности.

В качестве окислителя чаще всего используют аммиачную селитру, иногда натриевую селитру. Натриевая селитра, обладая меньшей растворимостью, чем аммиачная, в охлажденном водонаполненном ВВ в основном находится в кристаллическом состоянии. Так как плотность ее кристаллов довольно большая (2,25 г/см3), то путем введения определенного количества такой селитры в состав

121

водонаполненных ВВ можно повысить его плотность с 1,4—1,5 до

1,60—1,65 г/см3.

Вкачестве невзрывчатого горючего в составе водонаполненных

ВВчасто используют алюминий (в виде пудры, порошка или чешуек), сажу и угольную пыль. Мелкодисперсное состояние этих веществ обеспечивает не только более полное протекание реакции окисления между ними и окислителем, но и физическую стабильность (предот­

вращение расслаивания) ВВ при зарядке.

Для образования жидкой фазы водонаполненных ВВ применяют воду. В пластичных составах ее содержится 5—10%, а в свободно­ текучих — 15—20%. В составах водонаполненных ВВ, изготовляе­ мых на месте заряжания, содержание воды чаще всего составляет 13—18%. Для того чтобы растворить в таком количестве воды се­ литру, входящую в состав водонаполненных ВВ. раствор нагревают

до 80-90° С.

Важным компонентом водонаполненных ВВ является загусти­ тель, представляющий собой вещество, которое, растворяясь в жидкой фазе, образует с ней коллоидную систему (гель). При пере­ ходе текучей суспензии в гелеобразное состояние она приобретает водоустойчивость и физическую стабильность. Содержание загусти­ теля обычно составляет 0,5—3%.

Наряду с загустителем многие водонаполненные взрывчатые вещества имеют добавки, усиливающие или ускоряющие желатинацию жидкой фазы. Введение этих добавок способствует улучшению физической структуры геля и дает возможность уменьшить содержа­ ние в водонаполненных ВВ дорогостоящего загустителя. В некото­ рых составах применяют также добавки, понижающие температуру замерзания.

Водонаполненные ВВ, применяемые на карьерах, обычно имеют кислородный баланс от положительного (+10%) до отрицатель­ ного (—30%). Типичное содержание компонентов в составе водо­ наполненных ВВ следующее (%): аммиачной селитры 50—65, натрие­ вой селитры до 20, тротила и его сплавов с другими ВВ 10—30, алюминия до 20, воды 5—18, загустителя 0,5—3 и прочих добавок до 0,05.

На практике применяют следующие разновидности составов водонаполненных ВВ (по содержанию основных компонентов): окислитель—сенсибилизатор—вода; окислитель—сенсибилизатор— металл—вода; окислитель—металл—вода.

§ 32. Технология приготовления водонаполненных взрывчатых веществ

Для получения хороших показателей водонаполненных ВВ желательно, чтобы большая часть селитры в виде мелких кристаллов была равномерно распределена среди твердых горючих компонентов в составе водонаполненных ВВ. В таком состоянии селитра в наи­ большей степени принимает участие в процессе детонации заряда.

Процесс растворения аммиачной селитры сильно зависит от

122

температуры воды (табл. 26). При растворении происходит большое теплопоглощение, т. е. снижается температура раствора.

Если взрывчатую смесь, содержащую 50—60% аммиачной се­ литры, смешать с 18—18% воды, имеющей температуру 15—20° С, то вследствие поглощения теплоты при растворении селитры температура смеси понизится до минус 5—10° С и вместо подвижной суспензии получится кашицеобразная масса. Чтобы ускорить про­ цесс растворения и добиться высокой однородности ВВ, почти

и поддержание температуры раствора в специальной емкости на необходимом уровне до момента смешения его с твердыми компонен­ тами и загустителем. В Этом случае по мере остывания образовав­ шейся гелеобразной суспензии в ней равномерно по всей массе обра­ зуются микрокристаллы селитры, которые, являясь мелкодисперс­ ным наполнителем, еще в большей степени стабилизируют ВВ, препятствуя осаждению его крупнозернистых твердых компонентов.

Способ предварительного растворения селитры в воде применяют

способом можно получить в условиях горного предприятия одно­ родные по составу и по консистенции водонаполненные ВВ, которые не будут расслаиваться при длительном нахождении в скважине.

§ 33. Состав и свойства водонаполненных взрывчатых веществ

Для всех водонаполненных ВВ характерны следующие свойства: а) большая плотность и подвижность их массы, обеспечивающие высокую плотность заряжания; б) высокая степень водоустойчивости

123

и большая скорость детонации; в) очень низкая чувствитель­ ность к внешним воздействиям, что дает основание считать их наи­ более безопасными из всех используемых в настоящее время ВВ. По своим мощностным характеристикам, водоустойчивости и плот­ ности водонаполненные ВВ не уступают высокопроцентным дина­ митам, а по стоимости в 2—3 раза дешевле.

Плотность, подвижность и водоустойчивость водонаполненных ВВ зависят от рецептурного состава и технологии изготовления и могут изменяться в широких пределах.

Плотность водонаполненных ВВ, состоящих из аммиачной се­ литры, тротила и воды, составляет 1,4—1,5 г/см3. Более сложные гелеобразные суспензии, в составе которых присутствуют натрие­ вая селитра и другие высокоплотные компоненты, имеют плотность 1,6—1,75 г/см3. Льющиеся суспензии имеют сравнительно невысо­ кую плотность (1,3—1,35 г/см3).

Водонаполненные ВВ в зависимости от количества в них воды, количества и качества загустителя могут иметь различную консистен­ цию — от подвижных масс типа бетонного раствора до пластичных связанных малоподвижных студенистообразных, сохраняющих свою форму и обладающих упругостью.

При изготовлении водонаполненных ВВ, применяемых на откры­ тых горных работах, этим ВВ целесообразно придавать хорошую подвижность для облегчения заряжания скважин. Высокая плот­ ность и гелеобразное состояние массы водонаполненных ВВ обеспе­ чивают им хорошую потопляемость при заряжании обводненных скважин и водоустойчивость при нахождении заряда в скважине.

Применяемые в настоящее время отдельные виды водонаполнен­ ных ВВ обладают настолько высокой водоустойчивостью, что спо­ собны находиться в обводненной скважине до 30 суток, не теряя при этом чувствительности к детонации и своей первоначальной мощности. Другие водонаполненные ВВ выдерживают пребывание в воде всего несколько часов, что, в большинстве случае, вполне достаточно для подготовки взрыва.

Водонаполненные ВВ имеют высокую объемную концентрацию энергии и большую скорость детонации (4,5—6,7 км/с). Хотя энергия взрыва многих не содержащих алюминия водонаполненных ВВ составляет всего 780—900 ккал/кг, а алюмосодержащих 1280— 1460 ккал/кг, высокая их плотность позволяет повысить концентра­ цию энергии в объеме заряда в 1,5—1,7 раза. Высокая скорость выделения энергии развивает давление детонации в зоне разрушения горной массы до 70 тыс. кгс/см2 при взрывании не содержащих алюминия ВВ и до 170 тыс. кгс/см2 при взрывании алюмосодержа­ щих ВВ, а смесь игданит — лишь 30—35 кгс/см2.

Механизмы детонации водонаполненных и гранулированных ВВ существенно различаются. В гранулированных ВВ химические реакции взрывчатого превращения во фронте детонации возбужда­ ются вследствие адиабатического сжатия и разогрева воздушных включений и процесс взаимодействия окислителя с горючими про­

124