Файл: Ханукаев, А. Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом.pdf

значений т] для ВВ различной мощности следует, Что разность край­ них значений тем больше, чем мягче порода, т. е. увеличение мощ­ ности ВВ сопровождается более резким возрастанием количества передаваемой энергии более мягким породам. Однако размеры полости, а следовательно затраты энергии в ближней зоне, в этих породах больше, чем в твердых.

Представляет интерес сопоставление значений т] по нашим ис­ следованиям с полученными ранее.

Рис. 31. Зависимость коэффициента передачи энергии породе от плот­ ности ВВ:

1 — мрамор; 2 — известняк; 3 — сланец

В работе [28] приведены различные методы расчета коэффициента передачи энергии воздушной среде. Для случая расширения про­ дуктов взрыва от максимальных значений до атмосферного предло­ жена формула

Q‘ — A27Q, кгс»м.

Т а б л и ц а 14

.66

Коэффициент перехода энергии из заряда в среду

т}= A /Q ‘.

Для тэна плотностью 1,6 г/см® т) = 0,827; для гексогена плот­ ностью 1,6 г/см3 т] = 0,866 (для гексогена плотностью 1 г/см* ц = 0,845). При отбойке горных пород величина коэффициента должна быть меньше, чем для воздуха, поскольку остаточное давление продук­ тов взрыва в зарядной камере к моменту достижения последней максимальных размеров больше 1 кгс/см2.

В работе [29] для тиосульфата натрия с небольшой акустической жесткостью и для тэна плотностью 1,5 г/см3 экспериментально

взрыва были использованы хромель-копелевые термопары толщиной 2 мм. Если учесть энергию волны и на расстояния далее 12R 0 от центра взрыва, то коэффициент передачи энергии в среде окажется больше 0,8.

Энергия заряда излучается в волну вплоть до момента дости­ жения полостью конечных размеров. Наибольшее количество энер­ гии переходит в ударную волну при зарядах камуфлета, наимень­ шее — при накладных зарядах.

О взаимосвязи детонационных характеристик ВВ с парамет­ рами ударной волны в породе. В отличие от ударной волны в поро­ дах и других средах, детонационная волна по массе ВВ распростра­ няется с постоянной скоростью. Под воздействием детонационной волны происходит разогрев соседних частиц; выделяющееся при этом тепло обеспечивает протекание реакции в постоянном режиме.

Ширина зоны, в которой протекает химическая реакция, незна­ чительна и не превышает нескольких миллиметров, а время проте­ кания химической реакции — нескольких микросекунд. За фронтом детонационной волны движутся продукты взрыва со скоростью и.

Скорость детонации D, скорость движения частиц во фронте

где К — показатель изэнтропы.

После подстановки выражения (11.24) в выражение (11.23) по­

лучим

D = K u + u = u(K + 1)

или

Максимальное давление во фронте детонационной волны опре­ деляется по формуле

^шаХ= 1£?-.'гС/СМ2.

Время реакции t в слое определяется экспериментально из осцил­ лограмм, а ширина зоны химической реакции — по формуле

а = (D — и) t,

где и — средняя скорость смещения частиц во фронте детонацион ной волны (в зоне реакции).

Форма фронта детонационной волны, построенная по скорости сме­ щения частиц во фронте и за фрон-

фронте детонационной волны. Точка перегиба, называемая точкой Чепмена-Жуге, отделяет зону химической реакции от зоны, в ко­ торой продукты взрыва обладают меньшей скоростью.

Параметры детонационной волны D, и, t, Р, а также длительность фазы сжатия т определяются экспериментально [31].

Абсолютная величина скорости детонации зависит от свойств взрывчатого вещества, формы и размеров заряда и материала обо­

68

лочки. Из работы [30] известно, что с повышением плотности ВВ (до определенного предела) скорость детонации (рис. 33) и давление во фронте (рис. 34) возрастают, а скорость смещения частиц за фрон­ том волны падает (рис. 35). Согласно формуле (11.25), возрастание скорости детонации и убывание скорости смещения частиц должно приводить к возрастанию величины изэнтропы.

С возрастанием диаметра цилиндрического заряда (до опреде­ ленного предела) скорость детонации, скорость смещения частиц за фронтом волны и давление возрастают. Это обусловлено умень­ шением химических потерь в зоне реакции благодаря уменьшению

1,45 г/см3; 3 — плотность 1,7 г/см3 1,45 г/см3; 3 — плотность 1,70 г/см3

скорости детонации и скорости смещения частиц за фронтом волны за­ медляется и достигает максимальных значений, при этом наблю­ дается более интенсивный рост скорости детонации по сравнению

X= тD, м.

Увеличение длительности фазы сжатия детонационной волны, так же как увеличение давления во фронте, должно привести к росту энергии ударной волны в породе.

В табл. 15 приведены данные о скорости смещения частиц во фронте волны, скорости детонации, а также о времени реакции, замеренные с помощью электромагнитной установки, для зарядов различных ВВ диаметром 100 мм [32]. Остальные параметры полу­ чены расчетом по приведенным формулам. Из таблицы видно, что при постоянном диаметре заряда на параметры детонационной волны влияет плотность ВВ и количество выделяющегося тепла, т. е. кон­ центрация потенциальной энергии в единице объема ВВ. Величина давления пропорциональна концентрации энергии в единице объема

69