Лекция 11 КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Промышленные ВВ

Лекция 11 КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Промышленные ВВ классифицируются по следующим признакам: 1) По характеру воздействия на окружающую среду или по форме химического превращения: высокобризантные ВВ (скорость детонации W = 4500 -7000 м/с), бризантные (W = 3000 -4500 м/с), низкобризантные (W = 2000 -3000 м/с); метательные – пороха (скорость взрывного горения 100 - 400 м/с). 2) По чувствительности к простым формам начального импульса ВВ подразделяют на первичные (инициирующие) и вторичные: первичные ВВ при поджигании малых масс (долей грамма) детонируют, точнее – возникающее горение очень быстро переходит в детонацию. Детонация легко возбуждается в них и при механических воздействиях (ударе, наколе, трении). Первичные ВВ называют инициирующими. К ним относятся гремучая ртуть, тринитрорезорцинат свинца (ТНРС), азид свинца. Разрушение горных пород взрывом, 2010 1

Во вторичных ВВ детонацию возбуждают с помощью ударно–волновой нагрузки, обычно создаваемой контактным взрывом некоторой массы первичного ВВ, помещенного в капсюль-детонатор. 3) По физическому состоянию промышленные ВВ подразделяют на порошкообразные, гранулированные, чешуированные, прессованные, литые, пластичные, водосодержащие и эмульсионные. 4) ВВ по структуре подразделяют на: индивидуальные соединения, в которых процесс химического превращения протекает в одну стадию в форме реакции мономолекулярного распада (например, тротил), механические взрывчатые смеси (например, аммониты – смесь аммиачной селитры с тротилом). 5) По химическому составу промышленные взрывчатые вещества подразделяют на следующие группы: нитросоединения – содержат одну или несколько нитрогрупп (NO 2); наиболее известные ВВ этой группы: тротил, тетрил, гексоген; Разрушение горных пород взрывом, 2010 2

аммиачно-селитренные ВВ – механические смеси аммиачной селитры с другими ВВ или с горючими невзрывчатыми материалами. К наиболее распространенным ВВ этой группы можно отнести аммониты, аммоналы, гранулиты и др; нитроэфирсодержащие (нитроглицериновые) ВВ – содержат в своем составе определенное количество жидких нитроэфиров (нитроглицерина, нитрогликоля, динитрогликоля). К этой группе относятся такие ВВ как детонит М, ряд предохранительных ВВ; пороха (дымные и бездымные); хлоратные и перхлоратные ВВ – смеси окислителей и горючих веществ с различными добавками. В качестве окислителей используют хлораты или перхлораты щелочных металлов или перхлорат аммония (KСl. O 3, Na. Cl. O 3, NH 4 Cl. O 3), горючий компонент: воск, парафин, вазелин, нитроглицерин, нитросоединения, порошки металлов и ферросплавов, бензол, нитробензол и др; оксиликвиты – изготавливаются путем пропитки жидким кислородом или смесью его с 15 -30 % жидкого азота патронов из измельченных углеродистых материалов с большой удельной поверхностью (древесный уголь, сажа) или целлюлозных поглотителей типа мха, сфагнума, торфа и т. д. Оксиликвиты быстро меняют свои взрывчатые свойства из-за испарения жидкого кислорода из патронов. В настоящее время в России не применяются. Разрушение горных пород 3 взрывом, 2010

6) По условиям применения все промышленные взрывчатые вещества в соответствии с требованиями Единых правил безопасности при взрывных работах подразделяются на классы. Класс взрывчатых веществ Группа взрывчатых веществ Вид взрывчатых веществ и условия применения Цвет отличительной полосы или оболочек патронов 1 2 3 4 II - Непредохранительные взрывчатые вещества взрывания только на земной поверхности - I Непредохранительные взрывчатые вещества для взрывания на земной поверхности и в забоях подземных выработок, в которых либо отсутствует выделение горючих газов или взрывчатой угольной (сланцевой) пыли, либо применяется инертизация призабойного пространства, исключающая воспламенение взрывоопасной среды при взрывных работах Разрушение горных пород взрывом, 2010 для Белый Красный 4

- IV V Предохранительные взрывчатые вещества для взрывания: по углю и (или) породе или горючим сланцам в забоях подземных выработок, опасных по взрыву угольной (сланцевой) пыли при отсутствии выделения горючих газов; по углю и (или) породе в забоях подземных выработок, проводимых по угольному пласту, в которых имеется выделение горючих газов, кроме выработок с повышенным выделением горючих газов; для сотрясательного взрывания в забоях подземных выработок угольных шахт Желтый Предохранительные взрывчатые вещества для взрывания по углю и (или) породе в выработках с повышенным выделением горючих газов, проводимых по угольному пласту, когда исключен контакт боковой поверхности шпурового заряда с газовоздушной смесью, находящейся либо в пересекающих шпур трещинах массива горных пород, либо в выработке Желтый Разрушение горных пород взрывом, 2010 5

- VII Предохранительные взрывчатые вещества для взрывания: по углю и (или) породе в выработках с повышенным выделением горючих газов, проводимых в условиях, когда возможен контакт боковой поверхности шпурового заряда с газовоздушной смесью, находящейся либо в пересекающих шпур трещинах горного массива, либо в выработке; в угольных и смешанных забоях восстающих (более 10 о) выработок, в которых выделяется горючий газ, при длине выработок более 20 м и проведении их без предварительно пробуренных скважин, обеспечивающих проветривание за счет общешахтной депрессии Желтый Предохранительные взрывчатые вещества и изделия из предохранительных взрывчатых веществ V-VI классов для ведения специальных взрывных работ (водораспыление и распыление порошкообразных ингибиторов, взрывное перебивание деревянных стоек при посадке кровли, ликвидация зависания горной массы в углеперепускных выработках, дробление негабаритов) в забоях подземных выработок, в которых возможно образование взрывоопасной концентрации горючего газа и угольной пыли Желтый Разрушение горных пород взрывом, 2010 6

- Непредохранительные и предохранительные взрывчатые вещества и изделия их них, предназначенные для специальных взрывных работ, кроме забоев подземных выработок, в которых возможно образование взрывоопасной концентрации горючего газа и угольной (сланцевой) пыли 1 Взрывные работы на земной поверхности: импульсная обработка металлов; инициирование скважинных и сосредоточенных зарядов, контурное взрывание для заоткоски уступов; разрушение мерзлых грунтов; дробление негабаритных кусков горной массы; сейсморазведочные работы в скважинах; создание заградительных полос при локализации лесных пожаров, другие специальные работы Белый Взрывные работы в забоях подземных выработок, не опасных по газу и (или) угольной (сланцевой) пыли; взрывание сульфидных руд; дробление негабаритных кусков горной массы; контурное взрывание, другие специальные работы Красный 3 Прострелочно-взрывные работы в разведочных, нефтяных, газовых скважинах Черный 4 Взрывные работы в серных, нефтяных и других шахтах, опасных по взрыву серной пыли, водорода и паров тяжелых углеводородов Специальный (С) 2 Разрушение горных пород взрывом, 2010 Зеленый 7

ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВВ В состав промышленных ВВ входят: горючие компоненты, окислители, добавки, придающие взрывчатому веществу определенные свойства. Все горючие компоненты ВВ можно подразделить на твердые и жидкие. В качестве твердых горючих компонентов наиболее широко применяются: нитросоединения с отрицательным кислородным балансом (тротил, гексоген), алюминий, ферросилиций, силикокальций, угольный порошок, древесная мука. Разрушение горных пород взрывом, 2010 8

Тротил C 7 H 5(NO 2)3 является самым распространенным из однокомпонентных (индивидуальных) ВВ и представляет собой кристаллы желтого цвета с температурой плавления 80, 2 о. С. В порошке имеет насыпнную плотность 0, 9 г/см 3. Тротил хорошо прессуется под давлением около 400 МПа до плотности 1, 6 г/см 3. Температура вспышки тротила 310 о. С. Переход горения в детонацию наблюдается только в замкнутом пространстве или в очень больших количествах. Тротил почти нерастворим в воде, имеет высокую химическую стойкость. Может применяться в порошкообразном, прессованном, чешуированном, гранулированном виде, а иногда в виде кусков и литых шашек. В составе аммиачно-селитренных ВВ тротил является сенсибилизатором и активной горючей добавкой. Теплота взрыва 3450 КДж/кг. Кислородный баланс составляет 74 %. Критический диаметр 5 -10 мм. Токсичен. Разрушение горных пород взрывом, 2010 9

Алюминий – широко применяется в качестве металлической горючей добавки в виде пудр и порошков, которые повышают теплоту взрыва за счет большого количества тепла, выделяемого при окислении алюминия, и повышают объемную концентрацию энергии ВВ благодаря увеличению плотности ВВ. Дефицитный и достаточно дорогой алюминий в составе ВВ можно при определенных условиях заменить более дешевыми ферросплавами, содержащими кремний, ферросилиций и силикокальций. Ферросилиций содержит кремний (20 -80 %), алюминий (1 -3 %), хром (0, 2 -0, 4 %) и марганец (0, 2 -0, 6 %). Силикокальций содержит кальций (10 -30 %), алюминий (1 -2 %), железо (6 -25 %). Энергетические показатели ВВ при замене алюминия на ферросплавы снижаются не более чем на 5 -10 %. Древесная мука, угольный порошок, торф – органические вещества, вводимые в состав ВВ в качестве горючего компонента, а также для повышения технологических свойств ВВ, снижения слеживаемости при хранении. Разрушение горных пород взрывом, 2010 10

В качестве жидких горючих компонентов, применяемых для изготовления промышленных взрывчатых веществ, в частности, на местах производства взрывных работ, наиболее широко используются: дизельное топливо; минеральные масла. Наиболее распространенным окислителем в составе промышленных ВВ является аммиачная селитра (азотнокислый аммоний). Аммиачная селитра NH 4 NO 3 представляет собой белое кристаллическое вещество, получаемое путем взаимодействия аммиака с азотной кислотой: NH 3 + HNO 3 NH 4 NO 3. Аммиачная селитра выпускается в виде порошка, гранул, чешуек или кристаллов. Плотность кристаллов зависит от их формы и находится в пределах 1, 56 -1, 74 г/см 3. В зависимости от формы и размеров частиц насыпная плотность аммиачной селитры составляет 0, 8 -0, 9 г/см 3. Аммиачная селитра хорошо растворяется в воде со значительным поглощением тепла, с повышением температуры ее растворяемость в воде увеличивается. Разрушение горных пород взрывом, 2010 11

Безводная аммиачная селитра плавится при температуре 169, 4 о. С. В кристаллическом виде аммиачная селитра обладает высокой гигроскопичностью. При повышенной влажности воздуха она слеживается, превращаясь в камнеобразную массу, что создает определенные сложности в процессе ее обработки и изготовления ВВ. Для уменьшения слеживаемости аммиачную селитру выпускают в виде крупных чешуек или гранул. Заметно меньшей слеживаемостью обладает селитра марки ЖВ. Аммиачная селитра обладает положительным кислородным балансом (+20 %) – при взрывном разложении выделяет избыточный кислород. Аммиачная селитра является взрывоопасным веществом. В настоящее время известны ее взрывчатые характеристики и условия ее безопасного использования (транспортирования, хранения, применения). Однако в XX веке произошло значительное количество катастроф, связанных с взрывами аммиачной селитры и ее смесей. Разрушение горных пород взрывом, 2010 12

После взрыва на заводе в г. Оппау (Германия), 1921 г. Разрушение горных пород взрывом, 2010 13

В свое время аммиачная селитра применялась как малочувствительное ВВ при массовых взрывах. При этом для возбуждения взрыва необходим мощный промежуточный детонатор. Условием устойчивого распространения реакции взрывчатого превращения аммиачной селитры является достаточно большой диаметр заряда. Критический диаметр для зарядов из аммиачной селитры может быть различным в зависимости от влажности, степени измельчения и плотности селитры. Теплота взрывчатого превращения селитры составляет 1600 к. Дж/кг. Скорость детонации измельченной селитры в зависимости от диаметра заряда изменяется от 1, 4 до 2, 7 км/с. Добавки, вводимые в состав взрывчатых веществ: Сенсибилизаторы (гексоген, жидкие нитроэфиры), флегматизаторы, стабилизаторы, загустители, структурирующие добавки – сшивки и др. , пламегасители. Разрушение горных пород взрывом, 2010 14

Гексоген С 3 Н 6(NО)6 представляет собой белый кристаллический порошок с плотностью кристаллов 1, 8 г/см 3. В насыпном состоянии плотность 1, 1 г/см 3. В воде не растворяется, ядовит. Температура плавления 203 0 С. В небольших количествах сгорает без взрыва. Обладает высокой чувствительностью к механическим воздействиям. Применяется только во флегматизированном виде (парафин). Обладает высокой химической стойкостью. Теплота взрыва 5450 к. Дж/кг. Скорость детонации 8, 4 км/с при плотности 1, 7 г/см 3. Нитроглицерин С 3 Н 5 (ONO 2)3 является бесцветной масляной жидкостью с плотностью 1, 6 г/см 3. Это мощное ВВ с теплотой взрыва 6040 к. Дж/кг, скорость детонации 7, 6 км/с. Ядовит. Жидкий нитроглицерин затвердевает при температуре +13, 2 0 С с резким повышением чувствительности, поэтому при изготовлении ВВ его смешивают с труднозамерзающими нитроэфирами (нитрогликоль, динитрогликоль). Обладает низкой химической стойкостью, в связи с этим нитроэфирсодержащие взрывчатые вещества имеют относительно небольшой гарантийный срок хранения. Разрушение горных пород взрывом, 2010 15

Флегматизаторы представляют собой индифферентные по отношению к ВВ легкоплавкие твердые вещества или масла, имеющие высокую теплоемкость и температуру вспышки. Эти вещества снижают чувствительность ВВ к механическим воздействиям, что обеспечивает более безопасные условия применения ВВ. В качестве флегматизаторов в составе ВВ могут использоваться вазелин, воск, минеральные масла, тальк, вода и др. Загустители – вещества, вводимые в состав ВВ для загущения растворов аммиачной селитры в водосодержащих ВВ. В качестве загустителей применяют натриевую соль карбоксилметилцеллюлозы (КМЦ), полиакриламид, гуаргам. Структурообразующие добавки (сшивки) – вещества, вводимые в состав ВВ для создания поперечной связи макромолекул загущающих полимеров. Для этой цели применяют сульфат хрома, бихромат натрия, сернокислый алюминий, буру, калиевые квасцы хрома и др. Пламегасители – вещества, вводимые в состав предохранительных взрывчатых веществ для снижения температуры взрыва. Разрушение горных пород взрывом, 2010 16