Материал: Ассонов В.А. Буровзрывные работы учебное пособие для горных техникумов

рению газов или паров независимо от того, существовали ли эти газы или пары до взрыва или образовались во время него.

Различают взрывы физического и химического порядка.

Примером взрывов физического порядка может слу­ жить взрыв парового котла, который возможен вследствие быст­ рого перегрева воды и малой прочности стенок, а также взрыв баллона, содержащего сжиженный или сильно сжатый газ. При таких взрывах изменяется только физическое состояние: жидкость,

переходя в пар или газ, изменяет объем, но химический состав вещества остается постоянен.

Обязательным условием взрывов химческого порядка является химическое превращение вещества. В качестве примера можно привести взрыв смеси метана и кислорода, являющийся результатом химической реакции:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О.

Химическое превращение вещества при взрыве обусловливает­ ся: а) крайней быстротой протекания явления взрыва; б) образова­ нием значительного количества газов и в) выделением большого

количества теплоты. Каждое из условий играет немалую роль и не может быть исключено, иначе процесс не будет взрывом. Как пра­ вило, взрывчатое превращение протекает за счет реак­ ции окисления горючих элементов — углерода и водорода, как это видно из приведенного примера. Поэтому для оценки значения ско­

рости реакции взрыва следует сравнить с родственными ей реакциями: гниением, тлением и горением. При этих реакциях также образуются газы и выделяется теплота, но по ско­ рости они отличны друг от друга. Реакция взрыва протекает край­ не быстро и скорость ее распространения выражается в тысячах метров в секунду, тогда как остальные реакции проходят со ско­ ростями, исчисляемыми сантиметрами в минуту или секунду.

Образующиеся при взрыве газы или пары, будучи нагреты теп­ лотой взрыва, производят механическую работу разрушения; чем больше объем газов по сравнению с объемом вещества до взрыва, тем больше (при прочих равных условиях) сила взрыва. У про­ мышленных ВВ объем газов, приведенный к нормальным услови­

ям, составляет 600—1 000 л на 1 кг ВВ.

Выделение теплоты (экзотермичность реакции) сказывается в том, что высокое давление при взрыве создается главным образом за счет повышения температуры. Числовые значения температур при взрыве находятся в пределах 1500—4500°. Давление при наг­ ревании возрастает по закону Гей-Люссака:

Р = Р^Ро

273 ,

где Р —конечное давление в кг!см2\

Ро — начальное давление в кг!см2\ t — температура взрыва в град.

156

Следовательно, прирост температуры на 1° увеличивает давле­ ние на ‘/гтз его начального значения. Отсюда понятна роль тепло­ ты, выделяющейся при взрыве.

Под скоростью взрывчатого превращения принято понимать быстроту распространения этого явления по массе ВВ. Эта ско­ рость при благоприятных неизменных условиях для данного ВВ величина постоянная. При изменяющихся условиях она колеблется в зависимости от совокупного влияния этих условий. Основными влияющими условиями являются химическаяприрода и плотность ВВ, диаметр заряда (в некоторых пределах), величина частиц ВВ, а также содержание влаги для ВВ, содержащих аммиачную

селитру.

В зависимости от скорости взрывчатое превращение разделяют

на детонацию и взрывное горение. Детонацией называется чрезвычайно быстрое распространение процесса, обусловленное прохождением ударной волны по массе ВВ и протекающее для данного ВВ, при его неизменном состоянии и определенных ус­ ловиях с постоянной сверхзвуковой скоростью порядка нескольких тысяч метров в секунду. Взрывчатое превращение всех дробящих

ВВ(практически всех современных промышленных ВВ) протекает

вформе детонации.

Величина скорости взрывчатого превращения D может быть оп­ ределена экспериментально с помощью специальных приборов (которые регистрируют явления, протекающие с высокими скоро­

стями) или рассчитана по формуле:

Коволюм зависит от величины давления, возникающего в еди­ нице объема ВВ. Для ВВ плотностью от 1 до 1,6 г/см? коволюм равен 0,6—0,45. При плотностях меньше 1 г/см3, коволюм опреде­ ляют по уравнению а = 0,001 Vo, где Uq— объем газовых продуктов взрыва, приведенный к нормальным условиям (при 0° и 760 мм

рт. ст.) в л]кг.

Взрывчатыми называются такие вещества, которые под

влиянием некоторого внешнего толчка (импульса) могут со значи­

157

тельной скоростью переходить в другие вещества с образованием газов и паров и с выделением тепла, нагревающего газы до высо­

кой температуры, что вызывает развитие чрезвычайно высокого давления в месте расположения ВВ.

Характерным признаком ВВ является наличие в его составе всех химических элементов, необходимых для построения конечных веществ. Так, например, при горении нефти, угля и т. п. реакция окисления проходит за счет кислорода воздуха; без доступа воз­

духа горение прекратится. Взрывчатое превращение ВВ проис­ ходит без какого-либо участия воздуха, исключительно за счет элементов (в том числе и кислорода), находящихся в его составе.

,§ 39. Классификация взрывчатых веществ

Все ВВ по характеру действия при взрыве разделяются на ме­ тательные, или фугасные, и дробящие, или бризантные. Раз­ личие между ними по установившимся понятиям заключается в следующем.

К группе метательных относятся те ВВ, которые имеют относительно невысокие скорости взрывчатого превращения и вследствие этого отличаются небольшой скоростью нарастания

давления в месте взрыва. Это предопределяет отсутствие сильно выраженного дробящего действия, а тем самым дает в основном метательное действие. Такие ВВ не детонируют, а их взрывчатое превращение протекает в форме взрывного горения (см. § 40), но только при условии инициирования этих ВВ искрой огнепроводного шнура или пламенем электровоспламенителя. Характерным и единственным представителем промышленных ВВ, относимых к этой категории, служит дымный порох, если его инициировать

одним из вышеуказанных способов. Если же порох инициировать при помощи детонирующего шнура, пропущенного, например, по всей длине скважинного заряда, то скорость его взрывчатого превращения примет форму детонации и это ВВ проявит дробящие свойства наряду с сохранением метательного действия.

К группе дробящих относятся все ВВ, взрывчатое превра­ щение которых проходит исключительно с высокими скоростями в форме детонации. Значительные скорости, с которыми процесс

распространяется по массе ВВ, обусловливают резкое нарастание давления в месте взрыва и предопределяют дробящее действие при взрыве, особенно сильно выраженное в непосредственной близости от заряда.

Кдробящим относятся все современные промышленные сорта

ВВ(динамиты, аммониты, динамоны). Однако отнесение их к груп­

пе дробящих ВВ совершенно не означает полное отсутствие мета­ тельного действия при их взрыве. Наоборот, метательное действие,

под которым принято понимать способность отбрасывать разрушае­ мую горную массу на некоторое расстояние, проявляется при взры­ ве этих ВВ несравненно сильнее, чем при взрыве ВВ, обладающих ярко выраженным метательным действием.

158

При оценке промышленных ВВ трудно провести четкую грань между их метательным и дробящим действием, так как каждое де­ тонирующее ВВ при взрыве и дробит, и отбрасывает породу. Можно только отметить, что дробящие свойства проявляются тем сильнее, чем больше потенциальная энергия (теплота взрыва) дан­ ного ВВ, т. е. такое ВВ будет дробить, горную породу на более мелкие куски. И, наоборот, чем меньше теплота взрыва ВВ, тем крупнее куски, образующиеся при его взрывании.

В группу дробящих входят также инициирующие ВВ, ко­ торые удобнее рассматривать как самостоятельную подгруппу. Особенностью этих ВВ является то, что их взрывчатое превраще­ ние протекает только в форме детонации и что любая форма

начального импульса (удар, искра, пламя и пр.) вызывает только

детонацию. Особенность заключается также и в том, что их период ускорения, т. е. промежуток развития максимальной скорости де­ тонации, несравненно меньше, нежели у других дробящих ВВ.

По признаку химического состояния все ВВ де­ лятся на химические соединения и механические смеси. К хими­ ческим соединениям относятся все химически однородные системы,

которые не могут быть механически поделены на более дробные системы, наделенные иными свойствами. Важнейшими представи­ телями однородных химических соединений можно назвать:

а) нитросоединения ароматического ряда, например: тротил,

пикриновая кислота, динитронафталин, тетрил (тринитрофенилме-

тилнитрамин) и гексоген (триметилентринитрамин); б) нитраты или эфиры азотной кислоты, например: нитроглице­

рин, динитродиэтиленгликоль; нитраты целлюлозы: пироксилин, коллодионный хлопок; пентаэритриттетранитрат (тэн).

Кмеханическим относятся смеси, состоящие из нескольких хи­ мических соединений, которые сравнительно легко могут быть от­ делены друг от друга с помощью растворения, отстаивания, про­ сеивания и т. д. и свойства которых при этом остаются неизмен­ ными. Из числа таких смесей можно назвать: аммониты (смеси

аммиачной селитры с гексогеном, тротилом и другими вещества­

ми), динамиты (смеси нитроглицерина, селитры и др.), оксиликвиты (смеси жидкого кислорода и поглотителя).

Ксовременным промышленным ВВ предъявляется ряд требова­ ний, из которых главные: а) достаточная мощность, обеспечиваю­

щая необходимый разрушительный эффект; б) простота и безопас­

инициировании; е) однородность действия при взрыве и ж) срав­ нительно невысокая стоимость. Кроме того, к отдельным сортам

предъявляется ряд дополнительных требований, как-то: образова­ ние небольшого количества ядовитых газов при работе в подзем­

ных условиях, возможность безопасного применения в метановоз­ душной или пылевоздушной среде и пр.

159