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

Плотность ВВ оказывает определенное влияние на устой­ чивость детонации: при повышении плотности ВВ понижается ее устойчивость, а также увеличивается скорость детонации.

Наличие оболочки сказывается положительно на устойчивости детонации заряда: с оболочкой скорость детонации более устойчи­ ва, чем без оболочки; чем прочнее материал оболочки, тем лучше обеспечивается постоянство детонации при прочих равных усло­ виях.

Следующим фактором, влияющим на устойчивость детонации, является мо'щность начального импульса. Известны

случаи, когда В В при определенных условиях способно устойчиво

детонировать, но начальный импульс по своей величине не обеспе­ чивает развитие устойчивой детонации. Такое положение может иметь место тогда, когда в заряде возникает ударная волна, дав­ ление в которой меньше критического; в таком случае она будет распространяться, по заряду, как в инертной среде, т. е. скорость и давление ее будут постепенно уменьшаться и детонация перейдет в область неустойчивости с последующим затуханием.

Устойчивость детонации взрывчатых смесей, содержащих амми­

ачную селитру, также снижают следующие факторы, характери­ зующие химический состав и физическое состояние ВВ:

1) неблагоприятный химический состав: в смеси мало сенси­ билизатора (тротила, нитроглицерина и др.) или много инертного балласта (хлористый натрий и др.);

2)неудовлетворительное измельчение, а также сме’шение реаги­ рующих составных частей смеси;

3)слежалость ВВ;

4)переуплотнение ВВ в заряде, т. е. превышение верхнего пре­ дела плотности, при которой данное ВВ способно детонировать при

данном диаметре и от данного инициатора;

5)местное переуплотнение части ВВ, расположенной в заряде ближе к инициатору;

6)повышенное содержание влаги в составе ВВ;

7)наличие большого зазора между зарядом ВВ и стенками вмещающей его полости.

Если один или несколько перечисленных факторов неблаго­ приятны, это отнюдь не означает обязательного затухания детона­ ции. Практически возможна полная или частичная компенсация

влияния одного неблагоприятного фактора более благоприятным. Так, например, устойчивая детонация смеси с малым содержанием сенсибилизатора или смеси с большим содержанием инертной примеси может быть обеспечена за счет уменьшения плотности ВВ в заряде или за счет увеличения диаметра. заряда, или за счет применения более мощного инициатора, например промежуточного

детонатора из более чувствительного к восприимчивости детона­ ции ВВ.

Согласно высказываниям акад. Ю. Б. Харитона, возможность устойчивого распространениядетонации взрывчатой смеси опре­ деляется соотношением между временем реакции во фронте дето­

170

национной волны, определяемым физико-химическими свойствами ВВ, и временем, в течение которого давление взрыва разбрасывает непрореагировавшие частицы вещества во фронте детонационной волны. Если время реакции больше времени разбрасывания для данного ВВ, т. е. если скорость взрывчатого превращения относи­ тельно мала или же относительно мал диаметр заряда, то ВВ, не

успев прореагировать, будет выброшено давлением взрыва из зоны высокой температуры и высокого давления и детонация затухнет. Чем тщательнее перемешаны между собой и чем тоньше измель­

чены реагирующие компоненты смеси, тем больше скорость реак­ ции во фронте волны и тем устойчивее детонация данного ВВ.

Величина частиц ВВ имеет существенное значение для устойчивости детонации. Если ВВ измельчено сравнительно тонко,

то процесс детонации развивается с максимально возможной ско­ ростью. При увеличении размеров частиц скорость детонации мо­ жет снизиться до предела, при котором детонация не происходит.

Подобное влияние сказывается на всех твердых ВВ или же на ВВ, имеющих в своем составе твердые компоненты, например на оксиликвитах. Нужно при этом отметить, что чрезмерное измель­ чение ВВ, предназначенного для зарядов камер, заряжаемого рос­ сыпью, приводит к значительному пылеобразованию.

Влажность ВВ играет существенную роль для составов, содержащих аммиачную селитру. При меньшем содержании влаги скорость Детонации больше, а при повышенном — детонация может перейти в выгорание. Подобные явления иногда наблюдаются в

шахтах, где имеет место недостаточно внимательный контроль качества ВВ и его состояния. Аналогично сказывается влияние влаги на устойчивость детонации ВВ и на составах, содержащих другие сорта селитр: калиевую, натровую, но в меньшей степени.

Рассмотрев влияние различных факторов на устойчивость дето­ нации, можно вывести заключение, что устойчивость детонации,

или возможность ее затухания, определяется не влиянием одной

или двух причин, а обусловливается совокупностью многих фак­ торов, относящихся как к условиям взрыва, так и к химическому составу вещества и к его физическому состоянию. Следует под­

черкнуть, что большинство факторов, повышающих устойчивость детонации, увеличивает также ее скорость и повышает эффектив­ ность взрыва наряду с уменьшением количества образующихся ядовитых газов в продуктах взрыва.

§ 42. Работа взрыва

Работа взрыва в принципе не отличается от работы, производи­ мой каким-либо тепловым двигателем, так как и в том и в дру­

гом случае энергия выделяется в виде теплоты, которая переходит в механическую работу.

Процесс взрыва не может рассматриваться как изотермический,

потому что температурный режим этого процесса значительно и резко изменяется. Нельзя расценивать его и как протекающий

171

при постоянном давлении, так как последнее в момент детонации скачкообразно возрастает, а затем непрерывно падает.

Проф. А. Ф. Беляев предлагает при рассмотрении вопроса о ра­

без теплообмена с окружающей средой.

Если принять, что температура взрыва в начале процесса рас­ ширения газов (в момент детонации) равна а в конце расшире­ ния (после совершения работы) Т2, то работа А адиабатического расширения выразится формулой

где п— число грамм-молекул газа.

Так как расчет конечной температуры Т2 затруднителен, то ее удобнее рассматривать с учетом отношения начального объема газов 01 к конечному v2, с поправкой на отношение теплоемкости при постоянном давлении и при постоянном объеме k:

1

(50)

На основании этого можно построить формулу (51), в которой

выделении максимально возможной теплоты взрыва А = 0..

Практически из этой величины следует исключить некоторую величину q, отображающую остаДочную химическую энергию про­ дуктов взрыва, которая не переходит в теплоту, а остается в по­ тенциальном состоянии, т. е. А —О.—q.

В этом случае получим фактическую теплоту взрыва, которая также не может полностью перейти в работу, потому что часть тепла задержится в виде остаточной теплоты продуктов взрыва.

Величина остаточной теплоты может колебаться в очень больших пределах: при взрыве открытого заряда газы, имеющие высокую

температуру, выбрасываются в воздух, задерживая в себе большое количество теплоты, не перешедшей в механическую работу. При взрыве заряда ВВ в прочной среде остаточная теплота газовых продуктов будет значительно меньшей, так как большая часть теплоты будет затрачена на работу разрушения.

Некоторая, довольно значительная доля тепла затрачивается непроизводительно на нагревание окружающей среды в процессе ее разрушения. Эти потери будут особенно велики при взрыве дробя­ щих ВВ, действие которых выражается в сильном дроблении гор-

172

ной породы, особенно в местах контакта ее с зарядом, с образова­ нием большого количества пыли, активно поглощающей теплоту,

выделяющуюся при взрыве. Вмешательство этого фактора может

рушения. Некоторые, довольно приближенные расчеты производ­

ственных взрывов на выброс показывают, что примерно только от 3 до 7% полной работы взрыва затрачиваются на фактическую работу разрушения и выброса, а остальная подавляющая часть энергии идет на непроизводительные потери. При этом можно уста­

новить общее правило, что при прочих равных условиях потери будут тем меньше, чем больше расширятся газы взрыва до момен­ та выброса их в окружающую среду. На этой особенности основа­

на интересная работа Н. В. Мельникова и Л. Н. Марченко по ис­

кусственной задержке выброса газов взрыва в воздух и обеспече­ нию возможности более полного использования энергии взрыва

для выполнения полезной работы. Задержка выброса газов при этом осуществляется путем образования полой камеры вокруг за­

ряда, благодаря чему устраняется затрата энергии на переизмельчение среды, находящейся на контакте с зарядом.

При взрывах на рыхление, т. е. при основном виде взрывных

работ, проводимых в горной промышленности СССР, использова­ ние энергии взрыва на полезную работу может достигать 20— 25%.'Но и в этом случае оно также очень мало.

173