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

сплошную массу разной степени прочности, иногда рассыпающую­ ся от легкого нажима или удара, а иногда с большим трудом под­ дающуюся даже механическому дроблению. Изучение явления сле-

живаемости дало возможность установить следующее:

а) при длительном хранении и при постоянной температуре и влажности происходит сцепление между кристаллами, что может быть объяснено взаимодействием поверхностных слоев кристаллов; при этом давление вышележащей массы ускоряет течение процесса слеживаемости, так как возникает более тесное соприкосновение

кристаллов и дополнительно образуются кристаллы из насыщен­ ного раствора вследствие понижения растворимости при повышен­ ном давлении;

б) слеживаемость может явиться также следствием чередования нагревания и охлаждения аммиачной селитры, так как при этом

явлении насыщенный раствор, находящийся между кристаллами,

точки, при переходе через которые происходит перестройка кри­ сталлической решетки (рекристаллизация) селитры, связанная с изменением объема и благоприятствующая более тесному сцепле­ нию кристаллов.

Действительная плотность кристаллов селитры равна 1,72 г/щи3. Следует отметить весьма интересное явление, наблюдающееся при хранении аммиачной селитры на открытом воздухе в жарком климате. Установлено, что при непосредственном воздействии сол­ нечных лучей на селитру последняя постепенно увеличивается в

объеме почти в 2 раза, причем скорость увеличения объема зави­ сит от колебаний температуры и (что особенно важно) содержа­ ния влаги в селитре. После такого хранения аммиачная селитра принимает вид пушистой массы с гравиметрической плотностью порядка 0,41 г/см\ Это явление, очевидно, связано с периодическим растворением и выпадением большого числа новых кристаллов. Такая перманентная рекристаллизация сопровождается резким увеличением объема аммиачной селитры и разрушением тары. При колебаниях температуры наблюдаются следующие изменения объ­ ема по сравнению с первоначальным:

Нужно отметить, что если селитра совершенно сухая, то даже при резких температурных колебаниях она сохраняет свой объем.

Гигроскопичностью называется способность вещества

поглощать влагу, содержащуюся в воздухе в виде паров. Величина

гигроскопичности определяется гигроскопической точ­ кой, представляющей собой отношение упругости водяных паров над насыщенным раствором селитры к упругости водяных паров,

насыщающих воздух при данной температуре. Гигроскопическая точка выражается процентами относительной влажности и харак­ теризует такое состояние вещества, при котором она не подсыхает

и не увлажняется.

Аммиачная селитра может поглощать влагу в том случае, если

упругость водяных паров в окружающем воздухе при определенной температуре превысит упругость паров над насыщенным раствором

■селитры. Если же упругость водяных паров в воздухе при данной температуре будет ниже упругости паров над насыщенным рас­ твором, то селитра будет подсыхать в результате потери влаги в

окружающую атмосферу. Если же наступит равновесие, при кото­ ром упругость водяных паров в воздухе равна упругости водяных паров над насыщенным раствором, то селитра не будет ни погло­ щать, ни терять влаги.

Гигроскопичность аммиачной селитры может рассматриваться как частный случай абсорбции газа жидкостью из среды инерт­ ного газа.

В этом случае она подчиняется формуле

содержание влаги должно сохраняться неизменным как при пере­ возке, так и при хранении; выполнение этого требования скажется одинаково благоприятно и на уменьшении слеживаемости, и на снижении увлажняемости селитры;

б) во избежание перекристаллизации и связанной с этим поте­ ри качества следует избегать переходов селитры через указанные выше температурные точки;

в) при хранении селитры необходимо строго следить за постоян­ ством минимальной абсолютной влажности в помещении, допуская его проветривание только в том случае, если абсолютная влажность наружного воздуха меньше абсолютной влажности воздуха в по­ мещении.

212

При выполнении перечисленных требований возможность прояв­

ления гигроскопичности и слеживаемости аммиачной селитры

будет ослаблена в значительной степени.

Нужно отметить, что в последние годы широко распространяет­

ся так называемая водоустойчивая аммиачная селитра. Изготов­ ленные на ее основе аммониты имеют марку ЖВ и обладают хо­ рошей водоустойчивостью и меньшей слеживаемостью.

§ 48. Аммиачноселитренные взрывчатые вещества

Аммиачноселитренные ВВ сокращенно называют аммонитами. Этот термин относится ко всем ВВ, основной составной частью ко­ торых являются аммиачная селитра и нитросоединения, но в кото­ рые, как правило, не входят нитроэфиры1. Сорта аммонитов, содержащие некоторое количество алюминия, называются аммона­

лами. К категории аммиачноселитренных ВВ относятся также

динамоны. Горючие добавки, которые часто входят в состав ам­ миачноселитренных ВВ, играют одновременно роль разрыхлителя и горючего. Добавка разрыхляющих материалов производится с целью предотвращения присущего аммиачноселитренным ВВ свой­

ства слеживаемости. В некоторые сорта аммиачноселитренных ВВ

вводятся так называемые гидрофобные добавки (асфальтит, пара­

фин, канифоль, стеарат кальция, стеарат цинка), придающие этим ВВ свойство водоустойчивости. Наконец, существует еще один вид добавок, который вводится в так называемые предохранительные аммониты—’Пламегасители, которые понижают температуру взры­ ва аммиачноселитренных ВВ, что очень важно в случае применения таких ВВ в шахтах, имеющих взрывчатые газы или пыль. В СССР

в качестве пламегасителей применяются хлористый натрий и хло­

ристый калий.

Рецептура всех сортов современных аммонитов рассчитывается на нулевой или близкий к нулевому кислородный баланс. С одной стороны, этот принцип обеспечивает минимальное образование ядо­ витых газов. С другой стороны, что является особенно важным, при нулевом кислородном балансе ВВ выделяется максимально воз­ можное для данного ВВ количество энергии, так как реакция идет до полного окисления всех горючих элементов вещества, когда вы­ деляется наибольшее количество теплоты. Напомним, что,при обра­

96 ккал/моль, в то время как при образовании окиси углерода вы­

деляется всего лишь 26 ккал/моль.

Аммиачноселитренные ВВ являются большой группой ВВ, ши­ роко распространенной в СССР, начиная с 1931, когда решением Междуведомственного горного ученого совета они были допущены в подземные работы. В состав этой группы входят ВВ самого раз­

1 Название аммонитов в СССР принято также для некоторых ВВ, состоящих в основном из аммиачной селитры и небольшого количества нйтроэфиров в ка­ честве сенсибилизатора, повышающего способность к восприятию и передаче де­ тонации (аммонит № 14, серный и нефтяной аммониты).

213

нообразного назначения: для открытых и подземных работ, за исключением шахт, опасных по различным видам газа или пыли.

Аммиачноселитренные ВВ, содержащие до 88% селитры в ВВ для подземных и до 95% для открытых работ, обладают присущи­ ми аммиачной селитре свойствами и в частности впитывают влагу и подвержены слеживаемости. Поэтому рекомендации, данные вы­ ше для аммиачной селитры, целиком можно и нужно отнести ко всем аммиачноселитренным ВВ: их влажность должна быть мини­

мальной (при выпуске с заводов не выше 0,2% для всех сортов, при

использовании в подземных условиях не более 0,5% и на открытых

работах не более 1,5%); они должны оберегаться от влияния вла­ ги. Их производство, перевозку и хранение следует организовать так, чтобы при этих операциях можно было избежать переходов через температурные точки модификационнных изменений.

Все аммиачноселитренные ВВ отличаются значительно мень­

шей опасностью в обращении и чувствительностью к внешним

тепловым или механическим воздействиям по сравнению, напри­ мер, с динамитами, оксиликвитами, дымным порохом и другими

ВВ. Степень опасности и чувствительности неодинакова для раз­ личных сортов ВВ и зависит от характера сенсибилизатора (тротил, динитронафталин, гексоген) и от величины его содержания в соста­ ве. Аммониты от огня либо не загораются, либо загораются с тру­ дом. При горении больших количеств аммонитов в замкнутом про­ странстве может произойти взрыв; горение на открытом воздухе

заканчивается сравнительно спокойно и опасностью не угрожает. Составными частями аммонитов являются нитропроизводные,

аммиачная селитра, целлюлозные разрыхлители, энергоповышаю­ щие добавки и температуропонижающие пламегасители. Из числа

нитропроизводных применяются: динитронафталин, тротил и гек­ соген. Динитронафталин входит в состав динафталитов, тротил со­ держится почти во всех аммиачноселитренных ВВ. гексоген вводят в состав высокомощных скальных аммонитов. Аммиачная селитра является составной частью всех без исключения аммиачноселит­ ренных ВВ и служит единственным окислителем. В качестве раз­ рыхлителей применяют: древесную, жмыховую и торфяную муку.

Из гидрофобных добавок нужно указать на парафин, канифоль, стеарат, асфальтит, которые применяются для опудривания или покрытия топкой пленкой водонеустойчивых кристаллов аммиачной селитры.

При рассмотрении вопроса о водоустойчивости необходимо де­ лать четкое различие между водоустойчивостью и влагоустойчивостью ВВ, содержащих аммиачную селитру. Под водоустойчи­ востью понимается способность противостоять проникновению капельно-жидкой воды внутрь массы ВВ (или в значительной мере затруднить это проникновение). Благодаря этому обеспечиваются сухое состояние ВВ и возможность безотказного взрыва его от

нормального детонатора с прохождением устойчивой детонации.

Этим свойством в большой степени обладают многие современные аммиачноселитренные ВВ, названные водоустойчивыми.

214

Числовые выражения степени водоустойчивости отдельных сор­ тов аммиачноселитренных ВВ приведены далее.

Влагоустойчивостью называется способность проникно­

вения паров воды из воздуха внутрь массы ВВ. К сожалению, все современные гидрофобные добавки не в состоянии обеспечить та­ кую обработку ВВ, которая сделала бы его влагоустойчивым, и в этом отношении защитой могут служить только пленки, наносимые на заряды или на патроны, обеспечивающие достаточную герметич­

ность укупорки, а тем самым и невозможность проникновения влажного воздуха внутрь заряда. Поэтому следует твердо помнить, что все современные водоустойчивые ВВ при хранении во влажном воздухе обязательно увлажнятся и утратят свои взрывчатые свой­ ства, несмотря на их водоустойчивость. Вместе с тем, они могут находиться некоторое время в воде, без потери взрывчатых свойств.

В недавнем прошлом в ассортименте промышленных аммиачно­

селитренных ВВ насчитывалось всего несколько сортов: аммонит

.№ 3 для открытых горных работ, аммонит № 2 и динафталит для подземных выработок, а также два-три сорта для шахт, опасных по газу или пыли. К настоящему времени ассортимент аммиачноселит­

ренных ВВ значительно расширился.

Самой малочисленной группой аммиачноселитренных ВВ явля­ ются В В для открытых работ. Такое положение не может быть признано правильным, так как взрывные работы в этих условиях разнообразны как по методам, так и по категориям разрушаемых пород, а также по водообильности зарядных камер. Для открытых разработок нужны различные группы сортов. Для взрывов на вы­ брос необходимо иметь несколько сортов ВВ, которые должны обла­

дать работоспособностью, пригодной для взрывания скальных и грунтовых пород; наряду с достаточной мощностью эти ВВ должны быть дешевы, так как удельный расход ВВ при взрывах на выброс составляет от 2 до 4 кг на 1 м3 породы.

При взрывании методом скважинных зарядов ассортимент ВВ должен состоять из нескольких сортов годных для взрывания пород различной крепости. Кроме того, эти ВВ должны обладать разной -степенью водоустойчивости. Отдельные сорта должны предназна­

чаться для шпурового метода работ и выпускаться как в патрони-

рованном, так и в рассыпном виде. Для дробления камней наруж­

ВВ. В настоящее время эта группа ограничена всего лишь двумя сортами: аммонитами № 9 и 10. Аммонит № 9 является несколько более слабым ВВ, поэтому его можно рекомендовать для примене­ ния в сравнительно крупных зарядах (камерных, скважинных). Для шпуровых зарядов следует использовать более сенсибилизирован­ ный сорт — аммонит № 10, содержащий большее количество тро­

тила. Иногда при обозначении этих аммонитов добавляют индексы:

А, Д, Ж и Т; наличие индексов не означает изменения свойств ВВ,

215