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

использование даже 60—65%-ных динамитов. Только такие страны, как Швеция, Норвегия и Финляндия, применяют в некотором зна­ чимом количестве сорта динамитов с содержанием нитроглицерина 60% и выше. Подавляющее большинство западноевропейских стран используют при горных работах динамиты с содержанием

20—40% нитроглицерина. В США широкое распространение полу­ чили динамиты, процентный индекс которых (означающий содер­

жание нитроэфиров) отнюдь не отражает действительного положе­ ния, и фактически содержание нитроэфиров много ниже. При под­ счете мощности ВВ «по силе», как это делают американцы, учи­ тывается также аммиачная селитра или другие сенсибилизаторы. В частности, аммиачная селитра по силе приравнивается к 0,7 силы нитроглицерина. Так, например, 62%-ный аммон-динамит содер­ жит лишь 20% нитроэфиров и 60% аммиачной селитры. Расчет мощности ведется, исходя из условия, что сила нитроэфиров со­ ставляет 100% (коэффициент 1), а сила аммиачной селитры — 70% (коэффициент 0,7). Общий подсчет дает (20 • 1+60 • 0,7) 62% мощ­

ности.

Как видно из последующего изложения, одним из отрицатель­ ных свойств нитроглицерина являются его легкая замерзаемость и повышенная опасность в замерзшем состоянии. Во избежании этого как в СССР, так и в зарубежных странах взамен чистого нитро­ глицерина применяются его эвтектические смеси со значительно пониженной температурой замерзания, благодаря чему изготовлен­

ные из них динамиты также имеют несравненно более низкие точки замерзания. В качестве добавок в большинстве стран применяют нитродигликоль, иногда применяют динитрогликоль. В Германии были попытки использования динитрохлоргидрина; в США встре­ чаются случаи применения тетранитроглицерина.

Ниже дана характеристика основных свойств наиболее значи­ мых нитроэфиров: нитроглицерина и нитродигликоля.

Нитроглицерин является продуктом нитрации трехатомного спирта глицерина и в чистом виде представляет собой бесцветную прозрачную жидкость маслообразной консистенции; технический

нитроглицерин имеет слабо-желтую окраску. При комнатной темпе­ ратуре нитроглицерин нелетуч; его летучесть становится заметной

при температуре 50°, а при 100° он сильно летуч. Нитроглицерин хорошо растворим в большинстве органических растворителей и в то же время сам является хорошим растворителем для коллодион­ ного хлопка и нитросоединений ароматического ряда. На этой

особенности основано получение желатинированного нитроглицери­ на (взрывчатой желатины), употребляемого для приготовления плас­ тичных динамитов. Нитроглицерин не имеет запаха; он обладает жгуче-сладким вкусом. Его удельный вес при температуре 15° равен 1,6 г/см?. Нитроглицерин обладает большим запасом потен­ циальной энергии, весьма быстро освобождающейся при трении, ударе или при быстром нагревании. Несмотря на мало устойчивое состояние, в котором находятся молекулы нитроглицерина, он все

же при обычных условиях в химическом отношении является до­

статочно стойким соединением. Хорошо приготовленный (т. е. тща-

тельно отмытый от кислот после нитрации) и хранящийся при ком^

натной температуре в условиях рассеянного дневного света он мо­ жет сохраняться достаточно долгое время без изменений. В неко­ торых зарубежных литературных источниках говорится, что до

наших дней сохранилось небольшое количество нитроглицерина, изготовленного еще в 1846 г. Асканио Собреро в Италии. Влияние сравнительно высоких температур (до 40°) не отражается на его химической стойкости. При продолжительном нагревании до тем­ пературы в11ше 50° нитроглицерин может разлагаться с образова­ нием азотной и азотистой кислот. Если выделяющиеся свободные

кислоты не нейтрализуются каким-либо нейтрализатором, то начав­

шееся разложение в дальнейшем проходит более быстро и может закончиться взрывом. Для предотвращения этого в процессе хра­ нения динамитов создана проба на химическую стойкость, разрабо­ танная Абелем и описанная далее.

Нитроглицерин является сильно действующим ядом: он чрезвы­ чайно болезненно действует на организм; при вдыхании вызывает очень сильные, долго продолжающиеся головные боли, а при не­ значительном воздействии на кожу раздражает ее. При постоян­ ной работе с нитроглицерином организм человека «привыкает» к нему и по прошествии некоторого времени работающие с ним пе­ рестают ощущать головную боль.

При взрыве нитроглицерин полностью превращается в .газооб­ разные продукты: углекислый газ, пар, свободный азот и не­

большое количество свободного кислорода. Его кислородный ба­

ланс равен +3,5%. От пламени нитроглицерин загорается с некото­ рым трудом и дает ряд отдельных вспышек; при настойчивом под­ жигании детонирует. В небольших количествах сгорает спокойно, но если при горении сравнительно большого количества произойдет перегрев с местным повышением давления, то горение легко пере­ ходит во взрыв. При быстром нагревании до температуры 180° нитроглицерин взрывается. Нитроглицерин в тонком слое чрезвы­ чайно чувствителен к удару и легко детонирует от удара железом по железу, железом по камню, фарфором по фарфору и т. п., при­

ближаясь в этом отношении к инициирующим В В, вследствие чего его перевозка в жидком виде категорически запрещается. Мягкие металлы — медь, латунь, бронза — менее способны вызвать дето­ нацию нитроглицерина, вследствие чего они применяются для изго­ товления инструмента и сосудов (нитрационных и мешательных ванн, кувшинов для перевозки), употребляющихся при работе с нитроглицерином и содержащими его веществами.

Чистый жидкий нитроглицерин превращается в кристаллы при температуре +13,2°. Работоспособность нитроглицерина 590 см3,

бризантность 24—26 мм, теплота взрыва 1 485 ккал!кг\ температу­ ра взрыва около 4 500°К, объем газов 715 л?кг.

Исходными продуктами при получении нитроглицерина являют­ ся глицерин, серная и азотная кислота. Производство нитроглице­ рина и особенно нитрация и сепарация являются одними из самых опасных в ряде химических производств.

223

Нитроди гликоль представляет собой сложный эфир диэтилен­ гликоля и азотной кислоты; нитрация его также проходит в присут­ ствии серной кислоты. Нитродигликоль — бесцветная (иногда жел­

товатая) жидкость, почти не имеющая запаха. Удельный вес при температуре 15° равен 1,3908 а/сл43. Температура затвердевания чистого нитродигликоля равна—11,3°. Смеси его с нитроглицери­ ном являются эвтектическими и имеют более низкие температуры замерзания, числовая величина которых зависит от содержания нитродигликоля в смеси. Так, например, *температуразамерзания смеси 60% нитроглицерина и 40% нитродигликоля равна—19,5°,

Летучесть нитродигликоля больше летучести нитроглицерина. Чув­ ствительность нитродигликоля к нагреванию и к механическим воз­ действиям меньше, чем у нитроглицерина. Токсическое его влияние

несколько слабее. Химическая стойкость немного ниже, но вполне достаточна при нормальных условиях. Нитродигликоль также хоро­ шо пластифицирует коллодионный хлопок. .Объем газов нитроди­ гликоля 1 020 л/кг, теплота взрыва 9G0 ккал!кг, температура взры­ ва 3 070° К.

Динамитами называются смеси нитроглицерина (в чистом виде

или в смеси с другими нитроэфирами с калиевой, натровой, ам­ миачной селитрами, с добавками древесной муки или зерновой му­ ки) и стабилизаторами.

Нитроглицерин входит в динамиты только в желатинированном

виде, для чего коллодионный хлопок растворяется в нитроглицери­ не. При изготовлении труднозамерзающих динамитов желатини­ руется не чистый нитроглицерин, а смесь его с нитрогликолем в нужных соотношениях. Древесная мука вводится в состав динами­ тов как разрыхлитель, так как большое количество желатины со­ здает склонность к старению (уплотнению), а более плотная масса имеет пониженную чувствительность к начальному импульсу и осо­ бенно к распространению детонации по заряду. Этим объясняются наблюдающиеся на шахтах частичные неполные взрывы удлинен­ ных зарядов динамйта, следствием чего патроны могут разбрасы­ ваться в породе, выдаваться вместе с ней на шахтные териконы.

Добавка древесной муки до некоторой степени снижает старение,

но не устраняет полностью это отрицательное свойство динамитов. Стабилизаторы (соду или мел) вводят в небольших количествах

Означении химической стойкости сказано выше.

ВСССР раньше выпускались 93, 88, 83, 62 и 40%-ные динами­ ты. Вследствие большой склонности к старению первые три сорта сняты с производства и запрещены к применению. Попытка вновь использовать 83%-ной динамит, сделанная в 1954—1955 гг., не имела успеха, так как опять привела к массовым отказам и не­

полным взрывам с разбрасыванием отказавших патронов во взор­

ванной породе. 40%-ный динамит не выпускается уже в те­ чение свыше 25 лет как мало эффективный. В настоящее.время единственным представителем желатинизированных динамитов в

СССР остался 62%-ный динамит, который выпускают в труднозамерзающем варианте с температурой замерзания —20°. Динамиты применяются в редких случаях при проходке подземных горных вы­ работок по крепчайшим породам в условиях большой водообиль-

ности.

Динамиты легко взрываются от удара или трения, от искры или

огня загораются легче, чем чистый нитроглицерин, и на воздухе сгорают в небольших количествах спокойно. Горение на воздухе свыше 5 кг или же горение любых количеств динамита в замкнутом

пространстве, когда повышается давление, ускоряющее реакцию,

легко может перейти во взрыв. Серьезным недостатком обычных высокопроцентных динамитов является их легкая замерзаемость.

Динамиты замерзают при температуре, несколько более низкой,

чем нитроглицерин, но все же она не ниже —]—8-|—|-10°. Замерзшие динамиты становятся еще более опасными в обращении, так как

взрыв происходит даже от легкого нажима кристалла на кристалл.

Кроме того,-замерзшие динамиты становятся менее чувствитель­ ными к начальному импульсу, вследствие чего увеличиваются отказы и возможность попадания патронов в отбитую взрывом

горную массу. Наиболее опасно полузамерзшее состояние у дина­ митов, когда масса его пластична, а на поверхности уже образова­ лись кристаллы нитроглицерина. В таком случае легко проис­ ходит изгиб патрона и кристалл может нажать на другой кристалл;

при изломе одного из них возможен взрыв. Вследствие этой осо­

бенности строго запрещается применение полузамерзших, за­

мерзших и полуоттаявших патронов динамита.

Отрицательным свойством динамитов также является эксудация, т. е. выделение нитроглицерина в жидком виде на поверхность патронов, коробок и другой упаковки. Это явление обнаруживается с течением времени и зависит как от свойств, так и (больше всего)

от недостаточно тщательного изготовления динамитов. Так как эксудируюшие динамиты представляют ту же опасность, что и чи­

или меньшую потерю чувствительности ВВ к распространению й восприятию детонации. Процесс старения объясняется увеличением

плотности желатинированной массы, что является следствием ис­

способность к распространению детонации и, если, например, ВВ безотказно детонировало в удлиненном заряде из 10—20 патронов, то в результате старения детонируют 1—2 патрона. Остальные не взрываются и либо остаются в стакане, либо разбрасываются в по­ роде. являясь во всех случаях источником травматизма, так как при этом состоянии ВВ сохраняет нормальную, очень большую чув­ ствительность к удару и прочим внешним воздействиям.

Характеристика 62%-ного динамита дана в табл. 50.

228

I'

Помимо динамитов, в СССР выпускается значительное количе­

ство ВВ на основе аммичной селитры с малым содержанием нитро­ глицерина, называемых победитами (для угольных шахт-, опасных по газу или пыли) и детонитами (для шахт не опасных по газу или пыли). Победиты в настоящем учебном пособии не рассматри­ ваются. Детониты представляют собой ВВ на основе аммиачной селитры с небольшим количеством (6—15%) нитроглицерина. Вы­ пуск их начат в 1959 г. По своим свойствам детониты приближа­ ются к аммонитам, а по силе действия отвечают примерно аммони­ ту № 6. Наличие нитроглицерина в их составе обеспечивает не­ сравненно более устойчивые взрывчатые свойства.

62%-ные динамиты и детониты выпускаются в патронирован­

зволяют получить большой взрывной эффект при взрывании весьма крепких пород и к тому же в воде. Они при хранении не увлажня­ ются.

На местах потребления динамиты подвергаются испытаниям по истечении гарантийного срока, а также в любое время в случае возникновения сомнения в их доброкачественности. Испытания про­ водятся путем наружного осмотра, проверки наличия эксудации,

способности передачи детонации и химической стойкости. При на­

ружном осмотре устанавливаются надлежащее содержание марки­ ровки, целость ящиков, патронов, а также отсутствие следов под­

мочки.

Наличие эксудации определяют путем внешнего осмотра упа­ ковки, а также бумажной обертки патронов. Ни в ящиках, ни в ко­ робках, ни на патронах ВВ не должно быть жидкости. При разво­

рачивании обертки патрона не должно быть следов жидкости и на внутренней стороне обертки. Допускается только блестящая полос-

229