Материал: Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие

Как мы знаем, ВВ с положительным кислородным балансом, в продуктах взрыва которых содержится свободный кислород, яв­ ляются более опасными в отношении воспламенений метана. Однако составы, имеющие резко отрицательный кислородный баланс, также оказались потенциально опасными по следующим причинам. Во-пер­ вых, при применении таких ВВ существует вероятность воспламене­ ния при смешении с воздухом нагретых продуктов взрыва, содержа­ щих много окиси углерода и других горючих газов. Во-вторых, взрывчатые составы, предназначенные для применения в подземных условиях, не должны образовывать при взрыве большого количества ядовитых газов (окиси углерода и окислов азота). Таким образом, предохранительные ВВ должны были иметь нулевой пли близкий

кнему кислородный баланс.

Сцелью снижения теплоты взрыва в состав ВВ стали вводить инертные добавки. Первоначальные опыты не основывались на теоре­ тических соображениях и поэтому в качестве первых инертныхдобавок (пламегасителей) применяли оксалат аммония, сульфат натрия и другие. Несколько позже стали применять хлористый натрий, который благодаря своим высоким пламегасящим свойствам

идоступности получил широкое применение при производстве предо­ хранительных ВВ.

В1914 г. бельгийский исследователь Лемер предложил несколько иной путь повышения степени безопасности предохранительных составов, а именно помещать заряды ВВ в предохранительные обо­ лочки из инертных веществ, таких, как фтористый кальций или хло­ ристый натрий. ВВ в предохранительных оболочках до недавнего времени особенно широко использовали в угольной промышленности Бельгии.

Многочисленные исследования были посвящены отысканию нанлучшего материала для изготовления оболочки. Английскими и бель­ гийскими исследователями было установлено, что лучшим материа­ лом для этих целей является бикарбонат натрия.

Существуют три гипотезы, объясняющие назначение предохрани­ тельной оболочки.

1.Материал оболочки при взрыве распыляется без химических изменений и создает плотный защитный слой, отделяющий нагретые продукты взрыва от метано-воздушной смеси.

2.Материал оболочки при взрыве смешивается с горячими про­ дуктами детонации и поглощает часть тепла, что снижает темпера­ туру продуктов взрыва. При этом он, возможно, подвергается хими­ ческим изменениям. Например, бикарбонат натрия может разлагаться

свыделением углекислого газа и паров воды:

2NaHC03 — Na20 + 2С02 + Н20.

3. Материал оболочки оказывает специфическое ингибирующее (пламегасящее) влияние на процесс воспламенения метано-воздушной смеси путем обрыва цепей реакции окисления метана.

Помимо предохранительных оболочек, состоящих целиком из инертных материалов, существуют активные предохранительные оболочки, которые содержат помимо инертных и взрывчатые компо­ ненты (папрнмер, пнтроэфнры). При взрыве патрона ВВ в активной оболочке последняя также взрывается. Этим достигается более тонкое п равномерное распыление пламегасителя, что повышает его актпвпость. Кроме того, активные оболочки имеют преимущество перед инертными в том отношении, что они не только увеличивают эффект взрыва, но и покрывают патрон ВВ со всех сторон, в то время как инертные — только боковую поверхность, а торцы остаются неза­ щищенными.

При испытаниях ВВ в предохранительных оболочках в опытном штреке они не воспламеняли метано-воздушную смесь даже зарядами, полностью укладывающимися в канал мортиры. Поэтому с целью дифференцирования предохранительных свойств различных ВВ их стали испытывать свободно подвешенными в атмосфере метано-воз­ душной смеси. Критерием оценки служила величина предельного заряда, которая еще не вызывала вспышки. Этот вид испытания при­ меняется для некоторых ВВ и в настоящее время.

Когда были разработаны ВВ в предохранительных оболочках, то предполагалось, что они полностью обеспечат безопасность взрыв­ ных работ в угольных шахтах, по и при их применении взрывы метана все же имели место. Позднее было показано, что ВВ в предохрани­ тельных оболочках пмелп ряд существенных недостатков, основными пз которых являлись:

возможность нарушенпя целостности оболочки; отсутствие предохранительного материала на торце патрона;

неравномерность толщины порошкообразных оболочек при массо­ вом производстве;

усложнение технологического процесса производства ВВ и увели­ чение стоимости ВВ;

возможность образования пересыпок из материала оболочки между торцами патронов, что снижало вероятность передачи детона­ ции от патрона к патрону.

Так как ВВ в предохранительных оболочках не решили проблемы создания полностью безопасных ВВ в отношении взрыва метановоздушных н пылевоздушных смесей, дальнейшие исследования при­ вели к разработке так называемых эквивалентных ВВ. Сущность этих ВВ заключалась в том, что пламегаситель, из которого обычно состояла оболочка, входил непосредственно в состав ВВ и распреде­ лялся в нем равномерно. По степени безопасности эти ВВ были экви­ валентны ВВ в предохранительных оболочках, но выгодно отлича­ лись от последних тем, что безопасность их теперь не зависела от наличия и целостности оболочки.

При разработке эквивалентных и других предохранительных ВВ была проведена большая работа по изысканию наиболее эффектив­ ных пламегасителей. В соответствии с современными представлениями инертная добавка — пламегаситель имеет следующее назначение:

196

частицы добавок, нагреваясь за счет теплоты взрыва, снижают тем­ пературу взрыва; при смешении продуктов взрыва с метано-воздуш­ ной смесыо частицы добавок тормозят развитие окисления метана за счет обрыва цепных реакций на твердой поверхности; добавки влияют па ход реакции взрывчатого превращения, снижая в продук­ тах взрыва содержание активных радикалов промежуточных продук­ тов, способствующих воспламенению метано-воздушиой смеси. Наи­ более эффективными оказались добавки хлористого натрия и хлори­ стого калия, которые в настоящее время широко применяют в различ­ ных предохранительных составах.

§ 53. Разработка предохранительных ВВ для короткозамедленного взрывания

При дальнейших исследованиях, направленных на выяснение опасных условий взрывания, особое внимание было уделено возмож­ ности образования в пластах угля трещин, заполненных газом. Во время взрывания комплекта шпуров в такие трещины могут про­ никать продукты взрыва, вследствие чего в этой трещине может про­ изойти воспламенение метана. Если же такая трещина имеет выход в призабойное пространство, то при определенных условиях может произойти взрыв.

При короткозамедлеипом взрывании, которое широко исполь­ зуется при проведении взрывных работ в угольных шахтах различ­ ных стран, появляется опасность того, что существующие или вновь образуемые трещины могут быть вскрыты во время взрывания, в ре­ зультате чего заряд обнажается и создаются условия для воспламе­ нения газа.

В результате многочисленных исследований было установлено, что при взрывании по углю в целике наиболее часты случаи откола забойки, а обнажение зарядов наблюдается редко. Когда же коротко­ замедленное взрывание производится по пластам угля с машинным врубом, опасность обнажения заряда достаточно велика. Существуют условия, при которых и короткозамедленное взрывание может стать опасным. Это происходит, когда:

врезультате взрыва предыдущего заряда скалывается устье шпура

иобнажается торец шпурового заряда последующей ступени замед­ ления;

заряд взрывается в полости, заполненной метано-воздушной смесыо;

взрывание осуществляется при наличии трещины, пересекающей шпур и сообщающейся с призабойным пространством.

Поэтому в большинстве угледобывающих стран мира короткозамедленное взрывание по углю разрешается только при при­ менении специальных высокопредохранительных ВВ, которые не воспламеняют метан или угольную пыль даже при обнажении заряда.

В разных странах высокую степень предохранительностн ВВ обеспечивают различными методами. Например, во Франции пошли по так называемому «классическому» пути, т. е. ввели в состав

197

Т а б л и ц а 48

предохранительных ВВ большое количество пламегасителей. При­ мером ВВ такого типа служит грпзутии хлористый № 16 (табл. 48).

Следует указать, что широкое использование таких сравнительно маломощных ВВ было обусловлено тем, что горная инспекция этой страны разрешила применение экономически выгодного способа взрывания с замедлением только при условии использования ВВ подобного типа.

Более перспективным является другой путь повышения предо­ хранительных свойств ВВ — применение ионообменных составов, в которых используется принцип образования пары солей с обмен­ ными попами (например, смесь нитрата натрия с хлористым аммо­ нием). Преимущество этого варианта заключается в том, что сольпламегаснтель, в данном случае хлористый натрий, выделяется при реакции в крайне мелкодисперсном состоянии

NaN03+ NH,С1 — > NaCl + N2+ 2НаО + 0,50,,

что сказывается в повышении ее эффективности как ингибитора реакции окисления метана. Подбором оптимального содержания сенсибилизатора в составе и размера частиц малореакциониых компонентов можно добиться с е л е к т и в н о с т и ( р а з д е л ь ­ н о с т и ) в з р ы в ч а т о г о п р е в р а щ е н и я . С у щ н о с т ь п р и н ц и п а с е л е к т и в н о с т и в з р ы в ч а т о г о п р е ­

выделяется различное количество энергии. Это объясняется тем что в состав селективнодетопирующего ВВ входят компоненты, резко отличающиеся друг от друга по реакционной способности (на­ пример, нитроглицерин и ионообменные соли), содержание сенси­ билизатора таково, что при взрыве открытого заряда разлагается только сенсибилизатор (нитроглицерин), в то время как другие компоненты не участвуют во взрывчатом разложении. Когда же селективнодетонирующее ВВ взрывают в замкнутом объеме (в нена­ рушенном шпуре с качественной забойкой), реакция взрывчатого пре­ вращения проходит полностью и при этом выделяется вся энергия ВВ.

Ионообменные ВВ могут и не быть селективнодетонирующими. Примером этого служит угленит Э-6 , селективность которого вслед-

198