Смесевые взрывчатые химические соединения

Широкое применение получили смесевые ВВ, основной частью которых является аммиачная селитра. Это объясняется, прежде всего, доступностью исходного сырья, а также простотой и безопасностью технологии его получения и переработки.

Промышленные взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры представляют собой механические смеси аммиачной селитры с другими ВВ или с горючими невзрывчатыми веществами. Во взрывчатых веществах этой группы она выполняет роль окислителя. ВВ на осиове аммиачной селитры безопасны в обращении, поддаются различным видам технологической обработки, имеют низкую стоимость. Делятся на несколько групп: аммоналы, граммоналы, аммониты, граммо- ниты, гранулиты, динамоны, игданиты, водонаполненные.

Аммониты - самые распространенные ВВ на основе аммиачной селитры - представляют собой порошкообразные смеси аммиачной селитры с тротилом (реже с гексогеном, динитронафталином) и невзрывчатыми горючими компонентами. Соотношение компонентов взрывчатой смеси рассчитывается так, чтобы кислородный баланс аммонитов был близок к нулевому, поскольку они применяются как при открытых, так и при подземных горных работах.

С целью повышения водоустойчивости аммонитов, т. е. способности их сохранять взрывчатые свойства при погружении в воду, используют водоустойчивую селитру марок ЖВ и ЖВФ, а также различные добавки, например парафин, асфальтит и др.

Наиболее распространённым ВВ является аммонит 6ЖВ, который часто принимают за эталон при сравнительной оценке взрывчатых свойств ВВ.

Аммониты выпускаются в порошкообразном, патронированном, прессованном и шнекованном видах. Индексы аммонитов означают: ЖВ - марка водоустойчивой селитры, АП - аммонит предохранительный, К - марка малослсживающсйся аммиачной селитры с добавкой красителя (фуксина) для уменьшения слёживаемосги.

К недостаткам аммонитов относятся: недостаточная плотность, слёживаемость, гшросконичность, низкая водоустойчивость, небольшая эффективность при взрывании крупноблочных крепких скальных пород.

Динафталит (динафталит-200) - промышленное ВВ, сыпучий порошок жёлто-песочного цвета, основными компонентами которого являются аммиачная селитра и динитронафталин. Малочувствителен к механическим воздействиям. Применяется в патронированном виде при открытых и подземных работах с ручным заряжанием шпуров, распространён ограниченно.

Граммониты - смесь гранулированной аммиачной селитры и тротила. Наиболее широкое применение нашли граммониты, представляющие собой смесь аммиачной селитры с наплавленными на них тротилом или чешуйчатым тротилом, а также водоустойчивые граммониты, представляющие собой гранулы селитры, закапсюлированные в оболочку из тротила (табл. 3.2).

Характеристика граммонитов

Параметры

Mai

эка граммонита

30/70

79/21

50/50

Теплота взрыва, кДж/кг*

3511

4285

3678

Объём газов, л/кг

800

895

810

Работоспособность, см'!

335

360

345

Бризантность в стальной оболочке, мм

24...27

22...28

24...28

Критический диаметр, мм

40...60

40...60

40...50

Скорость детонации, км/с

3,8...4,5

3,2...4,0

3,6...4,2

Насыпная плотность, г/см'

0,85...0,9

0,8...0,85

0,85...0,9

Кислородный баланс, %

-45,9

+0,02

-27,2

Идеальная работа взрыва, кДж/кг

3033

3561

3509

Примечание. * В сухих условиях.

Аммоналы - смеси порошкообразной аммиачной селитры и тротила с металлической горючей добавкой (алюминиевой пудрой). Аммоналы в 1ранулированном состоянии называются граммоналами.

Динамоны - смеси аммиачной селитры с жидкими или твёрдыми горючими добавками (соляровое масло, древесная мука, сажа, алюминиевая пудра и т. д.). Динамоны в гранулированном состоянии называются гранулитами (например, АС-4, АС-8, в которые вводится небольшое количество солярового масла и порошка алюминия, табл. 3.3).

К динамонам относят игданиты - простейшие ВВ, готовящиеся непосредственно на местах работ и состоящие из гранулированной (или чешуйчатой) аммиачной селитры, пропитанной небольшим количеством жидкого горючего (солярового масла или дизельного топлива).

Игданиты - самые дешёвые ВВ из всех применяемых. Они предназначены для использования в сухих забоях или в сухой части скважины при комбинированных зарядах.

При содержании в игданите более 6 % дизельного топлива резко снижается чувствительность его к детонации и он не взрывается даже от промежуточного детонатора.

Игданит изготовляют несколькими способами: соляровое масло заливают непосредственно в мешки с селитрой или в специальные патроны на месте взрыва, после чего производят заряжание. При этом применяют специальные смесительно-зарядные машины или используют стационарные пункты, а приготовленные ВВ (игданит) машинами доставляют к месту взрыва и заряжания скважин.

Игданиты безопасны в обращении, пригодны для механизированного заряжания.

Недостатки игданита: возможность применения только в сухих скважинах, частичная потеря взрывчатых свойств при длительном заряжании из-за плохого удержания солярового масла гладкими гранулами селитры, флегматизация соляровым маслом ДШ, изготовленного из маслонсустойчивого полиэтилена, вследствие чего могут происходить отказы, низкое качество дробления крепких крупноблочных пород.

Таблица 3.3

Характеристика простейших гранулированных ВВ

ВВ

Г ранулит АС-4 и АС-4В

Г ранулит АС-8 и АС-8В

Г ранулит М

Игданит

Теплота взрыва, кДж/кг

4522

5191

3852

3973...4061

Объём газов, л/кг

907

850

980

990

Бризантность в стальном кольце, мм

22...26

24...28

18...22

15...20

Критический диаметр, мм

70...120

70...100

80...110

160...200

Скорость детонации, км/с

3,0...3,5

3,0...3,6

2,5...3,6

2,8...4,3

Насыпная плотность, г/см3

0,80...0,85

0,8...0,85

0,80...0,90

0,80...0,90

Кислородный баланс, %

+0,35

-3,3

+0,14

-1,65...+0,12

Идеальная работа взрыва, кДж/кг

3645

3997

3852

3164...3205

Игданит относится к ВВ невысокой мощности и предназначен преимущественно для взрывания пород некрепких и средней крепости. По данным профессора Г.П. Демидюка, игданиты при высокой плотности их заряжания могут применяться и для взрывания крепких пород. Область применения игданитов расширяется. С выпуском гранулированной пористой селитры качество игданитов повышается, а область применения расширяется как на открытых, так и на подземных работах.

Особенно важно создать детонирующие шнуры, устойчивые к воздействию солярового масла в течение 5-10 суток.

Взрывчатые вещества, имеющие в своём составе в качестве жидкого наполнителя и пластифицирующего материала водные гели, называются водосодержащими. Они составляют группу водосодержащих ВВ, мало восприимчивы к детонационному импульсу, детонируют только от мощного детонатора типа тротиловой шашки, патрона скального аммонита или детонига. ВВ применяют как на открытых работах - акватолы и ифзаниты, так и на подземных - акваниты.

Акватолы - водосодержащие ВВ, предназначенные только для применения на открытых горных выработках. Характеризуются отрицательным кислородным балансом (от -16 до -25 %).

Акватолы изготовляются заводским способом на специальных установках в виде сухих полуфабрикатов, содержащих гранулированную селитру, чешуйчатый тротил и загуститель. Для заряжания скважин используют смесительно-зарядные машины.

Акваниты и акваналы - водосодержащие суспензионные ВВ пластичной консистенции, основой которых являются аммонитные и аммо- нальные смеси с присутствием кальциевой или натриевой селитры и пластифицирующих добавок. Эти ВВ имеют близкий к нулевому кислородный баланс и могут применяться в подземных горных выработках. Их часто называют ещё пластичными водосодержащими ВВ. В зависимости от содержания воды они могут быть либо жидкотекучими, либо тестообразными.

Горячельющиеся водосодержащие ВВ - это насыщенный горячий (75 °С) раствор аммиачной селитры, смешанный с тротилом. Смесь должна иметь хорошую текучесть.

Таким способом изготовляют гак называемые горячельющиеся акватолы и ифзаниты.

Ифзаниты - аммиачно-селитренные ВВ: твёрдые компоненты - гранулированная аммиачная селитра и гранулотол (или дисперсный алюминий); жидкая фаза - насыщенный раствор аммиачной селитры. Теплота взрыва 2,9...4,6 МДж/кг. Температура насыщения зависит от состава ВВ (Т-20, Т-60 и Т-80). При охлаждении в скважине эти смеси затвердевают. На горных предприятиях применяются мощные комплексы для приготовления ифзанитов и их механизированного заряжания.

Карбатолы - горячельющиеся водосодержащие ВВ, твердеющие при остывании зарядов в скважине. Эти ВВ готовят из расплавленной, практически безводной, эвтектической смеси компонентов (аммиачной селитры и карбамида) с добавлением гранулотола. Плотность расплава близка к плотности гранул тротила, благодаря чему гранулотол почти не тонет в заряде. Загуститель вводится в состав ВВ для повышения его водоустойчивости. В настоящее время рекомендованы карбатолы 15Т и металлизованный ГЛ-10В (табл. 3.4). Затвердевшие карбатолы могут, по данным изготовителя, находиться в скважинах с проточной водой до 20 суток без потери детонационной способности. Плотность заряда кар- батолов в скважинах 1,5... 1,64 г/см3. Инициирование зарядов карбато- лов производят промежуточными детонаторами. Испытаниями установлено, что карбатолы на 20...25 % эффективнее гранулотола и алюмото- ла при взрывании в крепких обводнённых породах.

Характеристика водосодержащих взрывчатых веществ

ВВ

ГЛ-10В

ГЛ-15Т

Ифзанит

Т-20

ГЛТ-20

Ипконит А-10

ГЛА-20

Теплота взрыва, кДж/кг

5684

3427

3176

3678

4520...4860

4012

Объём газов, л/кг

844

946

937

905

852...870

895

Критический диаметр, мм

150...160

120...150

120...150

80... 100

225...230

80...100

Скорость детонации, км/с

4,5...5,05

4,5...4,8

4,0...4,5

4,9...5,0

3,8...4,6

4,8...5,0

Плотность,

г/см3

1,55...1,6

1,4... 1,6

1,2... 1,3

1,4... 1,45

1,4... 1,45

1,5...1,6

Кислородный баланс, %

-21,4

-9,6

-4,6

-3,8

-0,2...2,3

-4,1

Идеальная работа взрыва, кДж/кг

4440

2975

2782

3100

  • 3520...
  • 3790

3373

Водосодержащие ВВ, благодаря высокой плотности заряжания, обеспечивают значительную объёмную концентрацию энергии в шпуре и скважине и являются эффективными промышленными ВВ.

Все эмульсионные ВВ состоят в основном из водного раствора аммиачной селитры (иногда с добавкой нитрата натрия или кальция) и жидкого нефтепродукта (минеральные масла, дизельное топливо и т. п.). Раствор окислителя, нагретый до 60...90°С, диспергируют и эмульгируют добавкой небольшого количества эмульгатора в жидком нефтепродукте так, чтобы каждая сферическая микрокапелька раствора была покрыта тонкой его плёнкой, предохраняющей от контакта с водой при заряжании в обводнённых скважинах. Охлаждённое ВВ сохраняет пластичность и при отрицательных температурах, если при изготовлении был использован нефтепродукт с низкой температурой застывания.

Наиболее распространенным способом сенсибилизации эмульсионных водосодержащих ВВ является введение в их состав полых или пористых микросфер из стекла или порошка перлита. Такие эмульсионные водосодержащие ВВ имеют плотность 1,15. ..1,27 г/см3 и теплоту взрыва 2930...3350 кДж/кг. При необходимости повысить теплоту взрыва на 25...30 % в состав эмульсионных водосодержащих ВВ вводят соответствующее количество алюминиевого порошка.

Эмульсионные водосодержащие ВВ дешевле суспензионных и в настоящее время им уделяют много внимания.

В 60-х гг. за рубежом появился новый тип водосодержащих ВВ, основанный на эмульсии типа «вода в масле», смешанной с пористой гранулированной аммиачной селитрой и горючими добавками таким образом, чтобы эмульсия заполняла межгранульное пространство. В результате получаются взрывчатые составы, обладающие по сравнению со смесями АС-ДТ большей объемной концентрацией энергии, более высокой водоустойчивостью и меньшей стоимостью по сравнению с эмульсионными водосодержащими ВВ. Эти смеси заряжают в сухие скважины в непатронированном виде с помощью зарядных машин, а в обводнённые скважины - патронированными в пластмассовые шланги.

ВВ, содержащие в своём составе в качестве основного компонента нитроглицерин, называют нитроглицериновыми.

Нитроглицериновые ВВ делятся на высокопроцентные желатинированные, или пластичные ВВ, и низкопроцентные порошкообразные ВВ, содержащие нс более 15 % жидких нитроэфиров (победиты, дето- ниты). В качестве нитроэфиров применяют нитроглицерин и нитрогликоль. Нитроглицериновые ВВ обладают высокой мощностью, водоустойчивостью и детонационной способностью.

Детониты - порошкообразные ВВ (с увеличенным содержанием нитроэфиров приближаются к пластичным) - относятся к непредохранительным ВВ. Они состоят из аммиачной селитры, тротила, 5... 10 % алюминиевой пудры и 6... 15 % нитроэфира. Патроны детонита имеют плотность

1,15... 1,20 г/см3, что обеспечивает получение при взрывании высокого качества дробления массива горных пород.

При работе с детонитами необходимо соблюдать осторожность, защищая руки от действия нитроэфиров, не допуская просыпания ВВ из пачек и патронов. Применение дстонитов (например, детонит М), несмотря на их сравнительно высокую стоимость, весьма эффективно и экономически выгодно при взрывании крепких пород.

Алюмотол - гранулированная смесь тротила с порошком алюминия. Выпускается в виде гранул диаметром 5 мм, плотность гранул 1,5 г/см3; теплота взрыва 5,3...5,6 МДж/кг; работоспособность 420...440 см3; бри- зантность сухого алюмотола 14... 16 мм (в воде - 26.. .30 мм); скорость детонации сухого алюмотола 4000 м/с, в воде (6000.. .6300 м/с); критический диаметр 40 мм. Алюмотол применяется только в водонаполненном состоянии при взрывании крепких пород.

Гранитол-1 и гранитол-7А представляют собой гранулированный водоустойчивый сплав аммиачной селитры и тротила с небольшой добавкой (гранитол-7А) алюминиевой пудры. Благодаря добавке селитры они имеют меньший отрицательный кислородный баланс, чем грануло- гол и алюмотол, и выделяют меньшее количество ядовитых газов.

По запасу энергии занимают промежуточное место между гранулото- лом и алюмоголом.

Характеристика гранулированных водоустойчивых тротилосодержащих ВВ для взрывания на поверхности приведены в табл. 3.5.

При ведении горных работ широко используют дымные (так называемые минные) пороха. Они применяются при добыче штучного камня. Дымные пороха неводоустойчивы, чувствительны к действию огня, способны к взрывному горению, т. е. обладают метательными свойствами.

Бездымные пороха - ВВ, изготовленные из нитратов целлюлозы с различным содержанием азота путём растворения их во взрывчатых и невзрывчатых растворителях. Они характеризуются следующими физическими и взрывчатыми свойствами: плотность 1,5... 1,65 г/см3, насыпная плотность 0,6...0,9 кг/дм3, бризантность 6...24 мм, работоспособность 180...360 см, скорость детонации 3 500...8 000 м/с, температура вспышки 180...200 °С, теплота взрыва 2,9...4,6 МДж/кг.

Таблица 3.5

Характеристика гранулированных водоустойчивых тротилосодержащих ВВ для взрывания на поверхности

ВВ

Гранулотол

Алюмотол

Гранитол-1

Гранитол- 7А

Теплота взрыва, кДж/кг

  • 3 642
  • 4 050

5 266 5510

3 770

4 598

Объём газов, л/кг

750 1 045

  • 675
  • 815

820

800

Работоспособность, см3

290

430

450

380

Бризантность в стальных кольцах в водонаполненном состоянии, мм

32...34

Разрушение

Разрушение

24...26

Критический диаметр, мм

60...80 10...15

  • 70.. .80
  • 25.. .30

40...60

40...50

Скорость детонации, км/с

5,5...6,5

5,5-6,0

5,0...5,5

5,0...5,3

Плотность, г/см3

0,9

0,95

0,9...0,95

0,9...0,95

Кислородный баланс, %

-74

-76,2

—43,4

-52,0

Идеальная работа взрыва, кДж/кг

2 975

4 266

3 080

3 722

Примечание. В числителе определены показатели для ВВ, находящегося в сухом состоянии, в знаменателе - в водонаполненном.

Бездымные пороха способны к взрывному горению и детонации, обладая при детонации как метательными, так и бризантными свойствами.

В зависимости ог технологии приготовления и их свойств бездымные пороха делятся на пироксилиновые и нитроглицериновые.

Пироксилиновые пороха представляют собой группу нитроцеллюлозных бездымных порохов. Они могут применяться для взрывания пород различной крепости.

Нитроглицериновые пороха представляют собой твердую желатинированную массу, полученную в результате пластификации нитроцеллюлозы нитроглицерином или другими нитроэфирами. В зависимости от состава характеризуются следующими физическими и взрывчатыми свойствами: теплота взрыва 2,9...5,0 МДж/кг, работоспособность 180. ..360 см3, бризантность 6...12 мм, скорость детонации 3,5...8 км/с, температура вспышки 180...200 °С, действительная плотность

1,5...1,65 г/см3, насыпная плотность 0,6...0,9 г/см3.

При заряжании пороха электризуются. Искровой разряд способен вызвать вспышку пороховой пыли. Для снижения электризующей способности порохов их смачивают. Предусматривается также отвод статического электричества путем устройства заземлителей.

Оксиликвиты - смесь жидкого кислорода с горючими веществами, являющимися одновременно поглотителями: активированный древесный уголь, торфяной мох, солома, бумажная масса. Жидкий кислород представляет собой подвижную жидкость голубоватого цвета с температурой - 182,5 °С. Оксиликвиты чувствительны к пламени и удару, безотказно детонируют от КД и ДШ, быстро теряют взрывчатые свойства вследствие испарения кислорода. Их обычно изготовляют на месте производства взрывных работ непосредственно перед заряжанием. Скорость детонации колеблется в пределах 2000...5000 м/с, работоспособность - 250...600 м3. Теплота взрыва достигает 8,9 МДж/кг, бризантность 16. ..21 мм.

К числу смсссвых ВВ относятся и предохранительные ВВ (см. табл. 3.1). Предохранительными называются ВВ, содержащие пла- мегасящие добавки или упакованные в предохранительные оболочки.

Для понижения температуры продуктов взрыва в момент их образования и предотвращения возможности вспышки взрывоопасных метановоздушной и пылегазовой смесей вводятся пламегасители. Они могут использоваться также для изготовления предохранительных оболочек.

В результате введения в состав предохранительных ВВ пламегасителей и инертных солей температура взрыва и мощность снижаются. В качестве сенсибилизаторов используют нитроэфиры.

Добавка нитроэфиров особенно важна в предохранительных ВВ, энергия и чувствительность которых ослаблены содержанием инертных пламегасителей. Выпускаемые промышленностью угленит Э-6, угленит 5, серный аммонит, аммонит АП-5ЖВ и другие ВВ содержат инертные соли и жидкие нитрозфиры.

Угленит 5 - маломощное высокопредохранительное ВВ, которое может применяться при взрывании открытыми зарядами породы и угля в шахтах, опасных по газу или пыли. В комбинации с более мощными ВВ можно применять для взрывания шпуров в сухих забоях.

Угленит Э-6 - ВВ повышенной предохранительное™, предназначенное для взрывания по углю в шахтах, опасных по метану или угольной пыли. Мощность его меньше, чем у аммонита ПЖВ-20, поэтому расход больше на 40...60 %. Несмотря на это, угленит Э-6 применяется в угольных шахтах с обильным метановыделением.

Аммонит серный является предохранительным ВВ специального назначения.

Аммонит АП-5ЖВ - порошкообразное ВВ с видимыми крупными частицами соли. Характеризуется достаточно высокими взрывчатыми характеристиками.

К предохранительным ВВ предъявляются следующие требования: температура взрыва не более 2600 °С, детонация устойчивая, кислородный баланс близок к нулю.

Малоплотные взрывчатые составы имеют среднюю плотность до 0,6 г/см3, применяются в подземных условиях при контурном и мягком («щадящем») взрывании, а также на специальных работах. Малая плотность достигается повышенной пористостью составов (джезполиты).

Известны низкоимпульсные пористые ВВ типа взрывной поролон, которые представляют собой высокочувствительные индивидуальные ВВ с частичным заполнением ячеек эластичным поропластом.

Другой разновидностью ВВ являются смеси, в качестве одного из компонентов которых используют гранулированные пенопласты или пенополистирол. Пенопласты могут быть инертными или активными составляющими смеси. В последнем случае равномерность смешивания компонентов достигают «холодным» или «горячим» способами. Остальные компоненты могут быть высоко- или низкочувствительными химическими соединениями.

Плотность смесей и скорость детонации определяются химическим и гранулометрическим составами компонентов.

Контрольные вопросы

  • 1. У каких смесевых ВВ основной частью является аммиачная селитра?
  • 2. Что такое игданиты?
  • 3. Какие водосодержашие ВВ Вы знаете?
  • 4. Какие ВВ называют нитроглицериновыми?
  • 5. Назовите основные виды порохов.
  • 6. За счёт каких компонентов обеспечиваются предохранительные

свойства ВВ?

7. Охарактеризуйте область применения малоплотных ВВ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >