1.5. СМЕСЕ1ЫЕ ВРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Взрывные смеси ранее изготовлялись, главным образом, на основе аммиачной селитры с различными добавлениями горючих материалов и индивидуальных ЗВ. Такие смеси безопасны и удобны при проведении ззрывных работ и могут хмаскироваться под хозяйственные и технические продукты.

Таблица 1.8. Группы совместимости взрывчатых материалов ~:j/rma

-ОВМСС-

тимости Наименование веществ и изделий В Изделия, содержащие инициирующие ВВ С Метательные ВВ и другие дефлагирующие ВВ или изделия, их содержащие D Детонирующие ВВ, дымный порох и изделия, содержащие детонирующие ВВ без средств инициирования и метательных зарядов F Изделия, содержащие детонирующие ВВ, средства инициирования и метательные заряды (кроме содержащих легковоспламеняющуюся или гиперголическую жидкость) или без метательного заряда G Пиротехнические вещества или изделия, содержащие пиротехнические вещества, а также изделия, содержащие как взрывчатые вещества, так и осветительные, зажигательные, слезоточивые или дымообразующие вещества (кроме водоактивных изделий или изделий содержащих белый фосфор, фосфиды, легковоспламеняющиеся жидкости или гели) - Взрывное дело

Аммиачная селитра - NI4N8,

Это вещество упоминается еще Иоганном Глаубе- ром в XVII в. Первый патент на ВВ типа аммиачная селитра — жидкое топливо — был получен норвежскими инженерами и выкуплен А. Нобелем.

В настоящее время аммиачная селитра — сравнительно недорогое удобрение. Она обладает малой температурой взрыва— 1500— 1700 °К (у динамита температура— 4000 °К). Это делает работу с аммиачной селитрой менее опасной в шахтовых и закрытых помещениях.

Аммиачную селитру можно применить как самостоятельное ВВ, однако очень ограниченно, т. к. в чистом виде она обладает низкой детонационной способностью и чувствительностью к первоначальному импульсу, малой удельной энергией взрыва.

Аммиачно-селитровые ВВ безопасны в обращении, поддаются различным видам технологической обработки, имеют сравнительно низкую стоимость. Сама по себе аммиачная селитра безопасна, но при определенных обстоятельствах может быть причиной бедствия.

В 1921 г. в Германии взрыв, с помощью которого дробилась отсыревшая и слежавшаяся селитра на химическом заводе в Оппау, уничтожил более 500 человек; глубина воронки составила 20 мг а площадь — 16 тыс. м2.

В результате пожаров аналогичные взрывы произошли в Техас-Сити в Америке и Бресте во Франции. Одной из причин увеличения мощности взрывов было то, что аммиачная селитра была покрыта воском для предохранения от высыхания. В данном случае воск стал сенсибилизатором — веществом, улучшающим характеристику ВВ.

В 1885 г. на основе аммиачной селитры француз П.А, Фавье создал первые мощные ВВ, входящие в настоящее время в группу «аммоналы».

В 1889 г. немецкий химик, сотрудник прусского военного ведомства Ленц впервые синтезировал гек- соген (точное название — циклотриметилентринигра- мин), запатентованный как сильнейший яд. Его концентрация 0,001 мг на литр поражает нервную систему и головной мозг.

Взрывчатые свойства гексогена исследовал Герц в 1920 г. В настоящее время он занимает одно из первых мест среди ВВ и применяется в качестве сенсибилизатора в ВВ, пластичных ВВ, патронах-боевиках, детонирующих шнурах.

В 1894 г. профессор С.П. Вуколов получил ТЭН- пентаэритриттетранитрал— мощнейшее ВВ с очень высокой чувствительностью. ТЭН токсичен, им заправляют небольшие, но мощные снаряды диверсионного назначения. Для снижения взрывоопасное™ его смешивают с воском и парафином.

Чистый флегматизированный ТЭН применяется в детонирующих шнурах, патронах-боевиках, эластичных ВВ.

В настоящее время в нашей стране применяются следующие аммиачно-селитренные ВВ.

Аммониты — самые распространенные аммиачно-селитренные ВВ, порошкообразные смеси аммиачной селитры с тротилом (реже с гексогеном, ди- нитронафталинохм) и горючими невзрывчатыми компонентами.

Соотношение компонентов взрывчатой смеси подбирается с таким расчетом, чтобы кислородный баланс аммонитов был близок к нулевому. Поэтому аммониты применяются как при открытых, так и при подземных горных работах.

Аммониты делятся на обычные и предохранительные. Последние содержат пламегасители — хлориды щелочных металлов и имеют индекс АП.

С целью повышения способности аммонитов сохранять взрывчатые свойства при погружении в воду, используют водоустойчивую селитру марок ЖВ и ЖВФ Аммониты не теряют своих взрывчатых свойств в течение нескольких часов, хотя плохо потопляются. Водоустойчивые аммониты имеют индекс

жв 35

Наиболее распространенное ВВ этой группы — аммонит 6ЖВ — используют в качестве эталона при сравнительной оценке взрывчатых веществ.

Аммониты чувствительны к капсюлю-детонатору и характеризуются достаточно высокими взрывчатыми свойствами. По работоспособности они превосходят тротил.

Аммониты выпускаются в бумажных патронах диаметром от 28 до 90 мм и массой от 150 г до 3 кг. Аммонит 6ЖВ изготовляется также в виде порошка, упакованного в бумажные мешки или полиэтиленовые мягкие рукава (оболочки) диаметром 90 мм и в полужестких оболочках диаметром 175 и 225 мм для заряжания обводненных скважин.

Аммоналы — смеси порошкообразной аммиачной селитры и тротила с металлической горючей добавкой — алюминиевой пудрой. Аммоналы в гранулированном состоянии называются граммоналами.

- Аммоналы по свойствам близки к аммонитам и применяются на подземных работах. Выпускаются россыпью и в патронах диаметром от 32 до 120 мм.

Акватолы — водосодержащие суспензионные ВВ текучей консистенции; твердой фазой является грам- монит или граммонал, а жидкой — насыщенный загущенный раствор аммиачной селитры.

Акватолы применяют на открытых горных работах; они не допускаются к применению в подземных условиях, так как выделяют при взрыве большое количество ядовитых газов из-за отрицательного кислородного баланса.

Ранее эти составы были известны под названием иффзанитов. Наибольшее распространение получил акватол Т-20, содержащий около 20% гранулотола и такое же количество воды в ЖИДКОРІ фазе.

Он предназначен для сухих и обводненных скважин. Имеется несколько модификаций этого ВВ.

Акванал и акванит — водосодержащие, горячелью- щиеся ВВ, отвердевающие при остывании в скважинах. Акванит содержит алюминиевый (или силикоалю- миний) порошок и представляет собой смесь металлы- зованной сухой фазы с насыщенным водным раствором аммиачной селитры.

Акванал предназначен для применения на земной поверхности.

Акванит, состоящий из смеси аммиачной селитры, алюминиевого порошка и водорастворимого загустителя, изготавливается по эмульсионной технологии и выпускается в виде гранул.

Граммониты — смеси гранулированной аммиачной селитры и тротила. Самое широкое применение нашел граммонит 79/21 — механическая смесь гранулированной аммиачной селитры с чешуйчатым тротилом. По детонационной способности граммонит 79/21 превосходит гранулированные ВВ простейшего состава, но уступает порошкообразным аммонитам.

Граммонит 79/21 применяют на открытых и подземных горных работах. Он сохраняет детонационную способность при содержании воды 20%, а при содержании воды около 10% его взрывное действие даже несколько выше, чем в сухом состоянии, благодаря повышению плотности заряда.

При подземных работах влажность ВВ не должна быть более 5%. Граммониты выпускают россыпью в бумажных и полиэтиленовых мешках.

Детониты — порошкообразные ВВ (с увеличенным содержанием нитроэфиров приближаются к пластичным) — относятся к непредохранительным ВВ; состоят из аммиачной селитры, тротила, 5 — 10% алюминиевой пудры и б — 15% нитроэфира. Патроны детонита имеют плотность 1,15— 1,20 г/см3, что обеспечивает при взрыве высокое качество 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 детонитов (например, детонита М), несмотря на их сравнительно высокую стоимость, весьма эффективно и экономически выгодно при взрываний крепких пород.

Динамоны — смеси аммиачной селитры с невзрывчатыми жидкими или твердыми горючими добавками (соляровое масло, древесная мука, сажа, алюминиевая пудра и т. д.) — в гранулированном состоянии называются гранулитами. К динамонам по принципу построения рецептуры относят игданиты — простейшие ВВ, изготовляемые непосредственно на местах работы и состоящие из гранулированной (или чешуйчатой) аммиачной селитры, пропитанной небольшим количеством жидкого горючего (солярового масла или дизельного топлива). Жидкое горючее тонкой пленкой покрывает гранулы аммиачной селитры, что повышает чувствительность и мощность ВВ. При определенных соотношениях аммиачной селитры и дизельного топлива можно получить игданит с нулевым кислородным балансом. Приготавливают игданит, заливая соляровое масло в мешки с аммиачной селитрой или смешивая селитру с жидкой добавкой в процессе засыпки в скважины, а также с помощью специального зарядного агрегата. Игданиты самые дешевые из всех ВВ, применяемых в горной промышленности, и пригодны для механизированного заряжания. Взрывчатые свойства игданитов уступают свойствам аммонитов.

Широкое применение в сухих и слабо обводненных забоях на открытых и подземных горных работах в шахтах и рудниках, не опасных по взрыву газа и пыли, нашли простейшие ВВ — гранулиты АК, АС. Они практически не слеживаются, сыпучи, хорошо транспортируются по трубам. Как и игданиты, характеризуются малой чувствительностью к механическим воздействиям. Простейшие гранулированные ВВ получили применение во многих странах.

Карбатолы — горячельющиеся ВВ, густые, текучие при температуре выше 50°С суспензии, отвердевающие при остывании в скважине; характеризуются высокой плотностью, в их состав вводится 3 — 5% воды для образования раствора. Применяются карбатолы марок ГЛ-15Т и ФТ-10. Они могут находиться в скважинах с непроточной водой продолжительное время (до 30 суток). Карбатолы практически не чувствительны к механическим воздействиям. Изготавливаются на месте применения из раздельных компонентов.

В 60-х гг. XX в. за рубежом появился новый тип водосодержащих ВВ, основанный на эмульсиях типа «вода в масле». 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, дисперсируют и эмульсируют добавкой небольшого количества эмульгатора в жидком нефтепродукте так, чтобы каждая сферическая микрокапелька раствора была покрыта тонкой его пленкой, предохраняющей от контакта с водой при заряжании в обводненных скважинах. Охлажденный ВВ сохраняет пластичность при отрицательных температурах, если при изготовлении 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/смЗ и теплоту взрыва 2930 - 3350 кДЖ/кг. При необходимости повысить теплоту взрыва вводят соответствующее количество алюминиевого порошка. Эмульсионные водосодержащие ВВ дешевле суспензионных, и в настоящее время им уделяют много внимания.

К эмульсионным ВВ, допущенным к применению на открытых работах, принадлежат порэмиты.

Порэмит — эмульсионное ВВ, изготовляемое на стационарных пунктах; состоит из эмульсии, газогене- рирующей добавки, водного раствора нитрата. В состав эмульсии входят селитра аммиачная, селитра натриевая, нефтепродукты и вода.

Особую группу смесовых ВВ, изготавливаемые из порохов. занимают ВВ, получаемые из конверси руемых материалов. Одним из таких ВВ является гранипор.

Гранипор — водонасыщенное ВВ — обмасленная механическая смесь пироксилиновых зернистых порохов и отрезков трубчатых артиллерийских поро хов.

В табл. 9 перечислен ряд ВВ, рекомендуемых для взрывных работ на земной поверхности.

Таблица 1.9. Рекомендуемые ВВ для работ на земной поверхности УСЛОВИЯ размешения І Коэффициент

ВВ J крепости по шкале проф.

І М.М Протодьяконова. f Заводского ИІІ отовления Изгото&іяются на месте применения Сухие скважины, шурфы, траншеи <12 Гранулит М Гранулит С-6М Гранулит АС-4 Гранулит АС-4В Граммонит 79'21 Игданит >12 Аммонит 6 ЖВ Граммонит 50/50 Граммонит 30/70 Акзанал АР 3- 8 Н Карбатол ГЛ 10В.ГЛ 15 Т Карбатол ГЛ-10 Акватол Т-2(). Т-20 М Сухие шнуры <12 Гранулит М Гранулит АС-4 Гранулит AC-4B Игданит >12 Аммонал М-10 Аммонит 6 ЖВ Гранулит AC- д В Детонит М Аммонал скальный №3 Обводненные скважины, шурфы, траншеи <12 Гранулотол Аммонит 6 ЖВ в полиэтиленовых патронах, мешках Акватол Т-20 (ифзанит Т-20) >12 Гранугол Карбатол 10 В Граммонит 30/70 Граммонит 50/50 Алюматол Аммонал скальный J\O3 Карбатол ГЛ 15 Т Акватол Т-20 Акванал АР 3- 5 Н

В таблице 1.10. даны характеристики ВВ, рекомендуемых для взрывных работ на земной поверх ности.

Таблица 1.10. Характеристики некоторых ВВ, допущенных Госгортехнадзором России к постоянному применению Н^име Кислороі- Теплота Идеал работа Объем газов Плотность ВВ, Критический Скорость нование ныи баланс. взрыва. взрыва, взрыва. Т/кг г см' диаметр откр летонации. ВВ 'ІГ ккал'кг клал, кг заряда мм Акванал 0.2-2,3 1130-1215 880-947 852-870 1.4-1,45 225-230 3,8-4,6 (ипконнт А-10) Акванал -2.7 1254 860 0.9-0.92 80-90 2.5-3,5 АГЗ-84 Акватол . нфіанит) Т-20 4.6 840 708 93'' 1.25-1 3 1,40- 120-150 100- 4,0-4,5 Т-60 -0,4 926 770 920 1,45 1,45-1 50 120 90-100 5,0-5.5 Г $0 0 943 790 913 5.2-5,5 Алюмотот -76,2 1260 1020 815 0.95 70-80 (25-30) 5,5-6.0 Аммонал -0,78 1360 1060 810 1 0-1.1 8-Ю 4,0-4.5 скальный ЛЗ Аммонит -0,53 1030 850 893 1 0-1.2 10-13 3,6-4,8 6 жв I раммо- миты 30А70 50/50 -45.9 -27,2 950 880-900 820 877 800 810 0.85-0,9 0,85-0.9 40-60 40-50 3,8-4.5 3 8-4,5 І^ранн- порь/ | ЫЫ -50 800-900 800-900 0,8-0 85 (1,2-1,25) 100-120 3,4-3,6 (3,3-3,5) БП-3 -50 800-900 800-900 0,85-0,9 (1,25-1.3) 100-120 3,7-3,9 (5,9-6,2) ФМ 42-45 790-870 860-890 0,85-0,9 і (1,25-1,3) 80-220 (50-160) 4,5-5,0

(5,5-6,3) Грану- литы. АС-4, +0,41 1080 870 907 0,8-0,85 70-100 2,6-3,2 АС-4В; АС-8, +0,34 1242 955 847 0,87-0,92 70-100 3,0-3,6 АС-8В; (-4,9) АС-М -2,0 1266 860 0,85 30 1,9-2,6 в прочной оботочке Гра*гу- -74,0 825 710 1045 0,95-1,0 5-10 5,5-6,5 лотол в прочной обо ючке Дибазит -30 800-900 850-900 0,85-0,95 (1,23-1,35) 100-200 (Н 1>20) 2,8-3,5 (5,8-6.0) Игданит -1.65, +0,12 900-925 755-765 980-990 0,8-0,9 160-200 2,8-4.3 Карба- толы. ГЛ-10В -21,7 1300 1070 780 1,57-1,64 200 4,5-5.1 1 Л-15 Т -10 704 600 946 1,55-1,6 150 4,5-4,8 Тротил V -74 870-970 0,75-0,8 60-80 4,0-4,6 (5.0-5,5)

Примечание: В скобках даны характеристики ВВ з водонаполненном состоянии.

Простейшие ВВ изготовляются непосредственно на месте применения на основе гранулированной селитры с жидкими или легкоплавкими нефтепродуктами. Их обычно обозначают АС-ДТ (аммиачная селитра — дизельное топливо). Смеси АС-ДТ безопаснее в обращении из-за низкой чувствительности к механическим воздействиям. Технология изготовления — перемешивание. Недостаток смесей АС-ДТ — плохая водоустойчивость: при 5%-ном содержании влаги они теряют детонационную способность. Для увеличения влагоустойчи- вости часть дизельного топлива заменяют на угольный, алюминиевый порошок или пудру. Для возбуждения устойчивой детонации необходимы боевики со скоростью детонации 5 км/с.

Аммиачная селитра, сенсибилизированная парафином 6% или нефтяным маслом, в настоящее время является самым дешевым источником энергии взрыва.

В 50-х гг. XX в. в СССР было налажено производство гранулированной селитры с добавлением примесей, предотвращающих слеживаемость и обеспечивающих хорошую сыпучесть.

Смешивание гранулированной аммиачной селитры с солярным маслом и дизельным топливом повышало жизнестойкость ВВ и увеличивало степень безопасности применения.

Баллистический механизм детонации крупнодисперсных взрывчатых смесей изучил академик Ю.Б. Харитонов. М.А. Садовский и А.Ф. Беляев рассчитали зависимость формы работы взрыва от взрывчатых характеристик, что послужило научной основой для перехода от порошкообразных к крупнодисперсным ВВ.

Новые составы простейших в изготовлении ВВ •были разработаны академиком Н.В. Мельниковым в Институте горного дела. Созданные им смеси средне- плотной аммиачной селитры с топливными добавками обладают многими технологическими и взрывными достоинствами. Ими в отличие от патронированных ВВ можно осуществлять зарядку шпура без зазоров.

Технологически флегманирующая смесь имеет минимальную чувствительность к механическим и тепловым воздействиям. При распределении тепловой добавки по поверхности гранул детонация начинается на их поверхности и распространяется к центру. При этом увеличивается ширина зоны химической реакции на фронте детонации, уменьшается потеря энергии.

Новые вещества получили название «игданиты». Они намного безопасней динамита, но намного опасней современных водонаполненньїх ВВ (ВВВ).

ВВВ изготавливают путем насыщения водными растворами окислителей аммиачной или натриевой селитры, перхлората натрия или подобных смесей. Технологический процесс предусматривает введение горючих твердых добавок, желатинизаторов и сенсибилизаторов. ВВВ в настоящее время наиболее безопасны в эксплуатации, перемещении и хранении, так как вода оказывает сильное флегматизирующее воздействие и делает Pix нечувствительными к механическим и тепловым воздействиям. Они водоустойчивы и могут иметь реологию от резиноподобной до свободнолью- щейся.

Сенсибилизирующие добавки позволяют повысить устойчивость ВВВ к механическим и тепловым воздействиям. Первые промышленные ВВВ были сенсибилизированы тротилом. Детонационная способность была небольшая и требовала мощного импульса.

Фирма «Айреко Кемикл» (США) в 1963 г, выпустила ВВВ на базе пластинчатой алюминиевой пудры. Принципиально новой была технология покрытия пластинок алюминия гидрофобной пленкой, на которой абсорбировались пузырьки воздуха. Первичный импульс производил адиабатическое сжатие, ведущее к разогреву, и инициировал химическую реакцию. Алюминий значительно повышал энергию взрыва.

Дальнейшим шагом в улучшении ВВВ стало применение нитрата метиламина, растворимого в воде и многих органических растворителях.

Работы по его применению велись фирмой Дюпон де Немур, которая с начала 80-х гг. выпускала более 20 различных по рецептуре и мощности ВВ. Использование нитрата метиламина увеличило детонационную способность и расширило эксплутационные характеристики ВВВ. Выпуск таких ВВВ (под названием «То- вексы») начат в 1969 г. Аналогичные составы выпускаются в Швеции, Франции, Канаде и Индии.

Водосодержащие взрывчатые смеси в своем совершенствовании прошли три стадии развития: ?

простейшие смеси с взрывным сенсибилизатором: ?

простейшие смеси без взрывного сенсибилизатора; ?

простейшие смеси на основе эмульсии воды в масле с сохранением аммиачной селитры в твердых и жидких фазах. В настоящее время они обеспечивают наибольшую безопасность взрывных работ и объемную концентрацию энергии.

1.6 СРЕДСТВА ИНИЦИИРОВАНИЯ

Пороха и ВВ — единственный источник энергии в подавляющем большинстве метательных средств поражения.

Промышленные ВВ — высококонцентрированные химические источники энергии. Один кг средней мощности высвобождает при взрыве энергию (за 10 —5 с) порядка 4000 кДж. По чувствительности к различным видам воздействия ВВ подразделяются на инициирующие, бризантные и метательные.

Инициирующие ВВ подразделяются на первичные и вторичные К первичным относятся гремучая ртуть (Hg2Ne), азид свинца (PbNgj, азид серебра (AgN3)r смесь азида свинца и тринитрорезорцината свинца (ТНРС). Это наиболее используемые ВВ в настоящее время. В связи с повышенной чувствительностью первичные инициирующие ВВ запрессовываются в тонкостенную металлическую оболочку или капсулы различных названий и модификаций.

Вторичные инициирующие ВВ — более мощные, но менее чувствительные к механическим и тепловым воздействиям, — используются для возбуждения устойчивой детонации у бризантных ВВ, к которым относятся гексоген, тетрил, тэн.

Предельный инициирующий заряд азида свинца — 0,1 г; гремучей ртути — 0,38 г. Критический диаметр порошкообразного тротила 8—10 мм.

Интересно рассмотреть возможность использования электрических разрядов для подрыва ВВ. Получены положительные и стабильные результаты на бинарных и водонаполненных составах (смеси аммиачной селитры с дизельным топливохм или солярным маслом с металлическими добавкахми алкжиния, железа или кремния, смеси аммиачной селитры и алюминиевой пудры, смеси аммиачной селитры марки ЖВК с тротилом).

Однако более интересным и перспективным представляется использование для инициирования взрывов составов, не подпадающих под класс ВВ и не вызывающих подозрения при их изготовлении.

Один из классических примеров — стехиометри- ческая смесь: аммиачная селитра — карбид — вода. Обычные материалы, такие как нитрат аммония, жидкая азотная кислота, являются взрывоопасными и могут быть использованы для инициирования или проведения взрыва.

<< | >>
Источник: Матвейчук В.В.. Взрывное дело (Внимание, взрыв): Учебно-практическое пособие. — М.: Академический Проект. —512 с.. 2005

Еще по теме 1.5. СМЕСЕ1ЫЕ ВРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА:

  1. 1.3.2 Горькие, дубильные, красящие вещества, витамины, минеральныеи другие вещества пряно-ароматического сырья
  2. Органическое вещество
  3. 2.1. Зажигательные вещества
  4. И. П. Рябкин КПМ —ВЕЩЕСТВО УМЕЛОЕ
  5. М. С. Померанц ПОЧТИ ИДЕАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО
  6. 3.9.1.0жоги химическими веществами
  7. Часть 1. Описание взрывчатых веществ
  8. Поступление веществ в города.
  9. Круговорот вещества пород
  10. ГЛАВА 12 Аварии с выбросом радиоактивных веществ
  11. Глава 26 ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА И ЗАЩИТА ОТ НИХ