 |
|
ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Взрывные работы
Учебное пособие.
Оглавление
ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА.. 6
Промышленные взрывчатые вещества. 12
1.2. Классификация промышленных взрывчатых веществ. 13
1.3. Индивидуальные химические соединения. 16
1.4. Пороха. 16
1.5. Смесовые взрывчатые вещества. 17
ГЛАВА 2. СРЕДСТВА И СПОСОБЫ ИНИЦИИРОВАНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ.. 27
2.1. Огневое и эдектроогневое взрывание. 27
2.2. Электрическое взрывание. 31
2.3. Взрывание детонирующим шнуром.. 37
2.4. Неэлектрическая система Нонель. 40
2.5. Перечень средств инициирования взрывчатых веществ, допущенных госгортехпадзором России к постоянному применению.. 42
ГЛАВА 3. ВЗРЫВНЫЕ И КОНТРОЛЬНО ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ.. 46
3.1. Взрывные приборы и машинки. 46
3.2. Взрывные и контрольно-измерительные приборы, допущенные Ростехнадзором России к постоянному применению.. 48
МЕТОДЫ И ПАРАМЕТРЫ ПРОВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ. 49
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.. 50
1.1. Классификация зарядов ВВ.. 50
1.3. Метод скважинных зарядов. 56
1.4. Метод котловых зарядов. 62
1.5. Метод малокамерных зарядов. 66
1.6. Метод камерных зарядов. 67
ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ.. 74
3.1. Взрывные работы на карьерах. 74
2.1. Основные понятия. 83
ПРИЛОЖЕНИЯ.. 86
Приложение 1. Классификация грунтов по школе М.М. Протодьяконова*) 86
Приложение 2. Группы совместимости взрывчатых материалов. 86
Приложение 3. Расчетный удельный расход ВВ, кг/м3 грунта. 87
Приложение 4. Расчетные коэффициенты эквивалентных зарядов ВВ по идеальной работе взрыва Квв (эталон-аммонит №6 ЖВ). 88
Приложение 5. Краткое руководство по применению ВМ... 88
Приложение 6. Перечень зарядных комплектов для прострелочных взрывных аппаратов и сейсморазведочных работ. 116
Приложение 8. 117
Литература. 123
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ВВ — взрывчатые вещества
СВ — средства взрывания
ВМ — взрывчатые материалы
КЗВ — короткозамедленное взрывание
ДШ — детонирующий шнур
ОШ — огнепроводный шнур
КД — капсюль-детонатор
ЭД — электродетонатор
ЭДКЗ — электродетонатор короткозамедленного действия
ЭДЗД — электродетонатор замедленного действия
КЗДШ — пиротехническое реле для короткозамедленного взрывания детонирующего шнура
КИШ — коэффициент использования шнура
ЛНС — линия наименьшего сопротивления
СПП — сопротивление по подошве уступа
ЕПБ — Единые правила безопасности при взрывных работах
СНиП — Строительные нормы и правила
Общие понятия
Взрывом называют процесс быстрого физико-химического превращения веществ, при котором выделяется энергия и совершается работа. Взрывы могут быть физические (взрыв котла, болона, газгольдера и т.п.), химические, которые мы и будем рассматривать
и ядерные.
Взрывом ВВ - называется его чрезвычайно быстрое сверхзвуковое химическое превращение, при котором выделяется тепло и большое количество сжатых газов способных производить механическую работу разрушение и перемещение окружающей среды. По характеру и скорости взрывчатого превращения все взрывные процессы можно разделить на горение, взрыв и детонацию. По характеру взрыва различают камуфлетные, откольные, рыхления и выброса.
R
N= ----
W
где: R - радиус воронки.
W – линия найменщего сопротивления
при n < 1 уменшеный врыв; n=1 нормальный взрыв; n> 1 усиленный взрыв.
Взрывание – процесс инценирования зарядов в заданной последовательности и способами, обеспечивающими безопасность и эффективность этих работ.
Детонация – распространение взрыва по заряду ВВ. с постоянной сверхзвуковой скоростью, обусловленное прохождением детонационной волны.
Взрывчатые вещества (ВВ) – химическое соединение или механические смеси, которые под действием внешнего импульса (нагревание, удар) способы взрываться.
Взрыв промышленных ВВ протекает в форме детонаций, которая распространяется со сверх звуковой скоростью по всему ВВ. По действию ВВ можно разделить на бризантные, метательные и пиротехнические.
Детонационная волна – ударная волна сжатая распространяющаяся по заряду со сверх звуковой скоростью обеспечивающая возникновение за передним фронтом быстрой химической реакции В.В. Детонационная волна представляет собой совокупность ударной волны.
Ударная волна – волна сжатая распространяющаяся по среде (воздуху, воде) со сверхзвуковой скоростью, на переднем фронте которой мгновенно скачкообразно изменяется давление, плотность, температура
Шпур – искусственное цилиндрическое углубление в горной породе в бетоне в кирпичной кладке и т.д. диаметром до 75 мм и глубиной до 5 метров.
Скважина – искусственное цилиндрическое углубление диаметром более 75 мм при глубине до 5 метров и любого диаметра при глубине более 5 метров.
Бурение – последовательное разрушение породы буровым инструментом на
забое шнура или скважины удаление и продуктов разрушения на поверхность воздухом или шнеком.
Буровые работы – совокупность техногических операций по установке буровой машины на ось скважины бурение, её на полную глубину подъём бурового става и переезду на точку расположение следующей скважины.
Взрывные работы – совокупность технологических операций по подготовке
И производству взрыва: составление проекта доставка ВМ, заряжание и забойка скважин, шнуров, монтаж взрывной цепи её инценирование.
Забойка- заполнение свободной части заряжаемой полости инертным материалом препятствующий при взрыве, преждевременному вылету из неё продуктов детонаций, и улучшающим за счёт этого эффективность работы взрыва.
Заряд ВВ - определённое количество ВВ, подготовленное к взрыву сведён в него инициатором.
Заряживание – размещение заряда ВВ в зарядной полости. Заряды делятся на наружное и внутреннее размещение ВВ взрываемого объекта.
Капсюль детонатор (КД)- небольшой заряд чувствительных инсценирующих В.В. инсценирующихВ.В.размещенных в металлической или бумажной гильзе.
Электродетонатор (Э.Д) – совокупность капсуля-детонатора с вмонтированном в нем электра воспламенителем.
Электровоспламенитель мостик накаливания из нихрома с подсоединением к нему концевыми проводами и с нанесением на него капельного вспомогательного состава. При пропускании через мостик тока происходит его разогрев и воспламенение капельки, что вызывает взрыв.
Детонирующий шнур (ДШ)- шнур с сердцевиной из мощного чувствительного В.В. предназначенного для инценирования зарядов В.В. непосредственной или с помощью промежуточных детонаторов. Взрывается от (КД) и (ЭД).
Огнепроводный шнур (ОШ)- шнур с пороховой сердцевиной, которая горит с определённой скоростью и предназначен для инценирования КД через требованное время с момента поджигания шнура.
Детонатор- средство для возбуждения детонации в заряде. Средство инценирования это КД, ДШ, патроны, боевики и промежуточные детонаторы.
ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Взрывчатые вещества (ВВ) — это химические соединения или смеси веществ, способные в определенных условиях к крайне быстрому (взрывному) самораспространяющемуся химическому превращению с выделением тепла и образованием газообразных продуктов.
Взрывчатыми могут быть вещества или смеси любого агрегатного состояния. Широкое применение в горном деле получили так называемые конденсированные ВВ, которые характеризуются высокой объемной концентрацией тепловой энергии. В отличие от обычных топлив, требующих для своего горения поступления извне газообразного кислорода, такие ВВ выделяют тепло в результате внутримолекулярных процессов распада или реакций взаимодействия между составными частями смеси, продуктами их разложения или газификации, специфический характер выделения тепловой энергии и преобразования ее в кинетическую энергию продуктов взрыва и энергию ударной волны определяет основную область применения ВВ как средства дробления и разрушения твердых сред и сооружений и перемещения раздробленной массы.
В зависимости от характера внешнего воздействия химическое разрушение ВВ происходит: при нагреве ниже температуры самовоспламенения (вспышки) — сравнительно медленное термическое разложение; при поджигании — горение с перемещением зоны реакции (пламени) по веществу с постоянной скоростью порядка 0,1 — 10 см/с; при ударно-волновом воздействии — детонация взрывчатых веществ.
Классификация ВВ.Имеется несколько признаков классификации ВВ: по основным формам превращения, назначению и химическому составу. В зависимости от характера превращения в условиях эксплуатации ВВ подразделяют на метательные (или пороха) и бризантные. Первые используют в режиме горения, например, в огнестрельном оружии и ракетных двигателях, вторые — в режиме детонации, например, в боеприпасах и на взрывных работах. Бризантные ВВ, применяемые в промышленности, называются промышленными взрывчатыми веществами. Обычно к собственно взрывчатым относят только бризантные ВВ. В химическом отношении перечисленные классы могут комплектоваться одними и теми же соединениями и веществами, но по разному обработанными или взятыми при смешении в разном соотношении.
По восприимчивости к внешним воздействиям ВВ подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят ВВ, способные взрываться в небольшой массе при поджигании (быстрый переход горения в детонацию). Они также значительно более чувствительны к механическим воздействиям, чем вторичные. Детонацию вторичных ВВ легче вызвать (инициировать) ударно-волновым воздействием, причем давление в инициирующей ударной волне должно быть порядка нескольких тысяч или десятков тысяч мПа. Практически это осуществляют с помощью небольших масс первичных ВВ, помещенных в капсюль-детонатор, детонация в которых возбуждается от луча огня и контактно передается вторичному ВВ. Поэтому первичные ВВ называют также инициирующими. Другие виды внешнего воздействия (поджигание, искра, удар, трение) лишь в особых и труднорегулируемых условиях приводят к детонации вторичных ВВ. По этой причине широкое и целенаправленное использование бризантных ВВ в режиме детонации в гражданской и военной взрывной технике было начато лишь после изобретения капсюля-детонатора как средства инициирования детонации во вторичных ВВ.
По химическому составу ВВ подразделяют на индивидуальные соединения и взрывчатые смеси. В первых химических превращениях при взрыве происходят в форме реакции мономолекулярного распада. Конечные продукты — устойчивые газообразные соединения, такие как азот, окись и двуокись углерода, пары воды.
Во взрывчатых смесях процесс превращения состоит из двух стадий: распада или газификации компонентов смеси и взаимодействия продуктов распада (газификации) между собой или с частицами неразлагающихся (например, металлов). Наиболее распространенные вторичные индивидуальные ВВ относятся к азотсодержащим ароматическим, алифатическим и гетероциклическим органическими соединениям, в том числе нитросоединениям (тротил, тетрил, нитрометан), нитроаминам (гексоген, октоген), нитроэфирам (нитроглицерин, нитрогликоли, нитроклетчатка, тэн). Из неорганических соединений слабыми взрывчатыми свойствами обладает аммиачная селитра.
В смеси обоих типов, кроме указанных компонентов, в зависимости от назначения ВВ могут вводится и другие вещества для придания ВВ каких-либо эксплуатационных свойств, например сенсибилизаторы, повышающие восприимчивость к средствам инициирования, или, напротив, флегматизаторы, снижающие чувствительность к внешним воздействиям; гидрофобные добавки — для придания ВВ водостойкости; пластификаторы, соли-пламегасители — для придания предохранительных свойств.
Основные эксплуатационные характеристики ВВ (детонационные и энергетические характеристики и физико-химические свойства ВВ) зависят от рецептурного состава ВВ и технологии изготовления.
Детонационные характеристики ВВ включают детонационную способность и восприимчивость к детонационному импульсу. От них зависят безотказность и надежность взрывания. Для каждого ВВ при данной плотности имеется такой критический диаметр заряда, при котором детонация устойчиво распространяется по всей длине заряда. Мерой восприимчивости ВВ к детонационному импульсу служат критическое давление инициирующей волны и время его действия, т.е. величина минимально инициирующего импульса. Ее часто выражают в единицах массы какого-либо инициирующего ВВ или вторичного ВВ с известными параметрами детонации. Детонация возбуждается не только при контактном подрыве инициирующего заряда. Она может передаваться и через инертные среды. Это имеет большое значение для шпуровых зарядов, состоящих из нескольких патронов, между которыми возникают перемычки из инертных материалов. Поэтому для натренированных ВВ проверяется показатель передачи детонации на расстояние через различные среды (обычно через воздух).
Многообразие взрывчатых смесей может быть сведено к двум основным типам: состоящие из окислителей и горючих, и смеси, в которых сочетание компонентов определяет эксплуатационными или технологическими качества смеси. Смеси окислитель-горючее рассчитаны на то, что значительная часть тепловой энергии выделяется при взрыве в результате вторичных реакций окисления. В качестве компонентов этих смесей могут быть как взрывчатые, так и невзрывчатые соединения. Окислители, как правило, при разложении выделяют свободный кислород, который необходим для окисления (с выделением тепла) горючих веществ или продуктов их разложения (газофикации). В некоторых смесях (например, содержащих в качестве горючего металлические порошки) в качестве окислителей могут быть также использованы вещества, выделяющие не кислород, а кислородосодержащие соединения (пары воды, углекислый газ). Эти газы реагируют с металлами с выделением тепла. Пример такой смеси — алюмотол. В качестве горючих применяют различного рода природные и синтетические органические вещества, которые при взрыве выделяют продукты неполного окисления (окись углерода) или горючие газы (водород, метан) и твердые вещества (сажу). Наиболее распространенным видом бризантных взрывчатых смесей первого типа являются ВВ, содержащие в качестве окислителя нитрат аммония. В зависимости от вида горючего они, в свою очередь, подразделяются на аммониты, аммоголы и аммоналы. Менее распространены хлоратные и перхлоратные ВВ, в состав которых в качестве окислителей входят хлорат калия и перхлорат аммония, оксиликвиты — смеси жидкого кислорода с пористым органическим поглотителем, смеси на основе других жидких окислителей. К взрывчатым смесям второго тина относятся смеси индивидуальных ВВ, например динамиты; смеси тротила с гексогеном или тэном (пентолит), наиболее пригодные для изготовления шашек-детонаторов.
Энергетические характеристики ВВ.Способность ВВ при взрыве производить механическую работу определяется запасом энергии, высвобождаемой в виде тепла при взрывчатом превращении. Численно эта величина равна разности между теплотой образования (энтальпией) самого ВВ. Поэтому коэффициент преобразования тепловой энергии в работу у металлосодержащих и предохранительных ВВ, образующих при взрыве твердые продукты (окислы металлов, соли-пламегасители) с высокой теплоемкостью, ниже, чему ВВ, образующих только газообразные продукты.
Изменение свойств ВВ может происходить в результате физико-химических процессов, влияния температуры, влажности, под воздействием нестойких примесей в составе ВВ. В зависимости от вида укупорки устанавливают гарантийный срок хранения или использования ВВ,
в течение которого нормированные показатели ВВ либо не должны изменяться, либо их изменение происходит в пределах установленного допуска.
Основной показатель безопасности в обращении с ВВ — их чувствительности к механическим и тепловым воздействиям. Она обычно оценивается экспериментально и в лабораторных условиях по специальным методикам. В связи с массовым внедрением механизированных способов перемещения больших масс сыпучих ВВ к ним предъявляются требованиям минимальной электризации и низкой чувствительности к разряду статического электричества.