КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕОРИИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

При подземной добыче углей, серы, сульфидных руд. калийных солен, озокерита, нефти шахтным способом и других полезных ископаемых в рудничную атмосферу выделяются горючие газы и пыль, которые в определенной концентрации с воздухом образуют смеси, легко воспламеняющиеся и детонирующие о г воздействия внешнего импульса. В шахтах с такими условиями допускают особый тип В В — предо х р а н и т е л ь н ы е и одновременно осуществляют мероприятия, направленные на безопасность взрывных работ.

Источники и механизм взрыва рудничных газов и пылей. Механизм газовых и пылевоздушных взрывов основан на самоускоряющихся экзотермических реакциях горения горючих газов и пылен с кислородом воздуха, вызванных поджиганием тем пли иным внешним источником. В практических условиях ведения взрывных работ в шахтах возможны различные источники и механизмы воспламенения газов и пылен: раскаленные газообразные и твердые продукты взрыва, дефлагрирующие частицы ВВ и ударные волны, длительное воздействие пламени загоревшихся остатков несдетонированны: патронов и др.

Согласно теории антигризутности Малляра и Ле-Шателье, воспламенение метана и других горючих шахтных газов с дальнейшим развитием процесса во взрыв может произойти в результате их нагревания до некоторой критической температуры при непосредствен' ном воздействии пламени раскаленных газообразных продуктов взрыва или же в результате адиабатического сжатия воздушными ударными волнами, распространяющимися от места взрыва по горным выработкам во время ведения взрывных работ. Газовоздушные смеси воспламеняются с некоторым индукционным периодом задержки, продолжительность которого зависит от температуры. Если температура продуктов взрыва заряда достаточна, то время задержки воспламенения может оказаться меньше времени, необходимого для развития процесса детонации смеси.

Согласно этой теории, ВВ являются тем более безопасными, чем ниже их температура взрыва и чем меньше продолжительность пламени, образующегося при взрыве. Отсюда следует, что надо создавать ВВ с низкой температурой взрыва. Упомянутые исследователи считали, что максимальная температура взрыва ВВ, безопасного для применения в угольных шахтах в присутствии метана, должна быть не выше 2100° С. По величине температуры взрыва оценивали степень антигризутности предохранительных ВВ. В дальнейшем было доказано, что теплота и температура взрыва являются необходимыми, но недостаточными условиями для полной характеристики предохранительных свойств ВВ. Температура и продолжительность пламени взрыва зависят не только о г термохимических характеристик ВВ, но и от величины одновременно взрываемого заряда.

Согласно теории Одибера, разогрев и воспламенение метано-воз душных смесей происходит в результате смешения раскаленных продуктов взрыва с рудничной атмосферой путем прорыва отдельных струй и диффузии газов. В отдельных очагах такой смеси могут образоваться взрывоопасные концентрации метана с воздухом и, если температура в них окажется выше температуры вспышки, то произойдет воспламенение. Одпбер указывал, что присутствующие в таких случаях в продуктах взрыва окись углерода и свободный кислород снижают концентрационные пределы воспламенения метана. Степень антигризутности ВВ оценивалась по удельному содержанию тепла 15 продуктах взрыва с учетом их состава.

По изложенной теории безопасность ВВ зависит от количества тепла, приходящегося на единицу объема газообразных продуктов взрыва, от кислородного баланса и не зависит от величины заряда. Отсюда возникла необходимость при разработке ВВ понижать по возможности теплоту их взрыва, например, введением теплопоглощающих пламегасителей, хорошо балансировать по кислороду рецептуру и обеспечивать полноту детонации зарядов.

К. К. Андреев и A. П. Гольбиндер дополнили эту теорию влиянием других валентно ненасыщенных соединений в составе продуктов взрыва (окислы азота, свободные радикалы и т. д.) па воспламенение метана.

Согласно Бейлингу, метано-воздушные смеси могут воспламеняться от твердых горящих частиц, разбрасываемых при неполном взрыве зарядов, включая и металлические частицы оболочки капсюля-детонатора. Поэтому для предотвращения воспламенения такими частицами предлагалось применять предохранительные ВВ с хорошей детонационной способностью шпуровые их заряды взрывать только с внутренней забойкой.

Основные положения теории Малляра и Ле-Шателье были развиты в 40—50-х годах Л. В. Дубновым, исходя из современных представлений кинетики и механизма ингибировання цепных реакций окисления метана и других рудничных горючих газов и пыли. Он показал, что реакции окисления кислородом воздуха метана, водорода и других горючих углеводородов, содержащихся в шахтной атмосфере или образующихся при газификации угольной пыли, носят цепной характер и что торможение их до полного прекращения может быть осуществлено с помощью отрицательных катализаторов (ингибиторов), способных обрывать реакционные цепи.

Нагревание газовоздушных и пылевоздушных смесей до температуры воспламенения и взрыва возможно под влиянием раскаленных газообразных продуктов детонации (с учетом возможного каталитического их действия) и горящих твердых частиц, пламени взрыва или горения несдетонировавших патронов в шпуре, выгорания открытых зарядов, воздушных ударных золи. В зависимости от характеристик ВВ И условий взрывания каждый из названных факторов может способствовать возникновению самоускоряющейся реакции окисления горючих газов кислородом воздуха, которая может закончиться локальной вспышкой или перейти во взрыв. Взрыв возможен, если время контакта горючей среды с поджигающим агентом больше времени индукции вспышки взрывоспособной смеси, с учетом температуры нагрева и возможного ингибируюшего или катализирующего действия продуктов взрыва ВВ. Формы и условия передачи энергии ВВ газообразной среде могут быть разнообразными. Чаще воспламенение вызывается совокупным воздействием названных факторов.

Ф. М. Галаджий с сотрудниками установили, что предохранительные свойства одного и того же ВВ зависят от условий взрывания. Если взрывается открытый или свободноподвешенный заряд в метано-воздушной среде, то продукты взрыва, температура которых выше температуры воспламенения метана, вступают в непосредственный контакт с этой средой и вызывают вспышку ее или взрыв. Вероятность такого явления зависит от температуры продуктов взрыва или от удельной энергии воздушной ударной волны. В данных условиях взрывания ингибирующее действие пламегасителя имеет второстепенное значение. Если масса взрываемого заряда меньше некоторой предельной, то воспламенение газа ударной волной маловероятно. При взрывании же заряда в окружении угля газообразные-. продукты, совершившие работу его разрушения, вступают в контакт с метаном в охлажденном состоянии и имеют меньшую воспламеняющую способность. Здесь важное значение имеют состав продуктов взрыва и наличие в них ингибирующих солей. Вероятность воспламенения горючих газов можно уменьшить не только введением в состав ВВ теплопоглощающих компонентов, но и путем химического торможения (ингибировання) цепных реакций окисления газов к:-' родом воздуха. Отсюда важно, чтобы теплопоглощающее компоненты имели также ингибирующее действие.

Такое действие имеет применяемый в составе предохранительных ВВ хлористый натрий. Активное ингибирующее действие имеют и другие хлориды и фториды, которые по убывающей способности можно расположить в следующий ряд: UP, KF. NaF, LiCI, КCl, NaCl. В составе предохранительных ВВ и качестве пламегасителей применяют NaCl и КCl.

Поиск по сайту: