УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ ДЕТОНАЦИИ И ДЕТОНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Каждое ВВ способно к устойчивому распространению детонации, если поперечный размер (диаметр) его заряда не меньше критического диаметра, зависящего от физического состояния вещества (плотности, пористости и др.) и физико-механических характеристик среды (стенок оболочки), в которой оно взрывается. Это явление, связано с потерями энергии в детонационной волне за счет радиального расширения продуктов взрыва. ВВ устойчиво детонируют только с определенной скоростью. Минимальная скорость детонации конденсированных ВВ 1,2 км/с, нормальная скорость детонации промышленных ВВ 2,5 - 6,5 км/с.

Непременные факторы устойчивой детонации: достаточное инициирование, наличие необходимой величины диаметра и плотности заряда, удовлетворительный химический состав и нормальное физическое состояние ВВ. Изменяя эти факторы, можно улучшить, или ухудшить условия распространения и параметры детонации. Однако, какой бы мощный детонатор мы не брали, скорость детонации в заряде инициируемого ВВ на некотором участке от места инициирования достигает величины, характерной для данного ВВ в данных условиях взрывания.

Критический диаметр детонации–диаметр, ниже которого распространение детонации по заряду становится невозможным. Химические потери настолько возрастают, а волна так ослабевает, что уже не в состоянии возбудить взрывчатое превращение во впередилежащих слоях ВВ, и детонация затухает. Минимальная скорость на пределе устойчивости распространения детонации критическая скорость.

С увеличением диаметра заряда скорость детонации возрастает до некоторого предельного значения, характерного для данною состоянии ВВ. Особенно ярко эта зависимость выражена физически и химически у неоднородных (порошкообразных и гранулированных) ВВ. Диаметр, выше которого детонации остается постоянной, считают предельным диаметром, а скорость – предельной или оптимальной скоростью детонации. Для индивидуальных ВВ, имеющих высокую детонационную способность (тэн, гексоген), разница между критической и максимальной скоростью составляет 5 - 10%. У тротила и смесевых ВВ эта разница достигает 50%. Особенно она велика у крупнозернистых ВВ (гранулитов, граммонитов).

Оболочка заряда повышает скорость детонации заряда, если его диаметр меньше предельного. Если же диаметр заряда больше предельного, то оболочка не влияет на величину скорости детонации. Прочная оболочка снижает также критический диаметр детонации.

Критический диаметр является мерой детонационной способности ВВ и является важнейшей его характеристикой: чем он меньше, тем выше детонационная способность данного ВВ. Величина его для одного и того же ВВ изменяется в широких пределах в зависимости от физического состояния и условий взрывания заряда. ВВ в крупнозернистом, увлажненном или уплотненном состоянии имеет больший критический диаметр, чем в тонкодисперсном и сухом состоянии при оптимальной плоскости заряда.

Критический диаметр открытого заряда в несколько раз больше, чем в прочной оболочке (крепкой горной породе). Слабая оболочка (рыхлый грунт) не оказывает существенного влияния на снижение критического диаметра. По величине критического диаметра можно характеризовать детонационную способность ВВ только в определённых условиях взрывания. Если гранулиты и игдонит имеют критический диаметр в открытом заряде 100-120 мм, а в остальной оболочке 25-30 мм, то это означает, что их можно применять в слабых породах и грунтах в скважинных зарядах и в крепких породах в шпуровых зарядах диаметром выше этих величин.

Из выпускаемых промышленных ВВ наименьший критический диаметр имеют нитроэфирсодержащие чувствительные смеси, наибольший- крупнозернистые (гранулиты, игданит) и водонаполненные ВВ. Чувствительность и устойчивость к детонации гелеобразных ВВ повышается, а критический диаметр снижается при насыщении их массы мелкими пузырьками какого- либо газа (воздуха), создающими «горячие точки» очагового механизма детонации. Таким путём загущенным акватолам и пластичным акванитам можно придать устойчивую детонационную способность в шпуровых зарядах от КД.

Водонаполнение гранулатола и алюмотола понижает критический диаметр детонации, а водонаполнение сухих смесей акватолов- повышает. В первом случае вода выполняет роль внутренней оболочки для гранул, улучшающих условия их детонации, а во втором- она повышает плотность ВВ и флегматизирует его.

Факторы отрицательно влияющие на устойчивость детонации и на величину критического диаметра промышленных ВВ: неудовлетворительное физическое состояние (крупнозернистая структура, слёживаемость, чрезмерное уплотнение или увлажнение) и неблагоприятные условия взрывания (недостаточное возбуждение детонации детонатором, наличие большого зазора между диаметром заряда и диаметром оболочки, породные пересыпки между торцами патронов в заряде и т.п.).

Критическая плотностьВВ- плотность, выше которой в зарядах данного диаметра и в данных условиях взрывания скорость детонации и практический взрывной эффект снижаются. Критическую плотность имеют смесевые промышленные ВВ. Для индивидуальных ВВ (тротил, гексоген и др.) она практически отсутствует; у них с возрастанием плотности вплоть до максимально возможной бризантность и скорость детонации линейно возрастают. У смесей окислителя с горючим сначала эти параметры растут, а по достижении критической плотности- падают вплоть до полного затухания детонации.

Критическая плотность зависит от прочности (массы) оболочки, диаметра заряда, дисперсности и влажности ВВ. С увеличением диаметра она возрастает. ВВ, переуплотняющиеся в шпуровых зарядах, устойчиво детонируют в более крупных скважинных зарядах. Повышенную критическую плотность имеют тонкодисперсные взрывчатые смеси, особенно если в их составе содержатся в достаточном количестве высокочувствительные компоненты (гексоген, нитроэфиры). Скальный аммонит при надлежащем инициировании при плотности 1,5-1,58 г/см³ устойчиво детонируют в прессованных патронах диаметром 36 мм. Гранулит М и игданит могут отказывать в шпуровых зарядах при плотности выше 1,25 г/см³.

Характеристикой чувствительности ВВ к детонационному импульсу является расстояние передачи детонации через воздух между его патронами или расстоянием восприимчивости к детонации от воздушной ударной волны постоянных параметров, создаваемой взрывом заряда определённой массы какого- либо другого ВВ, принятого за эталон (например, 200 г тротиловой шашки). Чем больше эти расстояния, тем более чувствительно ВВ к ударной волне и более детонационноспособно.

Детонационную способность предохранительных ВВ, предназначенных для короткозамедленного группового взрывания угля, оценивают так же по критическому расстоянию между разновременно взрываемыми соседними шпуровыми зарядами (приведённому к радиусу активного заряда), получаемому при испытании по методике МакНИИ углецементных блоках. Другие ВВ, используемые в плоских зарядах (например, при обработке металлов), характеризуют на детонационную способность по критической толщине плоского слоя. Если критический слой находят испытанием плоских зарядов, уложенных на твёрдую поверхность, то величина его обычно в два с лишним раза меньше величины критического диаметра заряда того же ВВ из-за меньшего бокового разброса и рассеивания энергии. Так, например, критический диаметр аммонита № 6ЖВ 12 мм, слоя- 5 мм.

Детонационная способность аммиачно- селитренных ВВ со временем ухудшается при хранении их в неблагоприятных условиях, приводящих к изменению физического состояния (увлажнения, слёживания, уплотнения и т.п.). При нормальных условиях хранения ВВ она сохраняется почти на первоначальном уровне независимо от сроков хранения.

Канальный эффект.Помещение заряда ВВ в прочную оболочку или шпур повышает его детонационную способность в том случае, если отсутствует зазор между стенками заряда и оболочки. При наличии зазора (10- 15мм) может ухудшиться детонационная способность в результате канального эффекта. Сущность его состоит в том, что в зазоре с опережающей скоростью распространяется воздушная ударная волна прямоугольного профиля которая уплотняет ВВ впереди фронта детонации до плотности, близкой или большей критической. Такой эффект наблюдается в практике взрывания предохранительных ВВ с низкой детонационной способностью (малым значением критической плотности при величине зазора в шпуре 10- 15 мм). У высокочувствительных ВВ, отличающихся высокой критической плотностью, этого не наблюдается.

Механизм детонацииВВ. Сущность гидродинамической теории детонации заключается в том, что распространяющаяся по ВВ ударная волна производит в тонком слое вещества сжатие и разогрев до высокой температуры и как следствие быстрое химическое превращение ВВ в газообразные продукты с выделением большого количества тепла. Механизм же реакции взрывчатого превращения ВВ может быть различным в зависимости от его химического состояния.

Гомогенные жидкие и непористые однородные твердые и пластичные ВВ, лишенные газовых включении и инородных примесей, детонируют по так называемому гомогенному механизму, когда распространяющаяся по ним ударная волна вызывает сжатие и разогрев вещества с химическим превращением в некотором его объёме по всему фронту детонации, причем химические реакции быстро завершаются в довольно узкой зоне. Для создания объемного разогрева необходим сравнительно мощный детонатор с высокими параметрами детонационной волны.

При достаточном инициировании детонация во всем объеме сжатого вещества приобретает оптимальную скорость без заметного периода разгона. Если же детонатор маломощный, то детонация не развивается. Для гомогенного механизма характерны высокие давление и температура на фронте детонационной волны. ВВ детонирует со скоростью 6-8 км/с, при которой детонационная волна в состоянии сжать впередилежащие слои и вызвать взрывчатое превращение. Скорость детонации при этом мало зависит от диаметра заряда, т.е критический и придельный диаметры детонации мало отличаются.

Большинство применяемых пластичных ВВ физически и химически неоднородны: содержат пузырьки газа или высокоплотные инородные примеси, искажающие описанный механизм детонации. В таких ВВ более вероятно распространение детонации по очаговому механизму, когда не вся масса вещества в слое сжимается ударной волной и нагревается до одинаковой степени, а больше всего подвергаются этому отдельные ее очаги, в которых основном концентрируется энергия волны.

Такие очаги легче всего образуются вокруг пузырьков, в которых сжимается и сильно разогревается газ, и вокруг твердых включений, аккумулирующих энергию ударного сжатия. Очаги повышенного давления и температуры могут возникать также и в совершенно однородно жидких ВВ, в местах пересечения косых ударных волн, образующихся из-за неоднородности фронта детонационной волны. Во всех этих случаях ускоряется возбуждение и распространение детонации по ВВ.

Все порошкообразные и гранулированные ВВ, отличающиеся большой неоднородностью, детонируют по механизму взрывного горения, когда реакция взрывчатого превращения совершается в две стадии. От сильного разогрева при ударном сжатии сначала происходит послойное термическое разложение с поверхности частиц твердых компонентов. Образующиеся при этом газообразные продукты вступают затем в химическое взаимодействие между собой, а также с компонентами, не превратившимися в газы (например, с частицами алюминия), с выделением тепловой энергии, достаточной для поддержания параметров детонационной волны.

В аммиачно-селитренных смесях при ударном сжатии разнородные компоненты нагреваются в соответствии с их теплоемкостью, и разложение начинается с образования газов. Выделяющиеся при этом кислород и окислы азота взаимодействуют с горючими элементами с образованием пламени. Если в составе таких ВВ присутствуют бризантные ВВ (тротил, гексоген), то процесс взрывного горения при крупнозернистом состоянии в зоне детонационной волны может не завершиться.

На скорость горения твердых частиц пористых ВВ большое влияние оказывает многочисленные «горячие точки», образующиеся за счет адиабатического сжатия воздуха в порах, и прорыв во впередилежащие слои ВВ раскаленных продуктов детонации. При детонации неоднородных ВВ по механизму взрывного горения зона химической реакции взрывчатого превращения на фронте значительно шире, а параметры детонации ниже, чем при детонации однородных ВВ по гомогенному механизму. Ширина зоны и величина параметров зависит от химической активности и крупности компонентов смесевых порошкообразных и гранулированных ВВ. С увеличением дисперсности уменьшается время сгорания частиц ВВ и соответственно уменьшается ширина зоны химической реакции.

Отличительной особенностью детонации смесевых неоднородных ВВ по механизму взрывного горения является то, что для ее возбуждения требуется меньший инициальный импульс, чем при детонации однородных ВВ. Скорость детонации достигает оптимального значения на некотором участке разгона, величина которого в зависимости от мощности инициирования и дисперсности инициируемого ВВ может составлять несколько диаметров его заряда. Параметры детонации зависят от размера частиц компонентов и плотности ВВ, диаметра цилиндрических зарядов, поскольку с ними связаны химические потери энергии из зоны детонации за счет радиального расширения продуктов детонации и возникновения воли разряжения. Для таких ВВ характерно наличие критической плотности зарядов, выше которых в данных условиях взрывание детонации затухает.

Чем крупнее дисперсность ВВ, тем шире зона химических реакций взрывчатого превращения на фронте и медленнее процесс детонации, тем более продолжительное воздействие давления и продуктов взрыва на преграду, тем больше энергии может перейти в полезную работу при взрывном разрушении горных пород. Это прежде всего относится к гранулированным ВВ в зарядах сравнительно небольших диаметров.

При очень больших диаметрах заряда величина частиц ВВ не оказывает столь существенного влияния на параметры детонации и время химической реакции в зоне химического пика. Некоторые исследователи считают возможным дробление частиц ударной волной еще до поджигания их и взрывчатого разложения. Все, что ослабляет прочность частиц (влага, поверхностно-активные вещества) и способствует их дроблению, может увеличивать детонационную способность.

Детонация водо- и растворо наполненных промышленных ВВ (гранулотола, алюматола, акватолов) протекает по некоторому промежуточному механизму, отличающемся от вышерассмотренных. При отсутствии или малой газо насыщенности эти ВВ, как и гомогенные, имеют высокие параметры детонации, требуют мощного детонатора, их скорость детонации мало зависит от диаметра заряда, однако она развивается до оптимального значения не сразу, а в некоторой глубине заряда. Процесс взрывчатого разложения твердых компонентов и их взаимодействия с наполнителем протекает стадийно.

Наполнитель способствует увеличению плотности и повышению степени однородности ВВ, является также внутренней оболочкой для твердых его компонентов, которая способствует более полному их разложению и увеличению скорости. При детонации значительно повышается плотность продуктов взрыва в начальный момент их образования в объеме заряда и, следовательно, повышается давление и скорость детонации, а в некоторых случаях повышается и энергия взрыва. Так, например, при детонации в наполненном состоянии ВВ, отличающихся сильно отрицательным кислородным балансом, равновесная реакция генераторного газа

2СО СО₂ + С

сдвигается вправо от повышенного давления продуктов взрыва с выделением дополнительного 40,75 ккал тепла. Наполнитель, отчасти вода ( для алюмосодержащих ВВ ) и в большей мере раствор селитры принимают участие в реакции взрыва, что приводит к повышению количества газообразных продуктов и энергии.

Стр 18

Зная экспериментальное значение скорости детонации и массовой скорости (см/с), можно уточнить первоначальные расчеты

бар (6)

и определить показатель политропы

Из осциллограммы записи массовой скорости в детонационной волне по характерному излому кривой u=f(t) находят время химической реакции , зная которое можно определить ширину зоны химической реакции взрывчатого превращения,

мм, (7)

где u_ср≈1,3 – среднее значение массовой скорости вблизи химического пика.

Для различных ВВ и условий их взрывания время химической реакции и ширина её зоны, как и другие параметры детонации, сильно разняться. Если для прессованного тротила время химической реакции составляет 0,3-0,35 мкс, а ширина зоны 1,5-2,0 мм, то для аммонита №6ЖВ они, соответственно, 0,5-0,8 мкс и 2,6-3,0 мм, а для измельченной селитры марки ЖВ 2,9-3,5 мкс и 4-5 мм.

Расчет давлений детонации предохранительных ВВ, в состав которых входят инертные для взрыва соли, а также алюминий содержащих ВВ, в которых данный металл не успевает во фронте волны полностью превратиться в газообразные продукты, Б.Я. Светлов рекомендует производить по следующей полуэмпирической формуле с поправочным коэффициентом:

кбар, (8)

где - весовая доля компонента в составе ВВ, не регулирующего во фронте детонации; - плотность данного компонента, г/см³.

При определении давления детонации, исходя из скорости детонации и массовой скорости потока продуктов детонации, помимо электромагнитного метода, пользуются также методом «откола» методом «аквариума» описание которых приводиться в специальной литературе по теории ВВ.

Теплота ( удельная энергия ) взрыва – количество тепла, которое выделяется при взрывчатом превращении 1 моля или 1 кг ВВ, выражается в ккал/моль или ккал/кг, по международной системе единиц измерения в джоулях на моль или кг. Теплота взрыва – это суммарный тепловой эффект первичных химических реакций, протекающих во фронте детонационной волны, и вторичных равновесных реакций, происходящих при адиабатическом расширении продуктов взрыва после завершения реакций.

Теплота взрыва – одна из основных, наиболее важных характеристик ВВ. Произведение теплоты взрыва на плотность заряда, характеризуемое как объемная концентрация энергии (ккал/дм³), обуславливает эффективность отбойки и дробления горных пород. Теплоту взрыва можно определить экспериментально (§33) или рассчитать:

Q_взр=Q₂-Q₁ (9)

Расчет основан на законе Г.И. Гесса, согласно которому тепловой эффект реакции взрывчатого превращения целиком определяется начальным и конечным состоянием термодинамической системы, т.е выражается разностью теплоты образования продуктов взрыва Q₂ и теплоты образования исходного ВВ или его составных частей Q₁.

Теплота образования – количество тепла, выделяемое или поглощаемое при образовании в стандартных условиях (при 18⁰ С и давлении 1^.10⁵ Н/м²) 1 г/моль или 1 кг химического соединения из простых элементов. При выделении тепла его значение положительно, а при поглощении – отрицательно.

Теплоту взрыва можно подсчитать при постоянном давлении (Q_p) или при постоянном объёме (Q_v), подставив в формулу (9) соответствующие значения теплоты образования компонентов и исходного ВВ (таб. 1) или из справочников термохимических величин. Наибольшее значение имеет теплота взрыва при постоянном объёме, так как её выделение происходит практически в неизменном объёме заряда до начала расширения газов, на что обычно затрачивается некоторое количество энергии для преодоления атмосферного давления,

Q_v=Q_p+0,58n₁, ккал/моль,

где n₁ – число молей газообразных продуктов, образующихся при взрыве одного моля ВВ.

Теплота взрыва зависит от количественного и качественного состава продуктов взрывчатого превращения, а последние зависят не только от химического состава ВВ, но и от условий взрывания. В частности, у ВВ с отрицательным кислородным балансом она ещё зависит от плотности оболочки или величины заряда и других факторов, влияющих на сдвиг равновесной реакции генераторного газа, протекающей с выделением или поглощением тепла.

2СО СО₂ + С + 40,75 ккал.

Из формулы (9) следует, что чем выше теплота образования конечных продуктов и чем ниже она у самого ВВ, тем выше теплота взрыва. Из продуктов взрыва наибольшую теплоту образования имеют Al₂O₃, СО₂ и H₂O.

Точность расчетов теплоты взрыва по приведённой формуле зависит от достоверности составленной химической реакции взрывчатого превращения (§7). Метод расчета теплоты взрыва, предложенный Г.А. Авакяном, основан на предложении, что сумма теплот образования продуктов взрыва, есть однозначная функция кислородного коэффициента

,%,

Представляющего собой отношение имеющегося в составе ВВ кислорода к требуемому его количеству для полного окисления горючих элементов (a, b, c- весовые доли компонентов). Он характеризует насыщенность кислородом ВВ, имеющего общую условную формулу C_aH_bO_cN_d. В отличии от кислородного баланса кислородный коэффициент имеет только положительное значение.

Стр 32 -33

При положительном кислородном балансе ВВ неизбежно образуются окислы азота, а при отрицательном- окись углерода. Чем больше отклонение от нулевого баланса, тем больше образуется этих газов. Поэтому на подземные работы допускают ВВ с нулевым или близким к нулевому кислородным балансом (в пределах ±5%). Рецептуры предохранительных ВВ предпочтительно составлять с отрицательным кислородным балансом, так как это благоприятно сказывается на их предохранительных свойствах.

Независимо от кислородного баланса окись углерода и окислы азота могут образовываться при ухудшении детонационной способности зарядов ВВ вследствие их увлажнения или переуплотнения, нарушения однородности смеси во время заряжания, вследствие крупнодисперсного состояния или отсутствия достаточного количества сенсибилизатора в его составе.

К неблагоприятным условиям взрывания можно отнести недостаточное инициирование, применение зарядов, близких к критическому, отсутствие забойки, наличие воздушных промежутков между патронами заряде, возможность химического взаимодействия продуктов взрыва со взрываемой породой. При взрывании угля такое взаимодействие с углем может привести к восстановлению СО₂ до СО по реакции водяного газа, а при взаимодействии с серосодержащими рудами могут образоваться сернистый газ и сероводород. Апатито-нефелиноые и калийные руды связывают окислы азота, молибденовые и некоторые медные руды – окись углерода. Некоторые железные руды оказывают каталитическое воздействие на реакцию окисления окиси углерода до углекислого газа.

Свойства некоторых пород могут оказывать большое влияние на образование ядовитых газов, чем свойства самого ВВ [12]. Например, чем выше коэффициент крепости, тем больше образуется окиси углерода и в ряде случаев меньше окислов азота (табл.2).

На образование ядовитых газов большое влияние оказывает материал оболочки патронов ВВ и ее масса, отнесенная к единице массы ВВ, особенно в патронах малого диаметра в шпурах. При взрывании в горных породах горючая оболочка патрона принимает участие во взрывчатом превращении. Степень этого участия зависит от кислородного баланса ВВ и температуры взрыва. Чем выше температура взрыва и чем больше выделяется избыточного кислорода, тем больше степень участия.

Только отсутствием оболочки и некоторыми другими благоприятными условиями взрывания (сплошность и однородность заряда по длине шпура или скважины) можно объяснить тот факт, что крупнодисперсные гранулиты, граммониты, граммоналы и игданит при заряжании россыпью дают примерно такое же количество ядовитых газов, как и патронированные аммониты, допущенные на подземные работы.

При допуске новых ВВ их испытывают на газовость в производственных условиях в сравнении с постоянно применяемым в данных условиях каким-либо штатным ВВ, чаще всего аммонитом № 6ЖВ. При отсутствии большой разницы в газовости новое ВВ допускают к применению на подземных работах.

Наиболее эффективной и необходимой мерой борьбы с образовавшимися ядовитыми газами в забое является достаточно хорошее проветривание его непосредственно после взрыва и во время уборки взорванной горной массы. На отдельных горных предприятиях для нейтрализации ядовитых газов используют водяные завесы, заслоны, туманы, водяные забойки, а также пену. Применение водонаполненных оболочек позволяет снизить количество ядовитых газов в 2 – 2,5 раза. Кроме того, ядовитые продукты взрыва нейтрализуют с помощью перекиси водорода, перманганата калия, гашеной извести, и других химических реагентов.

ПЕРЕДАЧА ДЕТОНАЦИИ

Детонация через воздушную среду от активного заряда, инициируемого детонатором, к пассивному, находящемуся от него некотором расстоянии, передается с помощью воздушной ударной волны, раскаленных газообразных продуктов детонации и твердых частиц, например, крупных зерен хлористого натрия, осколков металлической оболочки заряда, метаемых взрывом. При отсутствии таких зерен и осколков, основную роль в возбуждении детонации выполняет воздушная ударная волна.

Газы взрыва выполняют вспомогательную функцию, если заряды находятся на достаточно близком расстоянии один от другого. Обычно их действие не превышает расстояние более 12 радиусов активного заряда, тогда как возбуждение взрыва ударной волной или осколками можно вызвать на значительно больших расстояниях. Эти расстояния зависят от интенсивности (избыточного давления, величины импульса) ударной волны и от кинетической энергии (массы и скорости полета) осколков.

Критическая скорость удара осколка по пассивному заряду ВВ является основным критерием оценки чувствительности к детонации. Критические скорости полета осколков снижаются, а расстояния передачи возрастают, если пассивный заряд имеет тонкую металлическую оболочку (например, жестяную), так как при пробое осколком активного заряда оболочка в месте пробоя сильно разогревается и поджигает пассивный заряд. Каждому ВВ присуща определенная критическая скорость удара осколка и минимальное давление ударной волны, вызывающее детонацию.

Механизмы возбуждения детонации ударной волны и осколками схожи. В обоих случаях о ударного сжатия в некоторой критической зоне неоднородного ВВ возбуждается взрывное горение, которое затем переходит в детонацию. При высокой интенсивности удара сразу возбуждается устойчивая детонация, при слабом возбуждении детонация может возникнуть после некоторого периода разгона, а может и затухнуть или перейти в горение. В практике известны случаи поджигания ВВ ударной волной и осколками.

Расстояние передачи детонации воздушной ударной волной зависит от характеристик активного и пассивного зарядов и среды, разделяющей их. На возбуждающую способность активного заряда определяющее влияние оказывают величины его массы, скорости детонации, ее направленность, а также конструкция заряда. Например, облицованная металлом кумулятивная выемка способствует увеличению дальности передачи детонации.

Восприимчивость детонации пассивного заряда зависит от его физико-химических характеристик, характера оболочки, размеров и состояния поверхности, воспринимающей ударную волну от активного заряда.

Дальность передачи возрастает с уменьшением плотности и увеличением пористости в пассивном заряде, с увеличением поверхности (диаметра) заряда, воспринимающего удар воздушной волны. С увеличением плотности активного заряда увеличивается скорость детонации и расстояние передачи детонации. Оболочка на боковой поверхности цилиндрических зарядов (с открытыми торцами) создает направленное действие взрыва активного заряда и препятствует разлету вещества у пассивного заряда, улучшая условия возбуждения. Наоборот, инертное препятствие на пути распространения воздушной ударной волны или на поверхности пассивного заряда снижает расстояние передачи. Например, парафиновые пробки и отогнутые углы бумажной оболочки на торцах пассивных патронов аммонита снижают расстояние передачи на 2 – 3 см.

Передача детонации значительно увеличивается по канализованной воздушной среде, создающей хорошую направленность действия взрыва. Если активный и пассивный патроны поместить в бумажную или стальную трубу с внутренним диаметром, равным диаметру патронов, то дальность передачи детонации ВВ возрастает в несколько раз. При наличии радиального зазора между пассивным патроном и стенкой детонация может затухнуть (проявляется канальный эффект).

Расстояние передачи детонации между зарядами сравнительно небольшой массы также зависит от состояния передающей воздушной среды: барометрического ее давления, влажности и температуры. Летом в сухую погоду расстояние передачи детонации между патронами промышленных ВВ выше, чем зимой при низкой температуре или высокой влажности воздуха.

Расстояние передачи детонации через плотные среды (металл, воду, горные породы) во много раз ниже, чем через воздух, поскольку они интенсивнее поглощают энергию ударной волны и исключают влияние взрывных газов и твердых частиц (осколков). При наличии в шпурах между патронами аммонита пересыпок из мелкого угля или породы (буровой мелочи) длиной 2 – 3 см возможны отказы детонации зарядов.

Испытание на передачу детонации через плотные однородные среды дает более распространенные результаты, чем через воздух, и используется для сравнительной оценки чувствительности различных ВВ к детонации.

Поскольку передача детонации зависит от многих факторов и, следовательно, носит вероятностный характер, то в зависимости от поставленной задачи определяют либо максимальное расстояние, на котором гарантируется передача детонации при любом числе подрывов, либо минимальное расстояние, на которое не передается детонация ни в одном из произведенных подрывов (расстояние, безопасное по передаче детонации).

Максимальное расстояние передачи деформации через воздух между зарядами больших масс и размеров

м, (21)

а между зарядами малой массы (до 1 т), когда на величину передачи влияют поперечные размеры (величина поверхности) пассивного заряда, воспринимающего детонацию,

м, (22)

где К₁ и К₂ – коэффициенты, зависящие от чувствительности пассивного заряда и свойств передаваемой среды; G – масса активного заряда, кг; `D – эффективный поперечный размер пассивного заряда, м. По некоторым данным, для тротила К₁=1,5 и К₂=0,24, для аммонита №6ЖВ К₁=0,65 и К₂=0,48.

Эти же формулы, но с другими значениями коэффициентов К₁ и К₂, используют при расчете безопасных по передаче детонации расстояний. В Единых правилах безопасности приведены значения коэффициентов в зависимости от вида ВВ и возможного расположения зарядов. При расчете безопасных расстояний между складами ВМ обвалованные хранилища приравнивают к зарядам, углубленным в грунт, а необвалованные – к открытым зарядам. Если пассивный заряд состоит из ВВ разной чувствительности, то коэффициент К₂ выбирают с учетом наиболее чувствительного ВВ.

Безопасные расстояния по разрушающему действию воздушной ударной волны, встречающей на своем пути сооружения, определяют по аналогичным формулам. Для открытых зарядов массой больше 10 т и заглубленных массой больше 20 т, не вызывающих при взрыве сильных повреждений (кроме разбитых оконных стекол и легких повреждений рам и дверей),

(23)

Если допускаются более сильные повреждения (разрушение малостойких зданий и пр.), то безопасное расстояние

м, (24)

где К₃ и К₄ – коэффициенты, зависящие от условий расположения заряда и характера повреждения преграды. Их значения приведены в Единых правилах безопасности.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

1. Методы определения бризантности

2. Методы определения скорости детонации

3. Методы определения влажности

4. Методы определения плотности

Испытания промышленных ВВ применяют для определения соответствия нормированным техническим показателям. В список обязательных контрольно-приемочных испытаний физико-химических характеристик входит определение химического состава, примесей, влажности и плотности ВВ, определение дисперсности или гранулометрического состава сыпучих ВВ, испытание на водоустойчивость, химическую стойкость.

Обязательны испытания на взрывчатые свойства: определение бризантности и работоспособности, испытания на передачу детонации. Серийно выпускаемые ВВ один или два раза в год подвергаются обязательным контрольным испытаниям по всем нормируемым показателям.

Если на пути распространения ударной волны имеются естественные преграды (холмы, лес и т. п.), то расчетное безопасное расстояние до защищаемого объекта может быть сокращено, но не более чем в 2 раза. Наоборот, при распространении волны в канализованной среде (в узких долинах, проходах между зданиями) расчетное безопасное расстояние следует удваивать.

Поиск по сайту: