Смесевые взрывчатые вещества

Пороха

Порохами называют ВВ, способные в определенных условиях к взрывному горению и детонации.

Пороха представляют собой твердые многокомпонентные системы, содержащие горючие вещества и окислители. Вид и мощность начального импульса оказывают существенное влияние на начальную скорость взрывчатого разложения порохов.

Во взрывном деле находят применение дымный и бездымный пороха. В горной промышленности применяют специально выпускаемый для горных работ так называемый минный порох, который является разновидностью дымного пороха, он представляет собой зернистую массу: величина зерна крупного пороха 3 — 8,5 мм, мелкого — 1,5 — 3 мм. Плотность действительная 1,6— 1,75 г/см3, насыпная 0,9— 1,0 г/см3.

Дымный порох состоит из калиевой селитры; древесного угля и серы. Он гидроскопичен, чрезвычайно чувствителен к огню, является опасным в обращении ВВ. Дымный порох разлагается в форме взрывного горения со скоростью до 400 м/с. Его взрыв воздействует на среду менее жестко, чем взрыв бризантного ВВ. Поэтому его применяют при добыче штучного камня и в тех случаях, когда требуется обеспечить минимальное нарушение отбиваемого массива, а также для изготовления огнепроводных шнуров. В последних опасность пороха значительно снижается за счет тканевой оболочки.

Бездымными порохами называются ВВ, изготовленные из нитратов целлюлозы с различным содержанием азота путем растворения их во взрывчатых и невзрывчатых растворителях. В состав этих порохов вводятся пламегасящие добавки, отчего при использовании не видно пламени и дыма.

Различают пироксилиновые и нитроглицериновые пороха. Первые получают обработкой нитрата целлюлозы летучим растворителем, а вторые — слаболетучим нитроглицерином. Выпускаются такие пороха в виде элементов различных форм и размеров. Бездымные пороха чувствительны к механическим воздействиям и огню. Высокий детонационной способностью обладают пироксилиновые пороха, особенно в воде. Нитроглицериновые пороха детонируют в воде хуже.

Бездымные пороха в зависимости от состояния, условий взрыва и вида начального импульса способны к горению или детонации. Скорость детонации 3500 — 8000 м/с. Температура вспышки 180-200 °С. Они в основном водоустойчивы, поэтому их используют при взрывах на выброс в обводненных породах средней крепости. Бездымные пороха имеют специальную маркировку. Их цвет зависит от состава и режима приготовления. При хранении пороха медленно разлагаются с выделением эфиров азота, способны к экссудации и электризации.

Нитроглицериновые пороха, полученные при пластикации коллоксилина (разновидность нитроцеллюлозы), называются баллиститами. Пороха, полученные при пластификации высокоазотной нитроцеллюлозы нитроглицерином и спиртоэфирной смесью, называют кордитами.

В настоящее время на горных и геологоразведочных работах наибольшее распространение получили взрывчатые вещества, основной частью которых является аммиачная селитра. Это объясняется, прежде всего, доступностью исходного сырья, а также простотой и безопасностью технологии получения и переработки аммиачной селитры.

Следует отметить, что аммиачную селитру можно применять как самостоятельное примышленное ВВ, однако очень ограниченно, так как она обладает низкими детонационной способностью и чувствительностью к начальному импульса, малой удельной энергией взрыва и высоким содержанием вредных газов (оксидов азота) в продуктах взрыва. Ее иногда применяют в комбинированных зарядах большого диаметра при взрывании на открытых разработках.

Аммиачно-селитренные ВВ представляют собой механические смеси с другим ВВ или с горючими невзрывчатыми материалами. Во взрывчатых веществах этой группы аммиачная селитра выполняет роль окислителя. Аммиачно-селитренные ВВ безопасны в обращении, поддаются различным видам технологической обработки, имеют сравнительно низкую стоимость.

Рассмотрим наиболее широко применяемые аммиачно-селитренные ВВ.

Аммониты — самые распространенные аммиачно-селитренные ВВ, представляющие собой порошкообразные смеси аммиачной селитры с тротилом (реже гексогеном, динитронафталином) и невзрывчатыми горючими компонентами. Соотношение компонентов взрывчатой смеси подбирается с таким расчетом, чтобы кислородный баланс аммонитов был близок к нулевому, а поэтому аммониты применяются как на открытых, так и подземных горных работах. Аммониты делятся на обычные и предохранительные. Последние содержат в своем составе пламегасители — хлориды щелочных металлов и имеют индекс АП.

С целью повышения водоустойчивости аммонитов, т.е. способности их 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. Наиболее распространенными ВВ этой группы является аммонит №6 ЖВ, который довольно часто используется в качестве эталона при сравнительной оценке ВВ.

Аммониты чувствительны к капсюль-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. Менее чувствительный аммонит №6 ЖВ 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, применяются на подземных работах. Выпускаются россыпью и в патронах диаметром от 32 до 120 мм.

акватолы — водосодержащие суспензионные ВВ текучей консистенции, твердой фазой которых является граммонит или граммонал, а жидкой — насыщенный загущенный раствор аммиачной селитры. Аква-толы предназначены для применения на открытых горных работах и 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 жидкой 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 порошок (или силикоалюминий) и представляет собой смесь метал-лизованной 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. Наиболее широкое применение нашел граммонит 79/21. Он представляет собой механическую 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 около 10 % его взрывное действие даже несколько выше, чем в сухом состоянии благодаря повышению плотности заряда. При подземных работах влажность ВВ не более 5 %.

Граммониты выпускают россыпью, в бумажных и полиэтиленовых мешках. 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 де-тонита 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 детонитов (например, детонит М), несмотря на их сравнительно высокую стоимость, весьма эффективно и экономически выгодно при взрывании крепких пород.

динамоны — смеси аммиачной селитры с невзрывчатыми жидкими или твердыми горючими добавками (соляровое масло, древесная мука, сажа, алюминиевая пудра и т.д.) Динамоны 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, повышая чувствительность и мощность ВВ. При определенных соотношениях аммиачной селитры и дизельного топлива можно получить игданит с нулевым кислородным балансом. Приготавливают игданит заливая соляровое масло и 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 применяемых в горной промышленности и пригодны для механизированного заряжания. Взрывчатые свойства игда-нитов уступают свойствам аммонитов.

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

Следует отметить, что простейшие гранулированные ВВ получили применение во многих странах.

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

В 60-х годах за рубежом появился новый тип водосодержащих ВВ. основанный на эмульсиях типа «вода в масле».

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 микро капелька раствора была покрыта тонкой его пленкой, предохраняющей от контакта с водой при заряжании в обводненных скважинах. Охлажденной ВВ сохраняет пластичность и при отрицательных температурах, если при изготовлении был использован нефтепродукт с низкой температурой застывания.

Наиболее распространенным способ 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 вводят соответствующее количество алюминиевого порошка.

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

Одним из эмульсионных ВВ, допущенных к применению на открытых работах, является порэмиты.

Порэмит — эмульсионное ВВ, изготовляемое на стационарных пунктах. Состоит из эмульсии и газоге-нерирующей добавки, водного раствора нитрата натрия. В состав эмульсии входит селитра аммиачная, селитра натриевая, нефтепродукты и вода.

Особую группу смесевых ВВ, изготавливаемых из порохов, занимают ВВ, получаемые из конверсируемых материалов. Одним из таких ВВ является гранипор.

гранипор — водонасыщенное ВВ, представляющее собой обмасленную механическую смесь пироксилиновых зернистых порохов и отрезков трубчатых артиллерийских порохов.

В табл. 1.2 перечислен ряд ВВ рекомендуемых для взрывных работ на земной поверхности.

Таблица 1.2.

Рекомендуемые взрывчатые вещества для работ на земной поверхности

Условия размещения ВВ	Коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Протодья-конова	Заводского изготовления	Изготовляются 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	Акванал АРЗ-8Н Карбатол ГЛ- 10В, ГЛ- 15T Карбатол ГЛ-10 Акватол Т-20, Т-20М
Сухие шпуры	<12	Гранулит М Гранулит АС -4 Гранулит АС-4В	Игданит
	<12	Аммонал М-10 Аммонит №6 ЖВ Гранулит АС-8В Детонит М Аммонал скальный №3
Обводненные скважины, шурфы, траншеи	<12	Гранулотол Аммонит 6ЖВ в полиэтиленовых патронах, мешках	Акватол Т-20 (иффзанит Т-20)
	>12	Гранутол Граммонит 30/70 Граммонит 50/50 Алюмотол Аммонал скальный №3	Карбатол 10В Карбатол ГЛ- 15T Акватол Т-20 Акванал АРЗ-8Н

В табл. 1.3 даны характеристики некоторых ВВ из числа рекомендуемых для взрывных работ на земной поверхности.

Наименование ВВ	Кислородный баланс. %	Теплота взрыва, ккал/кг	Идеальная работа взрыва, ккал/кг	Объем газов взрыва, л/кг	Плотность ВВ, г/см3	Критический диаметр открытого заряда, мм	Скорость детонации, км/с
Акванал (ипконитА-10)	0,2-2.3	1130-1215	880-947	852-870	1,4-1.45	225-230	3,8–6
Акванал АРЗ-84	-2,7		-		0,9-0,92	80-90	2,5-3.5
Акватол (ифзанит) Т-20 Т-60 Т-80	-4,6 -0,4 0	840 926 943	708 770 790	937 920 913	1,25-1,3 1,40-1,45 1,45-1,50	120-150 100-120 90-100	4,0-4,5 5,0-5,5 5,2-5,5
Алюмотол	-76,2				0,95	70-80 (25-30)	5,5-6,0
Аммонал скальный №3	-0,78				1,0-1,1	8-10	4,0-4,5
Аммонит №6ЖВ	-0,53				1,0-1,2	10-13	3,6-4,8
Граммониты: 30/70 50/50	- 45,9 -27,2	950 880-900		800 810	0,85-0,9 0,85-0,9	40-60 40-50	3,8-4,5 3,8-4,5
Гранипоры: БП-1 БП-3 ФМ	-50 -50 42^15	800-900 800-900 790-870	—	800-900 800-900 860-890	0,8-0,85 (1,2-1,25) 0,85-0,9 (1,25-1,3) 0,85-0,9 (1,25-1,3)	100-120 100-120 80-220 (50-160)	3,4-3,6 (3,3-3,5) 3,7-3,9 (5,9-6,2) 4,5-5,0 (5,5-6,3)
Гранулиты: АС-4 АС-4В АС-8 АС-8В АС-М	+0,41 +0,34 (-4,9) -2,0	1242 1266	870 955	907 847 860	0,8-0,85 0,87-0,92 0,85	70-100 70-100 30 в прочной оболочке	2,6-3,2 3,0-3,6 1,9-2,6
Гранулотол	-74,0				0,95-1,0	5-10	5,5-6,5 в прочной оболочке
Дибазит	-30	800-900	–	850-900	0,85-0,95 (1,23-1,35)	100-200 (Н1>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
Карбатолы: ГЛ-10В ГЛ-15Т	-21,7 -10	1300 704	1070 600	780 946	1,57-1,64 1,55-1,6	200 150	4,5-5,1 4,5-4,8
Тротил У (5,0-5,5)	-74	870-970	—	—	0,75-0,8	60-80	4,0-4,6

Тема 3.Классификация пиротехнических изделий.

1. Общие положения.

Пиротехнические изделия являются огнеопасными и (или) взрывоопасными. Продукты их сгорания могут оказывать вредные воздействия на людей и окружающую среду. Внешние воздействующие факторы (удар, нагрев, электромагнитное излучение, детонационный импульс и другие) могут вызывать срабатывание изделий, если их уровни выше допустимых.

При этом горение может переходить во взрыв с сопутствующими ударной волной и разлетом частей конструкции (осколков), а также горящих элементов заряда.

В зависимости от назначения и конструктивных особенностей их действие сопровождается проявлением одного или нескольких опасных факторов (таблица 1), характеризующихся уровнями опасности.

Таблица 1. Опасные факторы пиротехнических изделий и уровни их опасности:

№ п/п	Опасный фактор	Определяющий параметр	Размер- ность	Опасный уровень
1.	Пламя или высокотемпературная струя продуктов сгорания	Размер пламени	м	Все пламя
2.	Разбрасываемые пожароопасные элементы конструкции (горящие таблетки, раскаленные шлаки, искры и пр.)	Радиус разлета	м	Вся площадь, ограниченная радиусом разлета
3.	Тепловое инфракрасное (ИК) излучение	Поверхностная плотность	Вт/м2
4.	Ударная волна при взрыве	Давление	Па	4 X 104
5.	Разлетающиеся при взрыве осколки	Радиус разлета	м	Вся площадь, ограниченная радиусом разлета
6.	Движущиеся за счет начальной скорости выброса или под действием реактивной силы изделие или его элементы	Кинетическая энергия	Дж
7.	Акустическое излучение	Уровень звука	дБ	125-140
8.	Оптическое излучение	Плотность потока	Дж/м2	1 х 104
9.	Продукты сгорания или диспергирования в аэрозольном состоянии	Определяются нормативной документацией на изделие
10.	Специфическое воздействие продуктов сгорания на человека и окружающую среду	Определяются нормативной документацией на изделие

При применении защитных средств, предусмотренных технической документацией на изделие, размеры опасных зон должны устанавливаться с учетом этих средств.

3. При работе с пиротехническими изделиями должны быть приняты меры по защите людей и имущества, находящихся в опасных зонах.

4. Нормативные документы на пиротехнические изделия (стандарты, технические условия, технические описания, инструкции по эксплуатации) должны содержать:

- перечень опасных факторов нормально работающего пиротехнического изделия и в аварийной ситуации, размеры опасных зон;

- класс опасности по ГОСТ 19433;

- требования безопасности (в том числе пожарной) и правила хранения, транспортирования и использования;

- способы утилизации изделий (отработавших, отказавших или с просроченным сроком годности);

- другие требования и ограничения, вытекающие из специфики конструкции, условий эксплуатации и назначения изделия.