книги / Технология и безопасность взрывных работ

Критический диаметр смесевых ВВ зависит также от процентного соотношения компонентов в смеси: с увеличением в составе ВВ мощных однокомпонентных ВВ критический диаметр снижается (рис. 3.14).

5. Мощность начального импульса. Для инициирования заряда промышленного ВВ необходим достаточно мощный источник ударной волны (детонатор), который вызовет начальную детонацию инициируемого заряда и обеспечит самораспространение детонации по ВВ с характерной для него скоростью.

При скорости ударной волны в инициаторе, близкой к скорости звука в заряде ВВ, процесс возникновения и развития детонации носит вероятностный характер, при этом возможны следующие варианты событий:

•затухание детонационной волны;

•воспламенениеВВспоследующимпереходомвдетонацию;

•детонация с самоускорением реакции до нормальной скорости для данного ВВ.

Чем выше скорость детонации инициирующего заряда, тем выше надежность возбуждения детонации.

Рис. 3.15. Изменение скорости детонации (Vd) заряда ВВ от мощности начального импульса: dз – диаметр заряда; Lз – длина заряда

Влияние мощности (скорости детонации) инициатора сказывается лишь на начальном участке развития детонации, равном

92

диаметрузарядаdз, накоторомвзависимостиотвеличиныимпульса может быть получена скорость детонации основного заряда выше илинижехарактернойдляданногодиаметразаряда(рис. 3.15).

Чувствительность ВВ к взрывному импульсу инициирующих ВВ характеризуется величиной минимального инициирующего заряда (МИЗ) инициирующих ВВ (табл. 3.3).

Таблица 3.3 Чувствительность ВВ к взрывному импульсу

3.6.3. Скорость распространения детонации

Скорость детонации промышленных ВВ определяется рас-

четным или экспериментальным методом.

Расчетным методом скорость детонации Dвв (м/с) можно

определить в зависимости от теплоты взрыва, плотности ВВ и с учетом условий взрывания по формуле:

Dвв 2 k 2 1 Qv ,

где k – коэффициент, учитывающий плотность ВВ, в зависимости от начальной плотности изменяется от 1,3 до 3,4 (в справочниках приводится табл. k = f(ρ)); Qv – удельная теплота взрыва при постоянном объеме, кал/кг.

Пример 10. Определить скорость детонации Dвв аммонита

6ЖВ (79 % аммиачной селитры и 21 % тротила) при: Qv = 4 300 кДж/кг (1кал = 4,1868 Дж), плотность ρ = 1 г/cм3, зернистость – порошок, инициирование от ЭД-8.

93

Решение. При указанных параметрах ВВ принимаем значение k = 3;

Qv = 4300 кДж/кг = 4,3·106 Дж = = 4,3·106 /4,1868 = 1,027·106 кал/кг;

= 4,054·103 м/с = 4 054 м/с.

Простейшим экспериментальным методом Дотриша

определяют скорость детонации неизвестного ВВ в полевых условиях.

Метод основан на сравнении измеряемой скорости детонации испытуемого заряда ВВ с известной скоростью детонации детонирующего шнура (ДШ) (рис. 3.16).

Рис. 3.16. Схема определения скорости детонации по Дотришу: 1 – электродетонатор (или капсюль-детонатор); 2 – заряд ВВ; 3 – ДШ; 4 – металлическая пластина; DДШ – скорость детонации ДШ; DВВ – скорость фронта детонационной волны в заряде ВВ. Стрелками указано направление движения фронта детонационной волны в заряде

ВВ и в детонирующем шнуре

94

Методика эксперимента заключается в следующем. С боковой стороны заряда испытываемого ВВ длиной 300 мм вводят отрезки ДШ одинаковой длины от 1,5 до 3 м. Расстояние между точками А и Б в зависимости от длины патрона должно быть 200–300 мм. Расстояние между точками и длину детонирующего шнура тщательно измеряют, при этом скорость детонации ДШ должна быть известна до проведения опыта.

Свободный отрезок ДШ укладывают на металлическую пластину толщиной 2–4 мм и длиной 300–400 мм. На середине пластины отмечают участок (точка О) между равными отрезками: АО = АБ + БО.

Во время взрыва заряда ВВ детонационная волна, дойдя до точки А, возбуждает детонационную волну в отрезке АО детонирующего шнура, которая пойдет по ДШ в сторону точки О. Продолжая движение по заряду ВВ, детонационная волна дойдет до точки Б и возбудит детонацию в отрезке БО детонирующего шнура.

Детонационные волны в отрезках АО и БО будут двигаться навстречу друг другу и встретятся в точке В. Если скорость детонации испытуемого ВВ будет меньше скорости детонации ДШ, то столкновение двух волн произойдет справа от точки О. Если же скорость детонации заряда ВВ окажется больше, чем детонирующего шнура, то столкновение двух волн произойдет слева от точки О.

Результатом «лобового» столкновения детонационных волн, идущих по отрезкам ДШ, будет скачкообразное повышение давления и образование двух симметричных газовых струй, направленных перпендикулярно к оси ДШ. Высокое давление газов создаст характерное углубление на поверхности металлической пластины.

Зная длину участка b (м) между точками ввода в заряд концов ДШ, скорость детонации ДШ DДШ (м/с) и расстояние от центра пластины до точки встречи детонационных волн a (м), рассчитываютсреднююскоростьдетонациииспытуемогоВВDВВ(м/с):

95

Точность определения скорости детонации достигает ±3 %.

3.6.4. Передача детонации на расстояние

Продукты взрыва и ударная волна в воздухе от первичного (активного) заряда могут вызвать взрыв второго близко расположенного (пассивного) заряда.

Безопасные расстояния, на которые не передается детонация, важно знать при оценке детонационной способности ВВ, а также для создания безопасных условий хранения и транспортирования ВВ.

Дальность передачи детонации возрастает с увеличением массы, мощности и плотности ВВ активного заряда, а также с уменьшением плотности и повышением чувствительности пассивного заряда.

Дальность передачи детонации возрастает с увеличением диаметра обоих зарядов. Дальность передачи детонации зависит также от плотности и упругости среды, в которой распространяется ударная волна: чем больше упругость и меньше плотность среды, тем больше дальность передачи детонации. Детонация хорошо передается через воздух, несколько хуже через воду, еще хуже через дерево, глину, песок.

В общем случае дальность передачи детонации Lg (м) определяется эмпирической зависимостью:

Lg = kg √Q,

где kg – экспериментальный коэффициент, зависящий от свойств среды и ВВ; Q – масса заряда, кг.

У прессованных и пластичных ВВ дальность передачи детонации, как правило, меньше, чем у порошкообразных. Сенсибилизированные нитроэфирами ВВ имеют большую передачу детонации. При канализации детонационной волны в шпурах

96

или скважинах детонация передается на расстояние в 2–4 раза большее, чем на открытом воздухе.

Передачу детонации на расстояние от одного заряда ВВ к другому заряду ВВ определяют экспериментальным путем.

На песчаном плотном грунте укладывают соосно два патрона ВВ. Расстояние между ними должно соответствовать величине, указанной в ГОСТе или ТУ для испытуемого ВВ. После инициирования одного из патронов должен детонировать и другой патрон за счет энергии ударной волны, передающейся через воздух.

О полноте взрыва судят по образовавшимся отпечаткам на поверхности грунта. ВВ считается прошедшим испытание, если в двух параллельных опытах не произошло отказов. В случае отказа число опытов удваивается. В повторных испытаниях не должно быть ни одного отказа, в противном случае ВВ бракуется и возможность дальнейшего использования определяется комиссией.

3.7. Кумулятивный эффект

Кумуляция – существенное увеличение действия взрыва в определенном направлении, достигаемое специфической формой заряда взрывчатого вещества.

Кумулятивный заряд – заряд ВВ с выемкой (конической, полусферической и др.) в основании, в результате взрыва которого газообразные продукты детонации образуют сходящийся к выемке поток, называемый кумулятивной струей.

Торцевую выемку заряда ВВ облицовывают слоем металла толщиной 1–2 мм, что значительно повышает кумулятивный эффект. Под действием высокого (до 10 ГПа) давления продуктов химической реакции образуется струя металла, скорость которой достигает 10–15 км/с, что обеспечивает ей значительную пробивную силу (рис. 3.17).

97

Наиболее широко работоспособность ВВ оценивают экспериментально по взрыву стандартного заряда ВВ в свинцовой бомбе Трауцля (рис. 3.18).

Рис. 3.18. Схема к определению работоспособности ВВ в свинцовой бомбе: 1 – свинцовая бомба; 2 – канал; 3 – сухой песок; 4 – электродетонатор; 5 – испытуемое ВВ массой 10 г; 6 – грушевидная полость от взрыва ВВ и ЭД

Объем полости свинцовой бомбы после взрыва характеризует работоспособность ВВ (фугасное действие).

РаботоспособностьВВР(см3) рассчитываетсяизвыражения

Р = Vк – Vн – Vд,

где Vк – конечный объем полости бомбы после взрыва, см3; Vн – начальный объем шпура в бомбе, см3; Vд – объем полости, полученный от взрыва электродетонатора (30 см3).

Работоспособность некоторых широко применяемых ВВ:

тротил – 285 см3,

аммонит 6ЖВ – 360 см3,

гексоген – 490 см3,

нитроглицерин – 550 см3. Недостатки пробы Трауцля:

величина работоспособности получается в условных числах (см3);

при работоспособности ВВ более 420 см3 стенки бомбы становятся настолько тонкими, что степень расширения становится непропорциональной росту энергии ВВ;

99

действие напряжений при пластических деформациях свинца не соответствует действию напряжений при дроблении горных пород.

Существуют и другие методы определения работоспособности ВВ:

1.Метод профессора Л.И. Барона (ИГД им. А.А. Скочинского) предложил испытывать ВВ в кубических блоках (размер ребра 200 мм), изготовленных из горной породы или песчано-цементного раствора. Заряд ВВ массой в 10 г размещается в центре блока. Дробящее действие ВВ характеризуется выходом мелких кусков (фракции до 7 мм) на 1 кг его массы.

Недостатком породной пробы является необоснованный выбор размера кусков.

2.Метод баллистической мортиры (рис. 3.19). Стальная мортира 1 массой 300 кг подвешена на тросах 5 в виде маятника. Во взрывной камере 3 помещается заряд исследуемого взрывчатого вещества массой 10 г, при подрыве которого поршеньснаряд 2 выбрасывается с начальной скоростью, а мортира отклоняется на угол, регистрируемый измерителем 4.

Рис. 3.19. Схема баллистической мортиры: 1 – мортира; 2 – снаряд; 3 – заряд ВВ; 4 – измеритель отклонения; 5 – подвес

100