Общие понятия о взрывных работах

Лекция 8 

тема: «Общие понятия о  взрывных работах» 

План  лекции

 

8.1. Общие сведения.

8.2. Понятия о  формах взрыва.

8.3. Понятия о  взрывчатых веществах.

8.4. Классификация  средств инициирования. 

Вопросы для самопроверки

 
    

1. Для каких  целей используются взрывы в горном деле?
2. Какие различают взрывы в зависимости от вида исходной энергии?
3. Что называется взрывчатыми веществами?
4. Формы взрывчатого превращения.
5. Как разделяются средства инициирования в зависимости от источника передачи начального импульса к взрывчатому веществу?

Взрывные  работы

 

    Взрыв – чрезвычайно быстрое физическое или химическое превращение вещества или смеси веществ из одного состояния в другое с переходом потенциальной энергии в кинетическую энергию продуктов превращения.

    Основным  характерным признаком взрыва является крайне быстрое проявление давления.

    В зависимости от вида исходной энергии  различают взрывы физические, химические и ядерные.

    При физических взрывах происходят только физические превращения веществ (переход перегретой жидкости в пар или газ, расширение сжатого воздуха) с сохранением постоянства их химического состава. Примером физических взрывов могут служить взрывы баллонов со сжатым газом, паровых котлов и т.п.

    При химических взрывах происходит быстрое химическое превращение веществ с образованием газов или паров и выделением тепла. Примером химического взрыва может служить взрыв любого ВВ, метано-воздушной смеси, взвеси угольной пыли в воздухе и т.п.

    При ядерных взрывах энергия выделяется вследствие цепных реакций деления ядер или вследствие реакций синтеза новых ядер. При этих реакциях на единицу массы исходного вещества выделяется в миллионы раз больше тепловой энергии, чем при химическом взрыве.

    Взрывчатые  вещества

 

    Взрывчатыми веществами (ВВ) называют индивидуальные химические соединения или смеси веществ, способные под влиянием того или иного внешнего воздействия (удара, трения, нагревания, взрыва заряда другого ВВ) к быстрой химической реакции, сопровождающейся выделением большого количества тепла и образованием газов.

    Все ВВ по степени устойчивости горения могут  быть разделены на три основных класса: инициирующие, бризантные и метательные (пороха).

    Отличительной особенностью инициирующих ВВ является то, что их горение очень легко и быстро переходит в детонацию. Инициирующие ВВ также характеризуются очень высокой чувствительностью к внешним воздействиям. Благодаря перечисленным качествам инициирующие ВВ используют для возбуждения взрыва зарядов бризантных ВВ.

    Горение бризантных ВВ обычно устойчиво. Оно может  перейти в детонацию лишь при некоторых условиях (пористая структура, замкнутый объем, большая масса ВВ и т.п.).

    Еще большей устойчивостью  отличается горение  порохов.

    К взрывчатым химическим соединениям, используемым в качество бризантных ВВ, относятся различные нитросоединения (тротил, динитронафталин и др.), нитроэфиры (нитроглицерин, ТЭН и др.) и нитроамины (гексоген, тетрил и др.). При взрыве таких соединений основная часть тепла выделяется в результате окисления горючих элементов (водород и углерод) кислородом, причем все они находятся в составе молекулы данного ВВ.

    Однако  вследствие ряда причин (высокая  чувствительность, высокая стоимость и т.п.) химические соединения редко используют в качестве промышленных ВВ. Для выполнения взрывных работ в народном хозяйстве широкое применение находят взрывчатые смеси.

    В принципе любая смесь  окислителя с горючим  может быть взрывчатой.

    Окислителями называют вещества, содержащие избыточный кислород, который при взрыве расходуется на окисление горючих элементов. В качестве окислителей наиболее широкое применение получили аммиачная селитра, натриевая и кальциевые селитры, перхлорат аммонии и т.п.

    Горючими  добавками называют вещества, богатые водородом и углеродом (нефтепродукты, угольная пыль, древесная мука и т.д.), а также порошки металлов (алюминия, магния и т.д.), легко окисляющиеся при взрыве, и выделяющие при этом большое количество тепла, иногда роль горючих добавок в смесевых ВВ выполняют взрывчатые химические соединения (тротил, динитронафталин и т.д.), имеющий в своем составе количество кислорода, недостаточное для полного окисления содержащихся в них горючих элементов.

    По  своему физическому  состоянию взрывчатые смеси разделяются на следующие:

    - газообразные ВВ (метано-воздушная  смесь и др.);

    - аэрозоли (смеси пыли  различных горючих веществ с воздухом);

    - жидкие (смеси тетранитрометана  с бензолом и  т.д.);

    - эмульсии (несмешивающиеся  смеси двух жидких  компонентов);

    - смеси твердых  компонентов с  жидкими (увлажненные порошки и суспензии);

    - смеси твердых  компонентов. 

    Формы превращения взрывчатых веществ 

    Существуют  три наиболее характерные  формы взрывчатого превращения ВВ: термическое разложение, горение, детонация.

    Термическое разложение наблюдается при нагреве ВВ ниже температуры вспышки. Скорость его зависит от температуры нагрева ВВ.

    Если  приход тепла при  термическом распаде  больше, чем его  отвод в окружающую среду, то температура вещества все время возрастает, что приводит к автоускорению реакции. Наступает так называемый тепловой взрыв, когда сразу с большой скоростью разлагаются большие массы ВВ.

    Изучение  термического разложения необходимо для решения  проблем химической стойкости ВВ, определяющих безопасные условия хранения и переработки ВВ.

    Горение возникает при сильных местных нагревах ВВ выше температуры его вспышки (поджигании, разогреве трением и т.п.) и характеризуется сравнительно медленным (от миллиметров до сантиметров в секунду) распространением по веществу зоны реакции (пламени) в результате прогрева впереди лежащих слоев вещества.

    Скорость  горения или распространения пламени по веществу зависит от физико-химических свойств ВВ и внешних условий (давления, температуры).

    Детонация – процесс взрывчатого превращения, вызываемый скачком давления, т.е. прохождением по веществу ударной волны, распространяющейся с постоянной для данного ВВ и данного физического его состояния, сверхзвуковой скоростью.

    Разогрев, необходимый для  возбуждения химической реакции при детонации, достигается в результате адиабатического сжатия вещества в ударной волне.

    При детонации вследствие большой скорости (3-8км/с) ее распространения развиваются максимальные давления (сотни тысяч атмосфер) и в результате наблюдается мах разрушающее действие.

    Классификация промышленных взрывчатых веществ

    Промышленные  ВВ, предназначенные  для ведения взрывных работ в народном хозяйстве, как правило, представляют собой взрывчатые смеси.

    По  своему структурному состоянию они  делятся на порошкообразные, гранулированные, прессованные, литые, пластичные и водосодержащие.

    В соответствии с условиями  применения различают предохранительные и непредохранительные ВВ.

    Предохранительные ВВ – промышленные ВВ, обладающие пониженной способностью к воспламенению взрывоопасных сред. Предохранительные ВВ применяют в шахтах, опасных по взрыву газа или пыли.

    Непредохранительные ВВ – промышленные ВВ, применяемые в местах ведения взрывных работ, не опасных по взрыву газа и пыли.

    По  условиям применения все промышленные ВВ делятся на восемь классов.

    Классификация средств инициирования

    Начальный импульс, необходимый  для возбуждения  взрыва заряда промышленных ВВ, получают в результате детонации небольшого по величине заряда инициирующего ВВ, размещенного в капсюле-детонаторе или электродетонаторе. В зависимости от источника передачи начального импульса к заряду промышленного ВВ средства инициирования разделяются на четыре группы.

    Средства  огневого инициирования: капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур, зажигательные патроны и средства зажигания огнепроводного шнура.

    Средства  электрического инициирования: электродетонаторы, соединительные провода, источники тока и контрольно-измерительная аппаратура.

    Средства  электроогневого  инициирования: капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур и электрозажигатели.

    Средства  инициирования с  помощью детонирующего шнура: детонирующий шнур и средства огневого, электрического или электроогневого инициирования.

    Неэлектрическая система инициирования  зарядов СИНВ – это отечественная неэлектрическая система инициирования повышенной безопасности на основе капсюля-детонатора, не содержащего первичных инициирующих взрывчатых веществ и ударно- волновой трубки.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1 – Типичные схемы  расположения

вертикальных (а) и наклонных (б) скважинных зарядов