Понятие о взрыве, взрывчатых веществах и средствах взрывания

Взрывом называется чрезвычайно быстрый переход вещества или системы веществ из твердого или жидкого состояния в газообразное, сопровождающееся таким же быстрым превращением его потенциальной энергии в механическую работу.

Взрывчатыми веществами называют химические соединения или механические смеси, которые под действием внешних факторов могут чрезвычайно быстро превращаться в другие соединения с выделением тепла и газообразных продуктов, способных производить разрушение и перемещение окружающей среды.

Чтобы вызвать взрывчатое превращение BB, ему необходимо передать извне некоторое количество энергии. Внешнее воздействие, необходимое для возбуждения взрыва BB, называют начальным импульсом, в качестве которого могут быть искра, пламя, нагревание, удар, трение или энергия взрыва другого ВВ.

Чрезвычайно быстрое распространение процесса взрывчатого превращения (несколько тысяч метров в секунду) называется детонацией, а способность BB к началу детонации под действием начального импульса называют чувствительностью ВВ.

Процесс взрыва BB протекает без участия кислорода воздуха, но с участием кислорода, содержащегося в ВВ. Разница между количеством кислорода, находящегося в составе BB, и количеством кислорода, необходимого для полного окисления всех горючих элементов, содержащихся в BB, называется кислородным балансом, который считается нулевым, если в составе BB содержится такое количество кислорода, которого достаточно для полного окисления горючих элементов. Если этого кислорода не достает — BB имеет отрицательный кислородный баланс, если излишки — положительный. При взрыве BB с нулевым кислородным балансом образуется минимальное количество ядовитых газов и выделяется максимальное количество энергии.

Все промышленные BB могут быть в виде взрывчатых химических соединений или взрывчатых химических смесей, представляющих собой систему из двух или более как взрывчатых, так и невзрывчатых, химически не связанных между собой веществ.

Основными BB, применяемыми в рудных шахтах, являются аммиачно-селитренные BB, представляющие собой смеси аммиачной селитры с взрывчатыми или невзрывчатыми (горючими) веществами.

Аммиачно-селитренные BB выпускаются россыпью с упаковкой в мешках по 40 кг и в патронах с прессованным или порошкообразным взрывчатым веществом. Патроны, пачки и пакеты патронов при изготовлении на заводе покрывают парафином (для предохранения от увлажнения).

Характеристики основных промышленных BB, применяемых в рудных шахтах, представлены в табл. 6.9 и 6.10.

Гранулированные взрывчатые вещества простейшего состава. В отечественной практике применяется игданит, изготовляемый непосредственно на предприятиях-потребителях.

Как при положительном (недостаток горючего), так и при отрицательном (избыток горючего) кислородном балансе энергия взрыва игданита снижается, а суммарное количество ядовитых газов в пересчете на условный оксид углерода увеличивается. При снижении содержания горючей добавки повышается чувствительность игданита к инициированию (от патрона-боевика, детонатора и т. п.).

Влажность аммиачной селитры не должна превышать 1 %. Поэтому поставка аммиачной селитры горным предприятиям, применяющим игданит, должна производиться в прочной водонепроницаемой таре.

Существует критическая плотность заряжания игданита, выше которой не обеспечивается полнота детонации заряда.

Игданит практически не чувствителен к механическим воздействиям.

Игданит допущен к постоянному применению на подземных и открытых горных работах с механизированным заряжанием шпуров и скважин.

Гранулированные неводоустойчивые взрывчатые вещества заводского изготовления. Гранулиты AC-8 и АС-4 — гранулированные металлизованные BB серебристого цвета, пневмотранспортабельны, в полиэтиленовой упаковке не слеживаются. Для устранения пыления и электризации, повышения плотности заряжания и уменьшения потерь пудры необходимо при заряжании впрыскивать в гранулит 2—3 % воды.

В качестве промежуточного детонатора для шпуровых и скважинных зарядов рекомендуются патроны мощных BB соответствующего диаметра.

Гранулиты АС-8 и АС-4 допущены к постоянному применению с ручным и механизированным заряжанием на подземных и открытых работах.

Гарантийный срок хранения в полиэтиленовых мешках — 12 мес.

Гранулит С-2 — гранулированное BB средней мощности, изготовляемое на непористой селитре. Для предупреждения частичного вытекания масла гранулы селитры с поверхности опудрены древесной мукой. Это обеспечивает стабильность его состава и неслеживаемость при хранении. Для пневматического заряжания гранулит С-2 не рекомендуется из-за возможности отслаивания и уноса из заряда древесной муки.

Рекомендуется для взрывания в камерах и скважинах диаметром более 100 мм при добыче строительных и других некрепких пород. Масса промежуточного детонатора из аммонита 6ЖВ для инициирования заряда BB должна быть определенной величины.

Гарантийный срок хранения в полиэтиленовых мешках — 12 мес.

Допущен к применению на подземных и открытых работах.

Гранулит M — простейшее гранулированное BB средней мощности заводского производства. При пневмозаряжании не пылит, не пачкает и не выделяет вредных веществ.

К удару и трению малочувствителен, из выпускаемых гранулированных BB наиболее безопасен в обращении.

Устойчиво детонирует в шпуровых зарядах и скважинах.

В мягких грунтах и слабых породах диаметр заряда должен быть увеличенным по отношению к диаметру заряда в крепких породах.

Гарантийный срок хранения в полиэтиленовых мешках — 12 мес.

Допущен к постоянному применению на открытых и подземных работах с ручным и механизированным заряжанием.

Граммонит 79/21 — гранулированный, хорошо сыпучий и однородный продукт светло-желтого цвета, гранулы селитры которого пропитаны и частично покрыты расплавленным тротилом. С поверхности слегка ожирены минеральным маслом.

Чувствителен к КД и ДШ, от стандартного патрона BB надежно детонирует в сильно увлажненном состоянии.

В связи с высоким пылением и электризацией для пневматического заряжания не рекомендуется без специальных средств пылеподавления.

По условиям обращения приравнен к аммонитам. Гарантийный срок хранения в полиэтиленовых мешках — 12 мес.

Мощные водоустойчивые взрывчатые вещества. Скальный аммонит № 1 способен устойчиво детонировать при высокой плотности в патронах. He теряет способности детонировать с высокой скоростью и в намокшем состоянии. Отличается повышенной чувствительностью к механическим воздействиям и огню. Выпускается в прессованных и насыпных патронах.

Аммонал скальный № 3 — однородный порошок серо-стального цвета. В длинных шпуровых зарядах детонирует надежнее, чем прессованный скальный аммонит. Применение его в непатронированном состоянии и с механизированным заряжанием патронами не разрешается, патроны заряжают только вручную.

Аммонал — однородный мелкий порошок серо-стального цвета. Малосыпуч, водоустойчив, стабилен при хранении. К механизированному заряжанию не разрешен. Выпускается только в патронированном виде.

Допущен к постоянному применению на открытых и подземных работах.

Порошкообразные взрывчатые вещества средней мощности. Аммонит 6ЖВ — простейшее по составу и технологии ВВ. На подземных работах применяется в патронированном виде. Разрешен к заряжанию только ручным способом. Гарантийный срок хранения в полиэтиленовой упаковке — 12 мес.

Порошкообразные нитроэфирсодержащие водоустойчивые взрывчатые вещества высокой мощности. Детонит M — малопылящее, жирное на ощупь, порошкообразное BB серо-стального цвета. Изготовляется на труднозамерзающей смеси нитроэфиров, допущен к применению во всех климатических районах страны.

Выпускается только в патронированном виде, отличается высокой детонационной способностью, водоустойчив.

В зимнее время детонит перед использованием необходимо выдержать на подземном складе для отогревания до температуры окружающей среды.

Детонит M имеет повышенную чувствительность к механическим и тепловым воздействиям.

При работе с детонитом M надо избегать его соприкосновения с открытым телом и вдыхания пыли, так как жидкие нитроэфиры, попадая через кожу и органы дыхания в кровь людей, вызывают сильные головные боли и тошноту. Гарантийный срок хранения в полиэтиленовой оболочке — 14 мес. Детонит M допущен к постоянному применению на подземных рудниках с ручным заряжанием патронов.

Для возбуждения детонации BB при взрывных работах применяют капсюли-детонаторы КД (огневое взрывание) и электродетонаторы ЭД мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия (электровзрывание) (рис. 6.6).

Для передачи за определенный промежуток времени пучка искр капсюлю-детонатору служит огнепроводный шнур (ОШ), отрезок которого длиной не менее 1 м, вставленный в КД, образует зажигательную трубку.

Для непосредственной передачи детонации от взрыва одного заряда другому, находящемуся от первого на расстоянии, служит детонирующий шнур ДШ.

Для осуществления электровзрывания в забое монтируется электровзрывная сеть, состоящая из электродетонаторов, распределительной сети и магистральных проводов.

Распределительная сеть представляет собой совокупность проводов, которые связывают между собой электродетонаторы и присоединяют их к магистральным проводам, соединяющим распределительную сеть с источником тока.

Электровзрывные сети могут быть смонтированы последовательно, параллельно и смешанно. При параллельном способе соединения ЭД могут быть соединены в пучок или ступенями, при смешанном — в группы параллельно, а сами группы между собой — последовательно (параллельно-последовательное соединение) или ЭД могут быть соединены в группы последовательно, а группы — магистрально-параллельно (последовательно-параллельное соединение). Параллельно-пучковое соединение применяют при небольшом числе ЭД. Параллельно-ступенчатое в виде так называемого соединения с антенной часто применяют при проходке стволов шахт.

Для монтажа электровзрывных сетей применяют провода с поливинилхлоридной (ЭВ, ЭВМ, ВМВ, ВМВЖ) и полиэтиленовой (ЭП, ЭВЖ, ЭПЖ, ВМП, ВМПЖ) изоляцией.

Взрывные сети во всех случаях должны быть двухпроводными, а сечение медных магистральных проводов — не менее 0,75 мм2.

Для того, чтобы осуществить взрыв зарядов, подключенных к взрывной сети, в нее необходимо подать электроэнергию. При этом источники тока должны обеспечить поступление в сеть такого импульса тока, которого было бы достаточно для воспламенения наименее чувствительного электродетонатора из всех подключенных к данной сети.

В качестве источников тока в рудных шахтах используют осветительную или силовую электросеть и автономные приборы взрывания.

Автономные приборы взрывания имеют собственные источники энергии. Если в таком приборе источником энергии является маломощный электрогенератор с ручным приводом, то его называют взрывной машинкой; если же источником энергии служат гальванические элементы (батарейки) или аккумуляторы, то это взрывной прибор.

Распространены конденсаторные взрывные приборы и машинки, действие которых основано на принципе медленного (в течение 10—20 с) накопления в конденсаторе электроэнергии, получаемой от маломощного первичного источника тока, и быстрой (в течение нескольких миллисекунд) отдачи запасенной энергии во взрывную сеть.

Наиболее широко применяются взрывной прибор с испытателем взрывной цепи ПИВ-100М и конденсаторная взрывная машинка КПМ-1 А (табл. 6.11).

Прибор ПИВ-100М обеспечивает взрывание последовательно включенных 100 ЭД и возможность предварительной проверки сопротивления взрывной цепи, которое может достигать 320 Ом. Напряжение на конденсаторе-накопителе 610—670 В. Масса прибора 2,7 кг. Время приведения в состояние готовности 4—12 с. Длительность импульса 2—4 мс. О готовности прибора к взрыву сигнализирует загорание неоновой лампочки. Источник питания — 3 батарейки типа «Сатурн».

Для производства взрыва после проверки сопротивления взрывной сети необходимо, не отключая взрывную сеть от клемм прибора, вставить взрывной ключ в гнездо «заряд — взрыв», повернуть его против часовой стрелки до упора в положение «заряд» и ждать, пока конденсатор зарядится и загорится неоновая лампочка, после чего повернуть ключ по часовой стрелке в положение «взрыв», вынуть ключ и ввернуть заглушку в гнездо для ключа, отсоединив концы магистральных проводов от контактного прибора и замкнув их накоротко.

Машинка КПМ-1А обеспечивает взрывание до 100 ЭД или электровоспламенителей при последовательном их соединении и суммарном сопротивлении не более 350 Ом. Ее работа заключается в следующем. Когда приводная рукоятка вставляется в свое гнездо, зарядное устройство переключается к конденсатору-накопителю, который начинает заряжаться. Примерно через 4 с загорается неоновая лампочка светосигнального устройства, указывая на готовность прибора к действию. Если при этом нажать на взрывную кнопку, то конденсатор-накопитель присоединится к линейным зажимам (клеммам) и отдаст запасенную в нем энергию во взрывную сеть.

Для проверки взрывных машинок используются испытатель взрывных машинок ИВМ-1М, прибор контроля длительности и величины импульса тока ПКВИ-ЗМ и прибор контроля параметров взрывных машинок ПКВМ-2.

Для проверки на токопроводимость отдельных ЭД или групп ЭД, а также проводов и других элементов взрывной сети, если ее сопротивление не превышает 100 Ом, применяется пьезоэлектрический взрывной испытатель ВИО-3, принцип действия которого основан на использовании пьезоэффекта. Осуществляется это следующим образом: зачищенные до блеска концы проводов сети присоединяют к зажимам прибора; рукоятку вращают по часовой стрелке 2—3 раза; при исправности сети или электродетонатора каждый оборот рукоятки сопровождается четкой вспышкой неоновой лампочки. Отсутствие вспышки лампочки при вращении рукоятки свидетельствует о неисправности сети или большом (более 300 Ом) сопротивлении ее.

При взрывании детонирующим шнуром взрывная сеть состоит из основной магистрали и отрезков ДШ, идущих к зарядам. Для возбуждения детонации магистрали к ней (линии ДШ) привязывают капсюль-детонатор (электродетонатор) на расстоянии 10—15 см от конца линии ДШ так, чтобы КД (ЭД) своей кумулятивной выемкой (донцем) был направлен по ходу детонационной волны.

Отрезки ДШ соединяют между собой в накладку или внакрутку на длине не менее 10 см. Можно также соединять отрезки ДШ и морским узлом. При этом отрезки шнура, являющиеся ответвлением, должны присоединяться к магистральному ДШ с учетом направления детонационной волны.

Для получения коротких замедлений между зарядами, взрываемыми с помощью ДШ, применяют пиротехнические детонационные реле типа КЗДШ с интервалами замедления 10, 20, 35 и 50 мс (любое другое замедление получают соответствующим набором реле).