Свойства и технологическая стойкость ВВ

При хранении, транспортировке, подготовке к заряжанию и в процессе заряжания ВВ подвергается воздействию внешней среды, а также различным механическим воздействиям, которые могут менять его свойства, санитарно-гигиенические условия в зоне работы, а также уровень опасности выполнения этих ра­бот.

К основным характеристикам, определяющим технологическую стой­кость ВВ, т. е. способность сохранять свои первоначальные свойства и качество в процессе выполнения с ВВ технологических операций по его подготовке, транспортированию и заряжанию, относят следующие.

Сыпучесть— способность ВВ свободно высыпаться из ка­либрованных отверстий, полностью заполнять определенные зам­кнутые объемы (скважины, камеры, бункера, зарядные машины).

Хорошую сыпучесть имеют гранулированные ВВ, плохую — порошкообразные. Последние теряют сыпучесть при содержании влаги 1,2—2 %, а также при слеживании. Гранулированные ВВ теряют сыпучесть только при увлажнении их до 6 % и выше.

Гигроскопичность — способность ВВ поглощать влагу из воз­духа или при искусственном впрыскивании в него воды. Это в основном определяется гигроскопичными свойствами аммиачной селитры. При увлажнении ВВ нарушается их физическая ста­бильность (увеличивает слеживаемость, ухудшается сыпучесть, во­доустойчивость, ухудшается детонационную способность.

Для защиты ВВ от проявления свойств гигроскопичности ВВ следует хранить во влагозащитной упаковке.

Слеживание — способность ВВ терять сыпучесть при хранении и превращаться в прочную камнеобразную массу. Слежавшиеся ВВ непригодны для заряжания и имеют резко сниженную детонационную способность. Единые правила безопас­ности при взрывных работах требуют обязательного измельче­ния ВВ перед употреблением.

Для уменьшения слеживания ВВ частицы селитры опудривают гидрофобными добавками, добавляют в их состав поверхностно-активные ве­щества, применяют гранулирование, чтобы уменьшить поверх­ность контактов между кристаллами, а также омасливание жид­кими нефтепродуктами с последующим опудриванием алюминие­вой пудрой или органической мукой. ВВ считается неслежавши­мися, если куски его рассыпаются при раздавливании рукой.

Гранулированные ВВ обычно слеживаются значительно меньше.

Расслаивание— свойство смесевых ВВ самопро­извольно или при заряжании разделяться на составные компо­ненты, особенно когда компоненты имеют разную плотность. Например, у игданита на обычной гранулированной селитре при его длительном нахождении в скважине наблюдается стекание соляро­вого масла в нижнюю часть заряда, вследствие чего создаются неблагоприятные условия для детонации заряда по высоте: в верх­ней части вследствие стекания солярового масла энергия взрыва снизится, а ядовитых окислов азота выделится намного больше; в нижней части будет избыток солярового масла и детонация в этой части заряда может затухнуть. При этом качество взрыва ухудшается в части дробления породы.

Водоустойчивость — способность ВВ противостоять проник­новению воды в массу заряда, растворению компонентов и устой­чиво детонировать в окружении воды. Следует отдельно рас­сматривать это свойство для порошкообразных, гранулированных и водосодержащих ВВ.

Испытаниями на водоустойчивость предусмотрена выдержка патронов ВВ на определенной глубине в течение определенного времени. Все порошкообразные ВВ имеют слабую водоустойчи­вость, особенно при повышенном гидростатическом давлении (в обводненной скважине при высоте столба воды 6—10 м, в шах­тах, где из шпуров вытекает вода под давлением).

Для гранулированных ВВ это способность гра­нул не растворяться в воде и детонировать в водонаполненном состоянии. Повышение водоустойчивости гранулированной ам­миачной селитры достигается покрытием гранул водоустойчи­выми составами (например, вязкими горючими добавками типа мазута или плавленым тротилом). Однако при малейшем наруше­нии покрытия при транспортировке и зарядке происходит вымывание селитры и снижение детонационной способности заряда.

Для водосодержащих ВВ водоустойчивость опре­деляется способностью к растворению или размыванию сплошной структуры заряда, образованию в нем водных промежутков. Большинство водосодержащих ВВ достаточно водоустойчиво при нахождении заряда в непроточной воде.

Электризация— способность движущейся смеси из ча­стиц ВВ, взвешенных в воздушном потоке, электризоваться (на­капливать заряды статического электричества), что может при­вести к взрывоподобным вспышкам.

Смесевые ВВ особенно подвержены электризации, если в их составе содержатся тонкодисперсные компоненты, обладающие диэлектрическими свойствами (алюми­ниевая пудра, тротиловая мука). Опасность электризации таких составов увеличивается в связи с тем, что при их транспортирова­нии по проводящим шлангам или металлическим трубам мелкие фракции диэлектриков покрывают тонким слоем внутреннюю поверхность шлангов и превращают их из проводников в диэлек­трики, которые не обеспечивают стекания зарядов из смеси ВВ с воздухом.

Химическая стойкость — способность ВВ сохранять неизмен­ными свои химические свойства при длительном хранении, транс­портировании и нахождении в скважине.

Все ВВ на основе аммиачной селитры имеют достаточно вы­сокую химическую стойкость, в связи с чем никаким специальным испытаниям не подвергаются. ВВ с добавками жидких нитроэфиров имеют меньшую хи­мическую стойкость, что может привести к явлению экссудации— выде­лении при хранении из своего состава жидких или легкоплавких компонентов. Например, при длительном хранении динамитов, на их поверхности появляются капельки нитроглицерина и ВВ становится опасным в применении.

В ВВ могут вводиться дополнительные добавки улучшающие технологические свойства.

Сенсибилизаторы — вещества, вводимые в состав ВВ для повышения его чувствительности к восприятию и передаче детонации. Это, как правило, мощные ВВ (тротил, гексоген, нитроэфиры), чувствительные к инициатору, которые в смеси малочувствительных (аммиачная селитра и т. п.) с невзрывчатыми веществами (древесная или хлопковая мука) обеспечивают нормальную чувствительность такого смесевого ВВ и одновременно повышают взрывчатые характеристики этого смесевого ВВ.

Роль сенсибилизатора могут выполнять и невзрывчатые ве­щества (горючие добавки): соляровое масло, древесная мука или уголь. При этом образуются простейшие смесевые ВВ: динамоны, игданиты, гранулиты.

Стабилизаторы вводят в состав ВВ для повышения их химической и физической стойкости. В качестве стабилизатора используют древесную, жмыховую и торфяную муку в аммонитах, также выполняющую роль горючих добавок и разрыхлителей, уменьшающих слеживаемость и повышающих стабильность свойств ВВ.

Флегматизаторы — легкоплавкие вещества, масла, имеющие высокую теплоемкость и высокую температуру вспышки, обволакивающие частицы ВВ и не вступающие с ним в реакцию. Введение флегматизаторов снижает чувствительность ВВ к меха­ническим воздействиям и обеспечивает более безопасные условия его применения.

В качестве флегматизатора используют: вазелин, парафин, различные масла и т. д. Так, перед изготовлением промышлен­ных ВВ с добавками гексогена его флегматизируют добавлением 5 % масла.

Пламегасители вводят в состав только предохрани­тельных ВВ для снижения температуры взрыва и уменьшения вероятности воспламенения метановоздушных и пылевоздушных смесей в шахтах. В качестве пламегасителей применяют хлори­стый натрий, хлористый калий, хлористый аммоний и т. д.

Пламегасители, не участвуя в реакции при взрыве, только нагреваются и испаряются, снижая тем самым температуру газов взрыва. Кроме того, они являются отрицательными катализато­рами (ингибиторами), задерживающими реакцию воспламенения метана горячими газами взрыва.

Кислородный баланс ВВ

Рецептуры ВВ составляются с таким расчетом, чтобы при ре­акции взрыва образовались в основном пары воды, чистый азот и угле­кислота, т. е. газообразные продукты, наименее опасные для человеческого организма. Когда в составе ВВ не хватает кисло­рода или имеется избыток его по сравнению с необходимым коли­чеством, при взрыве образуются более ядовитые газы, в основном окись углерода и окислы азота.

Оксид углерода СО (угарный газ) образуется при нехватке кислорода. Его ядовитые свойства связаны с его способностью образовывать прочные соедине­ния при вдыхании с красными кровяными тельцами, являющимися переносчиками кислорода из легких к тканям, из-за чего челове­ческий организм начинает испытывать кислородную недостаточ­ность, а при концентрациях 1 % и более быстро наступает смерть.

Окислы азота NO, NO₂ образуются при избытке кислорода и при вдыхании в легких, всту­пая в реакцию с водой, образуют азотную и азотистую кислоты, действие которых приводит к отеку легких и смерти. Особую опасность окислы азота представляют из-за того, что они способны накапливаться в организме. Поэтому по токсическому действию они считаются в 6,5 раза более ядовитыми, чем окись углерода.

Кислородный баланс характеризуется отношением избытка или недостатка кислорода в составе ВВ к количеству его, необходимому для полного окисления горючих элементов в составе ВВ. Кислородный баланс наиболее просто определяется выраженным в процентах отношением грамм-атомной массы из­бытка или недостатка кислорода к грамм-молекулярной массе ВВ.

При записи химической формулы ВВ в виде C_aH_bN_cO_d кислородный баланс в процентах можно вычислить по формуле

(4.1)

где d, a и b - число атомов кислорода, углерода и водорода в составе ВВ;

М_ВВ - молекулярная масса ВВ.

Различают нулевой, положительный и отрицательный кислородный баланс.

Кислородный баланс считается нулевым, если в составе ВВ содержится количество кислорода, необходимое для полного окисления горючих компонентов. Если в составе ВВ не хватает кислорода для полного окисления горючих элементов, то такое ВВ имеет отрицательный, а при избытке кислорода — по­ложительный кислородный баланс. ВВ с нулевым кислородным балансом называются стехиометрическими.

При взрыве ВВ с нулевым кислородным балансом образуется минимальное количество ядовитых газов и выделяется максимальное количество энергии, поэтому при подборе рецептур ВВ следует стремиться к нулевому кислородному балансу.

Промышленные ВВ для взрывания в подземных условиях имеют незначительный положительный кислородный баланс от 0,1 до 4 %. Избыток кислорода используется на окисление бумажных оболочек и парафинированного покрытия патронируемых ВВ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ

ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Общие сведения

Все ВВ поспособу возбуждения взрывчатого превращения в них условно разделяют на первич­ные (инициирующие) и вторичные (бризантные). Первичные ВВ — весьма чувствительные к тепловым и механическим воздействиям индивидуальные ВВ, взрывающиеся в малых зарядах от сравнительно слабых механических или тепловых импульсов. К таким ВВ, называемым инициирующими, относят гремучую ртуть, азид свинца и тенерес.

Инициирующие ВВ применяют для изготовления средств инициирования ((капсюлей-детонаторов, электродетонаторов, детонирующих шнуров).

Вторичные ВВ менее чувствительны к тепловому и механиче­скому воздействию. Для возбуждения в них взрыва необходим взрывной импульс небольшого заряда инициирующего ВВ. Из однородных вторичных ВВ чаще всего в составах смесевых промышленных ВВ используют нитроэфиры, тротил, динитронафталин и др. Более чувствительные вторичные ВВ, такие, как тетрил, тэн, гексоген, применяют в капсюлях-детона­торах в качестве вторичных зарядов, усиливающих их инициирующий импульс на смесевые ВВ.

По действию ВВ можно разделить на бризантные, метательные и пиротехнические. В качестве бризантных или дробящих ВВ используют все вторичные индивидуальные ВВ и смесевые промыш­ленные ВВ. Метательные ВВ, к которым отно­сятся пороха, отличаются малой скоростью взрывча­того превращения, протекающего в виде взрывного горения. Они поджигаются от тепловых источников воспламенения. Пиротехнические составы при­меняют для специальных целей (осветительные или сигнальные ракеты и т. п.). Во взрывном деле некоторые из них используют в качестве замедляю­щих составов в электродетонаторах короткозамедленного и замедлен­ного действия.