Оценка технологической стойкости взрывчатых веществ

При подготовке к заряжанию и в процессе заряжания ВБ подвергается различным механическим воздействиям, которые могут менять его свойства, санитарно-гигиенические условия в зоне работы, а также уровень опасности выполнения этих ра­бот. С применением механизированного заряжания такие меха­нические воздействия на ВВ значительно возросли. Рассмотрим основные характеристики, определяющие 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.

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.

Сыпучесть имеет большое значение при механизированном заряжании, особенно восстающих скважин в подземных условиях.

Расслаивание — свойство смесевых, россыпных ВВ самопро­извольно или при заряжании разделяться на составные компо­ненты, особенно когда компоненты имеют разную плотность. Например, порошкообразные динамоны — смеси аммиачной се­литры с древесной мукой — были запрещены для применения из-за расслаивания заряда при заряжании скважин на карьерах. При расслаивании образовывались участки чистой селитры и прослойки древесной муки, из-за чего детонация в таком заряде прекращалась.

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 как дробления, так и образования порогов в подошве уступа.

У водосодержащих ВВ, если объем раствора больше, чем объем межгранульного пространства твердой фазы, наблюдается постепенное оседание твердых фракций заряда в нижнюю часть скважины, что также неблагоприятно сказывается на детонации заряда по длине и разрушении взрываемого массива.

Текучесть — способность водосодержащих ВВ вытекать из емкостей и сквозь рукава и шланги под действием ускорения

свободного падения или избыточного давления. Это свойство определяет эффективность механизированного заряжания ВВ этих типов и существенно зависит от температуры ВВ, его про­должительности хранения и начальной консистенции.

Гигроскопичность — способность ВВ поглощать влагу из воз­духа или при искусственном впрыскивании в него воды. Это в основном определяется гигроскопичными свойствами аммиачной селитры. Пониженная гигроскопичность гранулированной аммиач­ной селитры марки ЖВ имеет особенно важное значение при бес­тарном ее хранении на складах и в пунктах приготовления игдани-тов, а также при бункерном и бестарном хранении гранулирован­ных ВВ, так как увлажняемость, как правило, связана со слеживаемостью ВВ.

В большинстве районов СССР при хранении без влагозащитной упаковки ВВ увлажняются, что нарушает их физическую ста­бильность (увеличивает слеживаемость, ухудшает сыпучесть, во­доустойчивость, способствует разрушению гранул) и ухудшает детонационную способность.

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.

Д л я п о р о ш к о о б р а з н ы х ВВ водоустойчивость оце­нивается по величине давления столба воды, необходимого для ее проникновения внутрь заряда в течение определенного времени.

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).

Д л я г р а н у л и р о в а н н ы х 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.

Д л я в о д о с о д е р ж а щ и х 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. Однако при заряжании обводненных скважин сквозь слой воды водоустойчивость этих ВВ резко снижается, так же как и при их нахождении в скважинах с проточной водой.

Пыление — способность сыпучих ВВ при операциях с ними измельчаться и выделять в атмосферу мелкодисперсные частицы. Наиболее пылящими являются порошкообразные ВВ, значи­тельно меньше пылят гранулированные, особенно омасленные составы (игданит, гранулиты), а также гранулотол и алюмотол. Пыление гранулированных ВВ в основном зависит от прочности гранул селитры. У металлизированных ВВ источником пыления является алюминиевая пудра, а у граммонита 79/21 — мелкие фракции тротила.

Для борьбы с пылением, особенно при механизированном заряжании, ВВ увлажняют до 2—4 %, ограничивают скорость пневмотранспортирования по шлангам и трубам, соблюдают ра­циональные расстояния между торцами заряжающего шланга и заряда ВВ в скважине. Указанный параметр имеет важное зна­чение при механизированном заряжании скважин в подземных условиях.

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. Наиболее склонен к слеживаемости порошкообразный аммонит 6ЖВ, особенно при изменении влаж­ности и температуры окружающего воздуха. Слеживанию способ­ствуют внешнее давление на ВВ (при их патронировании и хра­нении в штабелях), а также расфасовка в мешки на заводах-изготовителях недостаточно остывших смесей. 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, и ВВ в мешке приобретает первоначальную структуру при сбрасывании его с высоты в 1 м. Кроме слеживаемости при высокой влажности (более 2 %) и низких температурах, гранули­рованные ВВ могут смерзаться, что также нарушает нормальный процесс заряжания скважин.

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

Чем выше электрическое сопротивление материала, тем он легче электризуется. Наиболее высокие диэлектрические свой­ства имеют гексоген, тротил, которые и наиболее склонны к элек­тризации. Наименее электризуемы бестротиловые простейшие

ВВ (гранулиты, игданиты). Смесевые ВВ особенно подвержены электризации, если в их составе содержатся тонкодисперсные компоненты, обладающее 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.

На электризацию ВВ влияют относительная влажность воз­духа, влагосодержание: ВВ, его дисперсность, радиус закругле­ния магистралей, скорость транспортирования.

При увлажнении транспортируемого ВВ до 4 % на внутрен­ней поверхности шланга образуется токопроводящая пленка, которая обеспечивает стекание электрических зарядов. Электри­зация потока происходит весьма незначительно при скорости до 18 м/с, а при скорости более 20 м/с электризация становится ин­тенсивной и может привести к вспышкам.

Для уменьшения электризации радиусы закруглений маги­стралей не должны быть меньше 0,5 м. Это одновременно умень­шает дробление гранул на поворотах магистралей.

С увеличением содержания в составе ВВ мелких гранул (мельче 1 мм) и особенно порошкообразных фракций степень электриза­ции при прочих одинаковых параметрах пневмотранспортирования увеличивается. Поэтому пневмотранспортирование порошко­образных и мелкодисперсных ВВ не допускается.

Пылеобразование при заряжании. Основные зарядные машины МЗ-ЗА, МЗ-ЗБ, МЗ-8, М3-4, применяемые на крупных карьерах, подают ВВ в скважину шнеками, самотеком или пневмотранспор­том из бункеров-дозаторов. Скорости транспортирования ВВ в этих машинах существенно меньше 18 м/с, а потому при их работе электризация взвеси ВВ не происходит. Однако на рабочих местах взрывников-операторов у заряжаемых скважин запылен­ность воздуха пылью ВВ может превышать предельно допустимые концентрации: 1 мг/м³ для пыли тротила, 2 мг/м³ для алюминие­вой пудры, 10/300 мг/м⁸ для солярового масла (числитель — для паров, знаменатель — для капельно-жидкого аэрозоля). Пыление ВВ значительно возрастает при низкой влажности воздуха и в холодное время года. В этих случаях взрывники должны обя­зательно использовать индивидуальные средства защиты дыха­тельных путей от пыли (респираторы, фильтры-лепестки и т. п.).

На карьерах небольшой производительности, в транспортном и гидротехническом строительстве часто используются зарядные машины с пневмотранспортированием гранулированных ВВ, пред­назначенные для пневмозаряжания в подземных условиях, или оригинальной конструкции, изготовленные непосредственно пред­приятиями. В этих случаях необходимо соблюдать отмеченные

выше мероприятия по снижению пылеобразования и электризации наряду с применением индивидуальных средств защиты и установки тканевых фильтров над устьем заряжаемой сква­жины.

Водосодержащие ВВ никакой опасности в части пылеобразова­ния и электризации не представляют.

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 (детонит М, предохранительные ВВ) имеют меньшую хи­мическую стойкость, особенно если имеются хотя бы незначи­тельные остатки кислот в нитроэфирах.