Характерной особенностью процессов горения является то, что химическая реакция происходит в узкой зоне (зоне горения), отделяющей исходное горючее вещество от продуктов горения.

В том случае, когда горение происходит в гетерогенной системе горючее – окислитель, зона горения будет оставаться на месте (при горении газа в горелке Бунзена) или слабо перемещаться (при сгорании угля или дров в топке печи), т.е. в этом случае химическая реакция будет обладать способностью ксамоподдерживанию.

В случае химического вещества (или смеси веществ), способного к горению без доступа кислорода, зона горения будет перемещаться по исходному веществу, т.е. в данном случае химическая реакция будет обладать способностью к самораспространению.

Взрывные процессы

Упоминание слова "взрыв" ассоциируется в нашем сознании со вспышкой, быстром расширением облака дыма, разлётом кусков оболочки и окружающей среды (грунт, камни и т.п.) и сильным звуковым эффектом.

Наиболее существенным признаком взрыва является резкий скачок давления в среде, окружающей место взрыва, - образование ударной волны, которая и является непосредственной причиной разрушающего действия взрыва. Причины возникновения повышенного давления могут быть различными, но все они связаны с выделением энергии.

В зависимости от вида процесса, в результате которого происходит выделение энергии, различают взрывы физические, химические и ядерные(будут рассмотрены позднее).

В курсе лекций "Теория горения и взрыва" мы будем рассматривать только химические взрывы.

Взрывом называют быстрое химическое превращение вещества (или смеси веществ), сопровождающееся выделением большого количества тепла и образованием газов.

Взрыв может протекать в двух различных формах: гомогенного (теплового) взрыва или самораспростаняющегося взрывчатого превращения. Именно на использовании самораспространяющегося взрыва и основаны все современные взрывные технологии.

Взрывчатые вещества (ВВ), являясь единственным высококонцентрированным источником энергии, широко применяются в различных областях деятельности человека.

История развития взрывчатых веществ начиналась с использования селитросодержащих смесей в качестве зажигательных составов и фейерверков (Китай, 682 год) и позднее открытого китайцами дымного (черного) пороха.

В Европе первооткрывателем пороха, согласно летописям, следует признать францисканского монаха, англичанина Роджера Бекона (1242 г.).

С XIV века черный порох используют в Европе, но, главным образом, в военных целях, в частности, для огнестрельного оружия. Также черный порох применялся для подрыва крепостных стен подземными (минными) зарядами при осаде таких городов как Будапешт (1489 г.) и Казань (1552 г.).

Начало применения пороха в горном деле, по разным источникам, относят к XVI-XVII вв. Еще в 1548 году в России дымный порох применили для взрывания скал и камней, мешавших судоходству на реках.

Первое применение пороха при взрывных работах на рудниках относится к 1627 году (проходка штольни на руднике в Словакии). При этом порох в бумажных патронах заряжали в шпуры диаметром до 50 мм и глубиной до 1 м, выбуренные вручную.

Начиная с 1632 г. порох начали применять при взрывных работах на серебряных рудниках Швеции. К концу XVII века взрывные работы с помощью пороха стали широко распространенными в горной промышленности многих стран.

В течение нескольких столетий (до середины XIX века) черный порох оставался единственным практически применяемым взрывчатым веществом (ВВ). Начиная с последней четверти XVIII века, были открыты и другие ВВ: в 70-80-х годах XVIII века французские химики А. Лавуазье и К. Бертолле изобрели взрывчатую смесь на основе хлората калия (бертолетовой соли), однако взрыв на заводе, где готовилось это хлоратное ВВ, отодвинул его изготовление на многие годы. В 1771 году П. Вульфом был синтезирован тринитрофенол (пикриновая кислота), являющийся мощным бризантным ВВ, но его взрывчатые свойства и способность детонации стали известными лишь в 1873 году благодаря исследованиям Г.Шпренгеля.

Бурное развитие промышленности в XIX веке привело к созданию новых средств инициирования пороховых зарядов (СИ) и новых ВВ.

В 1812 году видный русский ученый П. Л. Шиллинг впервые применил электрический воспламенитель для взрывания пороховых зарядов. Для тех же целей в 1831 году в Англии был изобретен огнепроводный шнур, который по имени изобретателя называли бикфордовым.

Основу развития ВВ во второй половине XIX века положил синтез итальянцем А. Собреро в 1847 году мощного бризантного ВВ - нитроглицерина, сыгравший большую роль в замене черного пороха на более мощные бризантные ВВ в горном деле.

В 60-х годах XIX века под руководством В. Ф. Петрушевского было разработано и испытано такое ВВ, как динамит Петрушевского, состоявший из жидкого нитроглицерина и углекислого магния, который выполнял роль поглотителя жидкого нитроглицерина.

Параллельно с работами русских ученых и инженеров широкие исследования по взрыванию нитроглицерина и его смесей, а также по разработке промышленной технологии получения нитроглицерина были выполнены шведским инженером Альфредом Нобелем, жившем в те годы в России и знавшем об опытах Н. Н. Зинина и В. Ф. Петрушевского.

Нитроглицерин мощное ВВ оставался чрезвычайно опасным в применении и вследствие этого повинным во многих катастрофических несчастных случаях. А. Нобель постоянно искал пути стабилизации нитроглицерина. Он предложил смешивать жидкий нитроглицерин с химически инертным пористым веществом - кизельгуром(инфузорной землей, диатомитом), являющимся абсорбирующим материалом. Запатентованное в 1867 г. новое взрывчатое вещество было названо динамитом. В последующие годы А. Нобель построил заводы по производству динамита в Германии (Гамбург), в Швеции (Стокгольм), во Франции и других странах. С этого времени динамиты стали широко применяться во всех странах для разрушения крепких горных пород. В дальнейшем развитие также получили более стабильные и мощные пластичные ВВ (желатин-динамиты), в которых нитроглицерин связан нитроклетчаткой (коллоидным хлопком).