§ 5. Взрывчатые вещества, средства и способы взрывания

Взрыв- это чрезмерно быстрое превращение вещества из «одного состояния в другое, сопровождающееся мгновенным выде­лением энергии и разрушением окружающей среды.

Взрывчатыми веществами (ВВ) называют хими­ческие соединения или механические смеси, способные под влиянием внешнего воздействия к крайне быстрому превращению (детонации) с выделением большого количества тепла и газов. Нагретые газы, сильно увеличиваясь в объеме, создают высокое давление на окру­жающую среду и разрушают ее.

По характеру действия ВВ разделяют на метательные и дробя­щие. Взрывчатое превращение метательных ВВ происходит сравни­тельно медленно, вследствие чего они раскалывают окружающую породу на отдельные куски и отбрасывают их на далекие расстоя­ния. У дробящих ВВ взрывчатое превращение происходит очень быстро, в результате чего они воздействуют на окружающую по­роду сильным, но коротким ударом газов, дробящим породу на мелкие куски без значительного ее разбрасывания.

К метательным ВВ относятся дымные и при определенных усло­виях взрывания бездымные пороха, к дробящим — вое остальные промышленные ВВ.

Среди дробящих ВВ особую группу составляют инициирующие ВВ, способные взрываться от незначительного внешнего воздей­ствия (удар, трение, искра) и своим взрывом вызвать взрыв других ВВ, менее чувствительных к внешним воздействиям. К иницииру­ющим ВВ относят гремучую ртуть, азид свинца, тенерес, гексоген, тетрил, тэн.

По условиям применения в горном деле ВВ разделяют на:

1) допущенные к применению на подземных работах, включая шахты, опасные по газу или пыли;

2. допущенные к применению на подземных работах, кроме шахт, опасных по газу или пыли;

2. допущенные только для открытых работ.

В настоящее время на открытых горных работах наиболее ши­роко применяют аммиачно-селитренные ВВ — аммониты, зерно-гранулиты, игданит, акватол, а также тротил, алюмотол и пороха.

Аммониты — механические порошкообразные смеси аммиачной селитры с тротилом и горючими неметаллическими добавками (древесная мука, торф и т. п.) или без них. В аммониты повышенной мощности вводят добавки гексогена, динафталина и алюминиевой пудры; в водоустойчивые сорта аммонитов — специальные добавки, придающие водоустойчивые свойства. Аммониты безопасны в обращении, малочувствительны к трению и удару, с трудом загораются от пламени и спокойно сгорают на открытом воздухе. Взрываются аммониты от взрыва капсюль-детонатора, электродетонатора или детонирующего шнура.

Аммониты № 6, 7, 9 и 10 неводоустойчивы и были заменены на взрывных работах аммонитами АП-4ЖВ, АП-5ЖВ, № 6-ЖВ и № 7-ЖВ.

Основными недостатками аммонитов являются гигроскопичность и слеживаемость, что значительно усложняет процесс заряжания скважин. В связи с этим в последние годы применение аммонитов на карьерах ограничено.

Зерногранулиты — механические смеси гранулирован­ной аммиачной селитры и тротила. Различают зерногранулит 80/20 (80% селитры и 20% тротила), который по взрывчатым свойствам близок к аммониту № 6 и предназначен для заряжания сухих сква­жин, и зерногранулит 30/70 (30% селитры и 70% тротила), пред­назначенный для заряжания обводненных скважин. Зерногранулиты менее чувствительны к внешним воздействиям, чем порошкообраз­ные аммониты. Взрываются от взрыва промежуточного детонатора. Благодаря хорошей сыпучести, малой слеживаемости и незначитель­ной чувствительности зерногранулитов к механическим воздей­ствиям при применении их появляется возможность механизиро­вать процесс заряжания скважин с помощью специальных зарядных агрегатов.

Игданит — ВВ простейшего состава, изготовляемое непо­средственно на месте взрывных работ и состоящее из 95—96% гра­нулированной аммиачной селитры и 4—5% солярового масла. На карьерах игданит изготовляют или в стационарных установках, откуда он поступает в специальные зарядные машины, или в спе-циалъных самоходных агрегатах, приготовляющих смесь селитр с соляровым маслом и заряжающих скважины. Игданит можно также изготовлять вручную путем предварительной заливки со­лярового масла в мешки с аммиачной селитрой. По мощности игда­нит, эквивалентен аммониту № 9, но более безопасен и прост в изго­товлении. Взрывается игданит от промежуточного детонатора.

Благодаря высокой безопасности, возможности механизации

процесса зарядки скважин, простоте изготовления и низкой стои­мости игданит все шире применяют на карьерах для зарядки необводненных скважин.

А к в а т о л — относится к водонаполненным ВВ, в составе которых содержится до 15—20% воды. Акватол 65/35 состоит из 63% аммиачной селитры, 34% гранулированного тротила и 3% специального загустителя. На карьеры поставляют сухую смесь пкиатола 65/35, а водонасыщение ее осуще­ствляется непосредственно на месте применения п стационарных или самоходных смесительных агрегатах. Водонаполненный акватол пред­ставляет собой легко подвижную массу, за­полняющую всю зарядную полость и обеспе­чивающую высокую плотность заряжания. Акватол может применяться для заряжания как сухих, так и обводненных скважин. Взрывается акватол от промежуточного де­тонатора.

Рис. 104. Огнепровод­ной шнур:

1. — направляющие нити;

2. — пороховая мякоть; 3— двойная нитяная оп­летка; 4 — смола; 5 — асфальт; 6 — нитяная оплетка;7— смола; 8 — наружная оболочка (по­лихлорвиниловая, гут­таперчевая или асфаль­тированная).

Тротил (тринитротолуол, тол) — нитро-соединение ароматического ряда, практически нерастворим в воде, малочувствителен к трению и удару, при нагревании сначала плавится, а затем загорается и спокойно сгорает на откры­том воздухе. Тротил используют как составной компонент при изготовлении многих аммиач-но-селитренных. ВВ. Как самостоятельное взрывчатое вещество тротил применяют на карьерах в гранулированном виде для заря­жания обводненных скважин. Взрывается гра­нулированный тротил от взрыва промежу­точного детонатора. К основным достоин­ствам тротила относят водоустойчивость и относительно большую мощность, к недостат­кам — сравнительно высокую стоимость и об­разование при взрыве большого количества ядовитых газов.

Алюмотол— гранулированный сплав тротила с алюминие­вой пудрой. Отличается водоустойчивостью и повышенной мощ­ностью. Детонирует от промежуточного детонатора. Применяется на карьерах для взрывания крепких обводненных пород.

Заряды промышленных ВВ взрывают с помощью средств взрывания (СВ). К основным средствам взрывания, приме­няемым на открытых работах, относят: огнепроводный шнур, кап­сюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующий шнур и дето­национное реле.

Огнепроводный шнур служит для безопасной пере­дачи начального импульса капсюлям-детонаторам или порохо­вым зарядам и представляет собой слабо спрессованную из дымного

пороха сердцевину, завернутую в нитяные оплетки с гидроизо­ляционными прослойками (рис. 104). Внешний диаметр огнепро­водного шнура 5—6 мм, скорость горения 1 см/сек. Наружная оплетка огнепроводного шнура окрашена в черный или коричне­вый цвет.

Капсюль-детонатор представляет собой металличе­скую или бумажную цилиндрическую гильзу 1, снаряженную за­рядами первичного и вторичного инициирующего ВВ (рис. 105). В гильзу детонатора сначала запрессовывается менее чувствитель­ное к внешним воздействиям вторичное инициирующее ВВ (тэн, тетрил, гексоген) 4, а затем вводится первичное инициирующее ВВ (гремучая ртуть или тенерес и азид свинца) в металлической чашечке 2 с отверстием в центре. Сквозь это отверстие к первич­ному инициирующему ВВ 3 проникает пламя горящего огнепровод­ного шнура, введенного в сво­бодную часть гильзы, и вызы­вает взрыв ВВ.

Рис.105 Капсюль-детонатор. Капсюли-детонаторы обладают высокой

чувствительностью к тре­нию, удару, сжатию и огню, по­ этому при обращении с ними нужно соблюдать максимальную осторожность.

Электродетонатор представляет собой капсюль-де­тонатор с закрепленным в нем электровоспламенителем, который состоит из воспламенительной головки, мостика накаливания и вы­водных проводов. При пропускании электрического тока мостик накаливается и от него загорается воспламенительный состав го­ловки, пламя которого возбуждает взрыв первичного иницииру­ющего ВВ детонатора.

Электродетонаторы выпускают мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия. Последние отличаются от электродетонато­ров мгновенного действия тем, что в них между электровоспламените­лем и первичным инициирующим ВВ помещен столбик замедляющего состава, сгорающего в течение строго определенного времени. Это позволяет создавать определенный интервал времени между вос­пламенением электровоспламенителя и взрывом детонатора. У элек­тродетонаторов короткозамедленного действия этот интервал вре­мени составляет 25—250 мсек, замедленного действия — 0,5—10 сек.

Детонирующий шнур предназначен для передачи детонации от капсюля-детонатора (электродетонатора) к заряду ВВ, или от одного заряда ВВ к другому. Сердцевину детонирующего шнура изготовляют из инициирующего ВВ (тэна) и покрывают тремя спиральными нитяными оплетками. Наружную оплетку детониру­ющего шнура покрывают изолирующим составом и окрашивают в красный или белый цвет (с двумя красными нитями), что резко отличает его от огнепроводного шнура.

Детонационное реле включают в разрыв сети дето-

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000нирующего шнура для создания заземлений между взрывами отдельных зарядов или групп зарядов ВВ.

На открытых горных разработках применяют п иротехнические реле типа КЗДШ, замед­ление у которых осуществляется за счет строго определенного времени сгорания (10—50 м/сек) специального замедляющего со­става.

Способы взрывания зарядов ВВ характеризуют двумя призна­ками: применяемыми средствами и последовательностью взрывания отдельных зарядов или групп зарядов во вре­мени.

Рис. 106. Тротил-тетриловая шашка-де­тонатор с детониру­ющим шнуром:

1 — тетрил; 2 — тротил; В — бумажная оболочка; 4 — детонирующий шнур

В зависимости от применяемых средств взрывания различают три способа взрывания зарядов ВВ: огневой, электриче­ский и с помощью детониру­ющего шнура. При огневом способе взрывания применяют огнепроводный шнур и капсюли-детонаторы, при электрическом — электродетонаторы. При взрывании детониру­ющим шнуром наряд ВВ взрывается от взрыва детонирующего шнура, который, в свою очередь, взрывается с помощью капсюля-дето­натора или электродетонатора.

Для взрывания скважинных зарядов на карьерах наиболее широко применяют способ взрывания детонирующим шнуром, к основным достоинствам которого относятся: простота и безопасность выполнения работ по подготовке взрывной сети и ликвидации отказов, возмож­ность взрывать с заданной последовательностью неограниченное число зарядов ВВ.

При взрывании детонирующим шнуром за­рядов гранулированных или водонаполненных ВВ взрыва детонирующего шнура недоста­точно, чтобы возбудить детонацию зарядов ВВ. В этом случае для возбуждения детонации применяют промежуточный детонатор в виде небольшого заряда аммонита или специальных тротиловых, тротил-тетриловых и тротил гексогеновых шашек, взрываемых непосред­ственно детонирующим шнуром (рис. 106). Промежуточные детона­торы могут также применяться при огневом и электрическом спосо­бах взрывания.

В зависимости от интервала времени между взрывом отдельных зарядов или групп зарядов ВВ различают мгновенное, ко-роткозамедл ееное и замедленное взрыва­ние. При мгновенном взрывании соседние заряды взрываются практически одновременно; при короткозамедленном — с интерва­лами 10—75 мсек; при замедленном взрывании интервалы между взрывами составляют 0,5—10 сек.

На карьерах применяют главным образом короткозамедленное взрывание, осуществляемое с помощью электродетонаторов коротко-замедленного действия и детонационных реле.