авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
-- [ Страница 1 ] --

ФИЗИКА и ТЕХНИКА

ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЗИКА и ТЕХНИКА

ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ

МАТЕРИАЛОВ

(сборник научных статей)

Днепропетровск

АРТ-ПРЕСС

2007

УДК 532.593+539.8

ББК 22.3+30.3

Ф50

Печатается по решению Ученого Совета Национального горного университета

(протокол №4 от 10 апреля 2007 г.) Редколлег ия: проф. Соболев В.В. (отв. ред.), с.н.с. Чернай А.В., н.с. Билан Н.В.

Физика и техника высокоэнергетической обработки мате Ф50 риалов: Сб. научн. тр. / Редколл.: Соболев В. В. (отв. ред) и др.

– Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2007. – 377 с.

ISBN В сборнике приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований в области разработки, создания и практического использова ния новых инициирующих и промышленных ВВ, исследований структур ных и фазовых превращений в материалах при высокоэнергетической об работке. Предложены решения некоторых проблемных вопросов геомеха ники взрыва, синтеза наноалмазов. В ряде статей обсуждаются новые фи зические эффекты, экспериментально обнаруженные при ударно-волновом инициировании процесса сверхглубокого проникновения микрочастиц в твердые тела.

Рассчитан на специалистов в области химической физики, материалове дения, физ ики твердого тела, геомеханики взрыва, а также на аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

УДК 532.593+539. ББК 22.3+30. ISBN ©Национальный горный университет, Теория и практика создания ВВ УДК 541.8. ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ ЛИГАНДА НА ЛАЗЕРНОЕ ИНИЦИИРОВАНИЕ ПЕРХЛОРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ С ЗАМЕЩЕННЫМИ 1,2,4-ТРИАЗОЛАМИ М.А. Илюшин, И.В. Целинский, И.В. Бачурина, А.С. Козлов, Д.В. Королев Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет), пр. Московский, 26, г. Санкт-Петербург, 198013, E-mail: too1999@narod.ru Синтезирована и исследована серия перхлоратных комплексов d-металлов с 3-гидразино-4 амино-5-R-1,2,4-триазолами как лигандами (где R=H, CH3, SH). Найдено, что группа SH ин гибирует радикальные процессы термораспада и горения, а также увеличивает порог ини циирования лазерным моноимпульсом исследованных комплексов по сравнению с ком плексными солями, где R=H. Группа CH3 снижает восприимчивость металлокомплексов к лазерному инициированию.

Синтезована і досліджена серія перхлоратних комплексів d-металів з 3-гідразино-4-аміно-5 R-1,2,4-триазолами як лігандами (де где R=H, CH3, SH). Визначено, що група SH інгибірує радикальні процеси термічного розпаду й горіння, а також збільшує поріг ініціювання лазер ним моно імпульсом досліджених комплексів у порівнянні з комплексними солями, де R=H.





Группа CH3 знижує сприйнятливість мелталокомплексів до лазерного ініціювання.

Several d-metal perchlorate complexes with 3-hydrazino-4-amino-5-R-1,2,4-triazoles as ligands (where R=H, CH3, SH) have been synthesized and investigated. Group SH was shown to inhibit radical processes of thermal decomposition and burning of the complexes and also increase the thresholds of their Q-switch IR-laser initiation compared to the salts with R=H. Group CH3 de creases the sensitivity of metal complexes to laser initiation.

Электрический метод взрывания зарядов ВВ стал основным в горнодобы вающей промышленности благодаря своей универсальности, быстродействию и надежности. Недостатками этого способа инициирования является чувстви тельность электродетонаторов к зарядам статического электричества, блуж дающим токам и действию электромагнитных полей. Оптический метод взры вания, в котором инициирующий импульс от лазера передается по световоду к светодетонатору, свободен от этих недостатков. Комплексные перхлораты d металлов с полиазотистыми гетероциклическими лигандами рассматриваются в настоящее время как один из перспективных классов светочувствительных ВВ, позволяющий создать надежные, безопасные, экологичные средства иницииро вания в том числе для подземных работ.

Ранее было показано, что комплексные перхлораты переходных метал Теория и практика создания ВВ лов, содержащие высокоэнтальпийный, легко окисляемый лиганд 3(5)-гидрази но-4-амино-1,2,4-триазол (ГАТр) общей формулы N N Me NHNH N (ClO 4) NH, где Me = Cu2+(1), Cd2+(2), Ni2+(3), Co2+(4), детонируют при действии моноим пульса неодимового лазера ( = 1,06 мкм, = 30 нс), причем порог их иниции рования снижается в ряду солей Co2+ Ni2+ Cd2+ Cu2+, что соответствует ряду увеличения суммы потенциалов ионизации центральных ионов (I1+I2) [1]. Сле довательно, катионы металлов при инициировании комплексов выполняют роль катализаторов горения. Комплексный перхлорат меди 1 был изучен более подробно как наиболее чувствительное и перспективное светочувствительное ВВ в исследованном ряду комплексов. Соль 1 при нагревании разлагается в од ну макрокинетическую стадию при температуре выше 230 оC. Комплекс меди имеет короткий участок перехода горения в детонацию. Минимальный заряд комплексного перхлората меди 1 по гексогену в гильзе от капсюля-детонатора №8 равен ~ 0.025–0.035 г. Полученная соль 1 является опасным ВВ. Она имеет чувствительность к механическим воздействиям на уровне штатных иниции рующих ВВ, что не соответствует современным требованиям по безопасности.

Как с теоретической, так и с практической точек зрения представлялось важ ным изучить влияние заместителей в положении 5-триазольного цикла на ха рактеристики получаемых комплексных перхлоратов. Исследования показали, что введение метильной группы в молекулу 3(5)-гидразино-4-амино-1,2,4 триазола приводит к получению комплексных перхлоратов переходных и тяже лых металлов (Hg2+, Cu2+,Co2+) менее чувствительных к механическим воздей ствиям, чем соответствующие соли ГАТр. Однако они распадались под дейст вием моноимпульса неодимового лазера в режиме горения, а не детонации, что исключало применение этих координационных соединений в лазерных детона торах [1].





Теория и практика создания ВВ NN Me H3C NHNH 2 (ClO 4) N NH Комплексные перхлораты металлов с 3-гидразино-4-амино-5-метил-1,2,4 триазолом как лигандом.

Другим исследованным нами лигандом был 4-амино-3-гидразино-5 меркапто-1,2,4-триазол (торговая марка Purpald). Тиольная группа –SH придает соединению свойства радикальной ловушки – способность ингибировать цеп ные радикальные процессы, в том числе с участием кислородсодержащих ради калов, таких как OH., RO., ROO. Поскольку горение является цепным радикаль ным процессом, то можно было ожидать пониженной воспламеняемости ком плексных перхлоратов, содержащих Purpald, и меньшей по сравнению с ком плексными перхлоратами, содержащими ГАТр, чувствительности к удару. Вос приимчивость комплексных перхлоратов, содержащих Purpald, к импульсному лазерному излучению a priory прогнозировать не представлялось возможным, так как точный механизм взаимодействия координационных соединений со световой волной не установлен.

Для экспериментальной проверки высказанных предположений и изучения взрывчатых характеристик были получены и исследованы комплексные пер хлораты меди (II), кобальта (II), никеля (II) и кадмия (II) с 3-гидразино-4-амино 5-меркапто-1,2,4-триазолом в качестве лиганда NN HS Me NHNH 2 (ClO4) N NH, 2+ 2+ 2+ 2+ где Me = Cu (5), Cd (6), Ni (7), Co (8).

В работе были исследованы прессованные образцы комплексных перхло ратов 5-8 с толщиной пленки ~1.5 мм, диаметром заряда 5 мм. Исследования в Теория и практика создания ВВ режиме свободной генерации (и 100 мкс) проводили с использованием лазера с активным элементом из неодимсодержащего кристалла калий-гадолиниевого вольфрамата. Длина волны излучения обоих источников составляла 1.06 мкм.

Энергию лазерного излучения, поступающую на образец, регулировали нейтральными светофильтрами и оценивали по отраженной от делительной пластины части излучения в режиме моноимпульса с помощью наносекундного фотометра, а в режиме свободной генерации – с помощью прибора ИМО-2Н.

Для сохранения подобия геометрических условий расстояния от делительной пластины до измерительной головки прибора и образца комплексного перхло рата выбирались одинаковыми. При калибровке измерительного тракта измери тельную головку устанавливали на место образца перхлората.

Результаты изучения лазерного инициирования синтезированных ком плексных соединений 5-8 в режиме свободной генерации приведены в табл. 1.

Таблица Лазерное инициирование синтезированных комплексных соединений 5- в режиме свободной генерации ( = 1,06 мкм, имп. = 100 мкс, dлуча = 10–3м, Екр = 0,2 Дж) Вещество Эффект Cu(C2H5N6S)2(ClO4)2 Детонация Cd(C2H5N6S)2(ClO4)2 Детонация Co(C2H5N6S)2(ClO4)2 Детонация Ni(C2H5N6S)2(ClO4)2 детонация Следовательно, все полученные комплексы являются светочувствитель ными веществами.

С целью уточнения полученных предварительных результатов по оценке восприимчивости комплексов 5-8 к лазерному моноимпульсу были проведены дополнительные исследования на экспериментальной установке (и 9 нс), схема которой представлена на рис.

Луч лазера фокусировали на поверхности исследуемых образцов с помо щью линзы. Энергию в импульсе варьировали с помощью нейтральных свето фильтров и контролировали с помощью светоделительной пластины лазерным калориметром СИЭП-1. Определение времени задержки инициирования прово Теория и практика создания ВВ дили по кривым сигнала с регистрирующего фотодатчика (фотодиод ФД-256), выводимого на компьютер посредством платы АЦП L-154. Запуск платы АЦП L-154 осуществляли с блока управления лазером в момент подачи импульса.

Точность измерения порога инициирования ~10%.

Рисунок – Схема экспериментальной установки: 1 - импульсный лазер LF 114-10;

2 - нейтральные светофильтры;

3 - диафрагма;

4 - светодели тельная пластина;

5 – фокусирующая линза;

6 – защитное стекло;

7 - испы тательная камера;

8 - исследуемый образец;

9 – первичный фотопреобразова тель измерителя энергии;

10 - блок регистрации и индикации измерителя энер гии СИЭП-1;

11 – фотодатчик ФД – 256;

12 – блок управления лазером.

Результаты исследований приведены в табл. 2. Порог инициирования медного комплекса 5 равен 5,1610-1 Дж /см2, что находится на уровне чувстви тельности прессованных образцов традиционных инициирующих веществ (на пример, у гремучей ртути порог инициирования лазерным моноимпульсом ~1000 мДж\см2, а у стифната свинца – ~ 400 мДж\см2 [2]). Для металлокомплек сов 6-8 порог инициирования превышал мощность использованного лазера.

Они не воспламенялись лучом с энергией 1,5310-1 Дж, что соответствует плот ности энергии 61,2 Дж /см2. Время задержки инициирования перхлората меди в режиме моноимпульса определить не удалось, вероятно, из-за недостаточного быстродействия фотодатчика.

Теория и практика создания ВВ Таблица Лазерное инициирование металлокомплекса (=1,06 мкм, имп.=9 нс, dлуча=0,5*10-3м) Вещество Екр, Дж Нкр, Дж Эффект /см 1,29*10-3 5,16*10- Cu(C2H5N6S)2(ClO4)2 детонация 1,53*10- Cd(C2H5N6S)2(ClO4)2 61,2 отказ 1,53*10- Ni(C2H5N6S)2(ClO4)2 61,2 отказ - Co(C2H5N6S)2(ClO4)2 1,53*10 61,2 отказ Полученный результат противоречит данным работы [3], согласно кото рым комплекс 5 не воспламенялся лазерным моноимпульсом. Возникшее рас хождение в результатах экспериментов по лазерному инициированию может быть следствием недостаточной мощности лазера, использованного в цитируе мой работе.

Перхлоратный комплекс 5 имеет чувствительность к удару на копре К-44- 36% (по ГОСТ 4545-88, прибор №1, высота 25 см, масса груза 2 кг) (у ТЭНа в этих условиях чувствительность 12%). Следовательно, как и ожидалось, по опасности в обращении комплексный перхлорат меди 5 находится на уровне современных мощных бризантных взрывчатых веществ и более безопасен, чем традиционные инициирующие взрывчатые вещества. Исследование иниции рующей способности соли 5 по гексогену в гильзе КД №8 показало, что ком плексный перхлорат обладает пониженной горючестью и не воспламеняется лучом огня огнепроводного шнура. Следовательно, предположение об ингиби ровании SH-группой процессов горения комплексных перхлоратов эксперимен тально подтвердилось.

Термическая устойчивость металлокомплекса 5 была оценена по результатам дериватографического анализа (скорость нагрева образца 5 К/мин.), см. табл. 3.

Комплекс 5 разлагается в 2 экзотермические макрокинетические стадии, в отличие от комплекса 1, распадающегося одностадийно [1]. На первой стадии при температуре выше 152 °С, очевидно, происходит разрыв слабых связей N-N и окисление двух экзоциклических амино- и гидразино- групп одним перхло рат-анионом (расчетная потеря в весе 35,4%), на второй стадии, вероятно, име ет место окисление двух тиольных заместителей оставшимся перхлорат Теория и практика создания ВВ анионом (расчетная потеря в весе 29,6%). В твердом остатке остается произ водное 1,2,4-триазола неопределенного состава и строения. Таким образом, комплексный перхлорат меди 5 является менее устойчивым соединением по сравнению с комплексным перхлоратом меди 1, который не содержит в составе лиганда тиольного заместителя, а лиганд Purpald является менее реакционно способным, чем лиганд ГАТр.

Таблица Дериватографический анализ перхлоратного комплекса меди Темпера Интервал тем- тура Убыль Тнир., Вид пературы пика Соединение массы, °С эффекта эффекта, °С эффекта, % °С [Cu(C2H6N6S)2](ClO4)2 - 20-152 - - [Cu(C2HN3S)2](ClO4) 37 152-315 200 222 экзо [Cu(C2HN3)2] 28 315-428 350 362 экзо Остаток 35 Следовательно, медный комплекс 5 является перспективным светочувст вительным веществом, которое может найти применение в безопасных оптиче ских средствах инициирования.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ через межвузовскую научно-техническую программу "Развитие на учного потенциала высшей школы", Проект РНП 2.1.1. Литература 1. Разработка компонентов высокоэнергетических композиций. Моногра фия / М.А. Илюшин, И.В. Целинский, А.М. Судариков и др. / Под ред. И.В. Це линского. – СПб: Изд. ЛГУ им. А.С. Пушкина, 2006.

2. Ilyushin M.A., Tselinsky I.V. Laser initiation of High-Energy-Capacity Compounds in Science and Technology // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2000. – V. 73, №8. – P. 1305–1312.

3. Cudzilo S., Szmigielski R. Synthesis and investigations of some di-(R-1,2,4 triazolato)copper (II) perchlorates // Biuletyn wojskowej akademii technicznej. – 2000. – V.49, №12. – P. 5–17.

Теория и практика создания ВВ УДК 622.235.22+539. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КРИСТАЛЛОВ СОЛЕЙ-ИНГИБИТОРОВ С ПРОДУКТАМИ ДЕТОНАЦИИ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА С.А. Калякин Донецкий национальный технический университет, ул. Артема, 58, г. Донецк, 83000, Украина, raisa@cs.dgtu.donetsk.ua В статье рассмотрены проблемы физико-химических превращений кристаллов соли ингиби торов в детонационных волнах ПВВ. Доказано, что чем выше внутреннее давление, возни кающее в кристаллах соли-ингибитора при детонации ПВВ, тем ниже уровень его предохра нительных свойств и величина предельного заряда.

В статті розглянуті проблемі фізико-хімічних перетворень кристалів солі інгібіторів у дето наційних хвилях ПВР. Доведено, чим вище внутрішній тиск, що виникає в кристалах солі інгібітора при детонації ПВР, тим нижче рівень її запобіжних властивостей та величина гра ничного заряду.

In paper the problems of physical and chemical transformations of crystals of salt inhibitions in detonation waves of permissible explosive are considered. It is proved, that the unceasing of the in ternal pressure in crystals of salt leads to the decreasing of the level of its safety properties and size of a limiting charge.

В угольных шахтах, опасных по газу и взрывам угольной пыли разреша ется применять при взрывных работах только предохранительные взрывчатые вещества (ПВВ). Отличительной особенностью ПВВ от непредохранительных ВВ является то, что они обладают определенным уровнем предохранительных свойств, который характеризуется величиной предельного заряда при взрыва нии ПВВ во взрывоопасных смесях метана (МВС) и угольной пыли (ПВС) с воздухом. Предельный заряд характеризуется максимальной массой ПВВ, при взрыве которой не происходит воспламенение МВС или ПВС. В настоящее время ПВВ еще не могут быть признаны абсолютно безопасными для ведения взрывных работ во взрывоопасносной атмосфере шахт. Поэтому необходимо их дальнейшее совершенствование в направлении повышения антигризутности ВВ, т.е. увеличения массы предельного заряда в МВС. Решение этого вопроса является важной задачей, имеющей большое научное и практическое значение для повышения техники безопасности и охраны труда.

Анализ последних исследований и публикаций показал, что наиболее перспективным направлением повышения уровня предохранительных свойств Теория и практика создания ВВ ПВВ является применение в их составе химически активных солей- ингибито ров реакции окисления метана кислородом воздуха. В результате торможения этой реакции ингибитором, который находится в составе ПВВ, удается обеспе чить взрывопредупреждение МВС при взрывных работах. Однако в последних исследованиях [1, 2] было установлено, что соли-ингибиторы, введенные непо средственно в состав ПВВ, предохранительную оболочку или забойку могут под действием взрыва терять свойства отрицательных катализаторов (ингиби торов) реакции окисления метана, что является аномальным явлением, которое ранее не было известно. Это явление характеризуется тем, что в течение опре деленного времени под действием продуктов детонации ВВ соли-ингибиторы становятся не способными тормозить реакцию окисления метана, в результате чего происходит воспламенение МВС.

Целью данной статьи является рассмотрение условий, при которых воз никает аномальное явление в результате взаимодействия продуктов детонации ВВ с кристаллами ингибитора во фронте детонационной волны. Изучение этого явления, происходящего при взрыве ПВВ, необходимо для выбора новых прин ципов их построения и дальнейшего совершенствования.

В настоящее время общепризнано, что наилучшими ингибиторами вос пламенения метана являются галогениды щелочных металлов, а механизм их действия, в частности, при применении в антигризутных ВВ, сводится к обрыву цепей реакций окисления метана солью при его взрыве [3]. При этом считается, что ответственным за каталитическое ингибирующее действие соли является образующий ее металл [4]. Ионы металла на поверхности кристалла соли сна чала захватывают или адсорбируют радикал, а затем происходит его рекомби нация с другими радикалами. В результате рекомбинации радикалов на поверх ности соли-ингибитора они выводятся из зоны реакции, и скорость реакции окисления метана резко тормозится вплоть до полного прекращения реакции.

Однако, как показали исследования по изучению предохранительных свойств ПВВ в МВС (антигризутность) [5, 6], ингибирующая активность соли и ее способность рекомбинировать радикалы при взрыве существенно зависит от времени контакта ингибитора с взрывоопасной МВС. Было установлено, что существует отрезок времени, в течение которого ингибитор не способен тормо зить реакцию окисления метана при взрыве заряда, и в этот период времени у ВВ отсутствует антигризутность (оно имеет недостаточный предельный заряд).

Теория и практика создания ВВ Этот интервал времени, в течение которого у ингибитора существует дезреком бинационный эффект, соответствует интервалу времени, когда кристаллы соли ингибитора находятся непосредственно в зоне действия на них мощной детона ционной или ударной волны. Поэтому была выдвинута гипотеза о том, что аномальное явление – дезрекомбинационный эффект, при котором ингибитор не может тормозить реакцию окисления метана при взрыве заряда ВВ, связан с экстремальным его состоянием, вызванным действием на кристалл соли мощ ной детонационной волны.

Экстремальное состояние ингибитора возникает в результате его сильно го сжатия. При сильном сжатии конденсированного вещества в нем развивается колоссальное внутреннее давление за счет отталкивания атомов в молекулах вещества друг от друга. Существование этого давления нетеплового происхож дения, совершенно не свойственного газам, и определяет основные особенно сти поведения твердых тел при сжатии их ударными волнами [7].

При сжатии тела преобладающую роль играют силы отталкивания, кото рые резко возрастают по мере сближения атомов в кристаллической решетке.

Поэтому при объемах вещества, меньших нулевого, его потенциальная энергия Ех(V) быстро увеличивается [8]. Упругое давление холодного сжатия – Рх свя зано с потенциальной энергией соотношением:

dE x (V) Px =, (1) dV которое имеет естественный механический смысл (приращение энергии равно работе сжатия) и может рассматриваться как уравнение адиабаты холодного сжатия вещества.

Уравнение (1) можно представить в виде уравнения ударной адиабаты конденсированного вещества. Ударная адиабата представляется функцией:

P1 = F( o, Po, 1 ). (2) Она может быть найдена в ряде конкретных случаев, когда термодинамические связи системы определяются изменением энергии по обе стороны разрыва, т.е.

Е = Е (, Р). Согласно работе [8], запишем законы сохранения массы и импуль са в веществе, по которому распространяется ударная волна, в виде:

1 D =, (3) o (D u ) Теория и практика создания ВВ P1 = o Du. (4) Исключив из этих уравнений массовую скорость потока вещества за фронтом ударной волны – u, получим:

o P1 = o D 2 (1 ). (5) В качестве третьего соотношения возьмем уравнение изменения кинети ческих энергий вещества по обе стороны разрыва:

E1 (P1V1 ) E o (Po Vo ) = (P1 + Po )(Vo V1 ). (6) По аналогии с соотношением, связывающим начальные и конечные дав ления и плотности при адиабатическом ударном сжатии вещества, выражение (6) носит название ударной адиабаты.

Поскольку даже в очень слабых ударных волнах, распространяющихся по конденсированному веществу, давление во фронте Р1 измеряется тысячами ат мосфер, начальным атмосферным давлением всегда можно пренебречь (Ро = 0).

Тогда уравнение ударной адиабаты для конденсированного вещества можно за писать в виде:

E1 E o = P1 (Vo V1 ). (7) Удобно выразить ударную адиабату конденсированного вещества в ана литическом виде, воспользовавшись экспериментальными данными или эмпи рической зависимостью. В работах [8, 9] установлено, что в широком диапазоне амплитуд ударных волн в веществе зависимость между скоростью фронта – D и массовой скоростью вещества за фронтом (относительно невозмущенного ве щества) является линейной:

D = А + Вu, (8) где А – гидродинамическая скорость звука в веществе;

В –коэффициент, полу ченный в результате обработки опытных данных;

u– массовая скорость частиц за фронтом ударной волны.

С помощью уравнения (8) по уравнениям (7) и (5) в работе [8] получено уравнение ударной адиабаты конденсированного вещества, которое преобразо вано к виду:

Теория и практика создания ВВ A 2 (1 o ) P1 =, (9) 2 ( B 1 ) 1 o (B 1) B 1 o где 1 – плотность вещества во фронте ударной волны;

о – исходная плотность вещества при нормальном давлении.

Уравнение (9) позволяет сделать расчет давления ударного сжатия кри сталлов ингибитора во фронте детонационной волны ПВВ. Однако для этого необходимо знать конечное значение плотности кристалла ингибитора 1 во фронте волны. Это значение не известно. Вместе с тем, ПВВ представляют со бой смеси бризантных ВВ и солей-ингибиторов МВС, и интенсивность их де тонационного процесса определяется содержанием и детонационными свойст вами сенсибилизатора – активного ВВ. Априори известно, что при детонации вещество (в данном случае ВВ) в детонационной волне сжимается. Поэтому и у ПВВ сжатие вещества во фронте детонации, несомненно, происходит. В этом случае сжатию подвергается как сенсибилизатор, так и находящийся в составе ПВВ ингибитор.

Предположим, что начальное давление сжатия соли-ингибитора – Рu при детонации ПВВ на границе контакта "соль – сенсибилизатор – продукты дето нации" можно определить, исходя из соотношения акустических жесткостей ВВ и кристалла соли-ингибитора [10]:

Pи = KPBB, (10) где РВВ – давление во фронте детонационной волны ВВ;

К – коэффициент, учи тывающий импеданс ВВ и соли-ингибитора, равный:

K= ;

(11) D 1 + BB BB u : Du где ВВ, u – плотности ВВ и соли-ингибитора соответственно;

DВВ – скорость детонации ВВ;

Du – скорость ударной волны в веществе ингибитора.

Подставив уравнение (11) в уравнение (10), получим:

2 u D u Pu =. (12) PBB u D u + BB D BB Теория и практика создания ВВ Т.к. давление сжатия ингибитора определяется уравнением (4), преобра зуем уравнение (12) к следующему виду, позволяющему определить массовую скорость вещества ингибитора за фронтом ударной волны:

2PBB u=. (13) u D u + BB D BB Подставляем уравнение (8) в уравнение (13) и преобразуем его:

2PBB u= или u 2 ( u B) + и( u A + BB D BB ) 2PBB = 0. (14) A u + B u и + BB D BB Решение квадратного уравнения (14) позволяет определить массовую скорость вещества в кристалле ингибитора за фронтом ударной волны:

( u A + BB D BB ) + ( u A + BB D BB ) 2 + 8 B u PBB u=, м/с. (15) 2 u B Давление во фронте ударной волны, распространяющейся по кристаллу ингибитора равно:

Pu = u (Au + Bu 2 ), Па. (16) Таким образом, если известно давление детонации ПВВ, содержащего соль-ингибитор с известной ударной адиабатой, то можно расчетным путем ус тановить давление динамического сжатия кристалла соли во фронте детонаци онной волны. Поэтому для промышленных ВВ IV-VII классов методом "аква риума" [11] определили их давление детонации – Рн. В современных ПВВ в ка честве ингибитора, как правило, применяется хлористый натрий – NaCl. Удар ная адиабата для кристаллов этой соли известна: D = 3400 + 1,37 u.

В табл. 1 приведены результаты расчетов давления динамического сжа тия кристаллов соли-ингибитора во фронте детонационной волны предохрани тельных ВВ.

Результаты показывают, что во фронте детонационной волны ингибитор подвергается мощному динамическому сжатию под действием возникающей в кристаллах соли ударной волны. При этом достигается экстремальное состоя ние вещества, которое характеризуется его сжатием и возникновением ано мальных форм поведения. Для соли-ингибитора это дезрекомбинационный эф фект, в результате которого она становится не способной тормозить цепные ре Теория и практика создания ВВ акции окисления метана кислородом воздуха при взрыве заряда ПВВ. Вместе с тем необходимо доказать, что именно ударная сжимаемость вещества ингиби тора во фронте детонационной волны имеет место и оказывает влияние на пре дохранительные свойства ПВВ. Для этого воспользуемся уравнением ударной адиабаты для конденсированного вещества в виде уравнения (9), которое ха рактеризует зависимость изменения давления ударно сжатого вещества – инги битора от его плотности.

Таблица Давление динамического сжатия кристаллов соли-ингибитора во фронте детонационной волны ПВВ Параметры ВВ и детонаци- Параметры ударного онного фронта сжатия соли-ингибитора массовая ско- давление давление плот- скорость рость во фронте во фронте ность ВВ (класс) вещества за дето- детона- ударной ВВ, фронтом нации ционной волны BB, ударной ВВ, D, волны, сжатия, кг/м3 волны, uu, м/с Рм, ГПа Рu, ГПа м/с Аммонит Т-19 (IV) 1050,0 4164,0 5,58 795,67 7, Углениты:

2224 1,98 357,52 2, Э-6 (V) 13П (V) 1220 2350 2,1804 385,49 3, 2080 1,675 312,33 2, НИИТ-2 (V) 1350 1927 1,55 288,1 2, 12ЦБ (VI) 1250 286,46 2, Н-12 (VI) 1911 1, 12П (VI) 1250 1948,9 1,348 256,71 2, 1250 1985,0 1,589 297,88 2, 10П (VI) 206,5 1, ионит (VII) 1170 1676,0 1, Для хлористого натрия закон изменения плотности вещества при ударном сжатии известен [12]:

1 1 + 0,13991318P1 + 0,0010913227 P =. (17) o 0,99989104 + 0,0988363702P Подставив в уравнение (17) величину давления Р1, которое имеет соль- ин гибитор во фронте детонационной волны, находим для ингибитора отношение конечной и начальной плотностей (для NaCl o = 2150 кг/м3). Далее, пользуясь Теория и практика создания ВВ этим отношением, по уравнению ударной адиабаты (9) находим давление удар ного сжатия соли (NaCl) при детонации ВВ. Если величины Р1 и Рu совпадают, то получается, что сжатие соли-ингибитора при детонации ВВ происходит в дето национном фронте по ударной адиабате. В табл. 2 приведены результаты расчета давления ударного сжатия ингибитора при детонации ВВ и приращения энергии кристаллами соли, равное работе их сжатия по уравнению (7). Эти величины бы ли сопоставлены со значениями масс предельных зарядов ПВВ IV-VII классов, которые характеризуют уровень их предохранительных свойств.

Таблица Давление ударного сжатия соли-ингибитора во фронте детонации ВВ и приращение энергии ее кристаллов в результате их сжатия Параметры ударного сжатия соли ингибитора во фронте детонации Прира ПВВ щение Масса пре Р1, Рu, ПВВ (класс) энергии, дельного урав- урав, E, заряда, кг 1 / o нение нение кг/м3 кДж/кг (9), (16), ГПа ГПа Аммонит Т- 1,21603 464,46 7,713 7,681 8268,7 0, (IV) Углениты:

Э-6 (V) 1,10243 220,22 3,03 2,99 6788,7 0,125-0, 12ЦБ (VI) 1,0833 179,14 2,388 2,35 6559,1 0,60-0, ионит (VII) 1,06043 129,92 1,666 1,635 6292,3 1,20-1, Результаты, приведенные в табл. 2 показывают, что ударное сжатие ве щества ингибитора при детонации ПВВ происходит под действием возникаю щей в нем ударной волны, которая сжимает кристаллы соли и создает в них ог ромное внутреннее давление: Р1 Рu. Величина этого давления, по-видимому, оказывает существенное влияние на уровень предохранительных свойств ПВВ, т.к. кристаллы соли-ингибитора под действием такого давления становятся не способными тормозить цепные реакции окисления метана кислородом воздуха.

Эксперимент показывает, что чем меньше внутреннее давление в кристаллах соли-ингибитора, тем больше уровень предохранительных свойств ПВВ. Также необходимо отметить, что величина затраты энергии детонации ВВ на сжатие кристаллов соли-ингибитора не оказывает существенного влияния на уровень Теория и практика создания ВВ предохранительных свойств ПВВ. Для угленита Э-6 и ионита различие в таких затратах энергии не превышает 10%, тогда как уровень их предохранительных свойств отличается существенно: величина предельного заряда ионита в 10 раз больше, чем у угленита. Таким образом можно утверждать, что дезрекомбина ционный эффект у ингибиторов, введенных в состав ПВВ, связан с их ударным сжатием в детонационном фронте.

Выводы 1. В детонационном фронте ПВВ происходит ударное сжатие кристаллов соли-ингибитора, находящейся в их составе.

2. Ударное сжатие вещества ингибитора приводит к возникновению ог ромного внутреннего давления в кристаллах соли.

3. Доказано, что чем выше внутреннее давление, возникающее в кристал лах соли-ингибитора при детонации ПВВ, тем ниже уровень его предохрани тельных свойств и величина предельного заряда.

Дальнейшие работы необходимо проводить в направлении исследования фи зической сущности возникновения дезрекомбинационного эффекта у ингибиторов.

Литература 1. Калякин С.А., Шевцов Н.Р. Аномальное влияние ингибитора на цеп ную реакцию окисления метана при взрыве // Технология и проектирование подземного строительства: Вестник Академии строительства Украины. Вып. 3.

– Донецк: Норд-Пресс, 2002. – С. 166–180.

2. Калякин С.А., Шевцов Н.Р. Научные основы открытого явления вре менной потери рекомбинационного эффекта кристаллическим ингибитором ре акции окисления метана // Сб. "Взрывное дело". – М.: МВК по ВД. – 2005. – №95/52. – С. 100–109.

3. Калякин С.А., Расторгуев В.М. О критических параметрах антигризутно сти предохранительных ВВ // Снижение травматизма при взрывных работах в угольных шахтах / Сб. науч. тр. МакНИИ: Макеевка-Донбасс, 1987. – С. 41–49.

4. Глазкова А.П. Катализ горения взрывчатых веществ. – М.: Наука, 1976. – 264 с.

5. Калякин С.А., Шевцов Н.Р. Влияние времени "жизни" радикалов в про дуктах взрыва ВВ на его предохранительность // Импульсная обработка мате риалов / Сб. науч. тр. – Днепропетровск: Национальный горный университет, 2005. – С. 68–75.

Теория и практика создания ВВ 6. Калякин С.А. Влияние энергии детонации взрывчатого вещества на его предохранительные свойства // Сб. "Взрывное дело". – М.: МВК по ВД. – 2005.

– № 95/52. – С. 34-42.

7. Альтшулер Л.В. Применение ударных волн в физике высоких давлений // Успехи физических наук. – 1965. Т. 85, вып. 2. – С. 197–255.

8. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпе ратурных гидродинамических явлений. – М.: Наука, 1966. – 686 с.

9. Физика взрыва. Под редакцией К.П. Станюковича. – М.: Наука, 1975. – 704 с.

10. Андреев К.К. Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. – М.: Оборон гиз, 1960. – 572 с.

11. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. – М.: Не дра, 1980. – 452 с.

12. Олинджер Б., Кейди Г. Ударная сжимаемость Тэна, ТАТБ, СО2 и Н2О при давлении до 10 ГПа, рассчитанная на основании экспериментальных дан ных по гидростатическому сжатию // Сб. статей "Детонация и взрывчатые ве щества". – М.: Мир, 1987. – С. 204–219.

УДК 662.235. ДЕТОНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ВЗРЫВЧАТЫХ КОМПОЗИЦИЙ С ТЯЖЕЛЫМИ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫМИ МЕТАЛЛАМИ, ОКСИДАМИ И СОЛЯМИ А.А. Котомин, А.С. Козлов, С.А. Душенок, М.А. Трапезников Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет), пр. Московский, 26, г. Санкт-Петербург, 198013, E-mail: too1999@narod.ru Исследована детонационная способность взрывчатых композиций, содержащих тяжелые вы сокодисперсные металлы, оксиды и соли. Установлена количественная зависимость их кри тических диаметров детонации от содержания добавок.

Досліджена детонаційна здатність вибухових композицій, що вміщують важкі високодиспе рсні метали, оксиди та солі. Встановлена кількісна залежність їх критичних діаметрів дето нації від вмісту домішок.

Detonation ability of the explosive compositions containing heavy high dispersed metals, oxides and salts is investigated. Quantitative dependence of their critical diameters of a detonation on the contents of additives is established.

Теория и практика создания ВВ Развитие взрывных технологий связано с необходимостью создания но вых видов взрывчатых материалов, содержащих различные по назначению ор ганические и неорганические инертные компоненты. Для формирования физи ко-механических и реологических свойств в композиции вводятся полимеры, пластификаторы, структурообразователи. Для регулирования детонационной способности и ударно-волновой чувствительности материалов в их состав мож но вводить добавки дисперсных металлов, их оксидов и солей [1-3]. Так, разра ботанные в настоящее время эластичные взрывчатые вещества (ЭВВ), содер жащие подобные компоненты, позволили создать ряд безосколочных устройств и систем разделения, которые широко используются в аэрокосмических аппа ратах [4-6]. При разработке новых взрывчатых композиций (ВК) необходимы прогнозирование и расчет параметров и критических диаметров детонации.

В работах [7-14] представлены результаты исследований параметров де тонации и детонационной способности сложных гетерогенных взрывчатых сис тем, содержащих как органические, так и неорганические инертные компонен ты различного вида, а также разработанные методы расчета. Одним из способов повышения детонационной способности взрывчатых материалов является при менение высокодисперсных тяжелых неорганических добавок. Однако, в на стоящее время он изучен недостаточно и в разработанном ранее методе расчета [12-14] не учтен эффект сенсибилизации ВВ. В данной работе исследовалась детонационная способность взрывчатых материалов, содержащих различные высокодисперсные металлы, их оксиды и соли, с целью получения эксперимен тальных зависимостей критических диаметров детонации ВК от вида и содер жания добавок и уточнения метода расчета.

Критические диаметры детонации индивидуальных ВВ Зависимость критических диаметров детонации кристаллических ВВ от степени их разбавления инертными веществами как органическими, так и неор ганическими, является единой и описывается известным уравнением [7,9]:

dk dk = (1), n Vвв где dk – критический диаметр детонации взрывчатых составов, мм;

dk0 – крити ческий диаметр чистого ВВ при его реальной дисперсности и малой пористо сти, равной 1 – 2%, мм;

Vвв – объемная доля ВВ в композиции;

n – параметр, Теория и практика создания ВВ определяемый дисперсностью ВВ и физическими свойствами добавок.

Критический диаметр детонации чистого ВВ dk0 может быть рассчитан с использованием удельной поверхности, определяемой по газопроницаемости ВВ ( Sg, м2/г), например на приборе ПСХ-4 [7,9]:

d k 0 = aSg b, (2) где a – критический диаметр детонации ВВ при Sg = 1 м2/г, мм;

b – коэффици ент, характеризующий темп роста критического диаметра ВВ с уменьшением Sg: для бензотрифуроксана a = 0,06 мм, b = 1,23;

для ТЭНа a = 0,08 мм, b = 0,93;

гексогена a = 0,26 мм, b = 0,78;

октогена a = 0,48 мм, b = 0,62;

тетрила a = 0,79 мм, b = 0,44;

CL-20 a = 0,43 мм, b = 0,51;

НФФ a = 0,07 мм, b = 0,66.

Метод определения величин a, b для индивидуальных ВВ покажем на примере CL-20 (2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан, форма) и НФФ (3,4-динитрофуразанилфуроксан) [15].

Экспериментально, с точностью 0,05 мм, определяли критические диа метры детонации беспористых шнуровых зарядов из однородных смесей с раз личным содержанием исследуемых ВВ (65-80 % масс.) в мягкой полимерной матрице – полидиметилсилоксановом каучуке марки СКТ по технологии, ис ключающей дробление кристаллов ВВ при приготовлении смеси [9]. В табл. 1, 2 приведены полученные значения критических диаметров детонации исследуемых смесей.

Таблица Критические диаметры детонации смесей НФФ с полидиметилсилоксановым каучуком марки СКТ Удельная Критический диаметр детонации смеси, мм поверхность Содержание ВВ, % масс.

ВВ (Sg), м2/г 65% 70% 75% 80% 0,050 3,50 2,40 1,85 1, 0,150 1,80 1,65 1,00 0, 0,215 1,60 1,30 0,95 0,400 1,50 0,95 0,75 Теория и практика создания ВВ Таблица Критические диаметры детонации смесей CL- с полидиметилсилоксановым каучуком марки СКТ Удельная Критический диаметр детонации смеси, мм поверхность Содержание ВВ, % масс.

ВВ (Sg), м2/г 65% 70% 75% 80% 0,040 8,50 7,00 5,80 4, 0,100 7,70 5,85 4,95 3, 0,155 5,25 4,55 3,80 2, 0,800 3,60 2,70 1,95 Критические диаметры детонации чистых ВВ рассчитывали из получен ных экспериментальных данных для смесей по известной концентрационной зависимости (1). Полученные результаты приведены в табл. 3.

На рис. 1 и 2 приведены указанные линейные концентрационные зависи мости (1) в логарифмических координатах.

Таблица Критические диаметры детонации чистых НФФ и CL- НФФ CL- dk0 dk 2 Sg,, м /г Sg,, м /г, мм, мм 0,050 0,55 0,040 2, 0,150 0,25 0,100 1, 0,215 0,20 0,155 1, 0,400 0,15 0,800 0, 0. 0. 0. 0. lg (dкр) 0. 0. -0.1-0. -0.4 -0.3 -0. -0. lg(Vвв) Рисунок 1 – Зависимость критических диаметров детонации смесей НФФ с СКТ от содержания ВВ с различной Sg (м2/г):

1- 0,400, 2- 0,215, 3- 0,150, 4- 0, Теория и практика создания ВВ 0. 0. lg (dкр) 0. 0. 0. 0. 0. -0.4 -0.3 -0.2 -0. lg(Vвв) Рисунок 2 – Зависимость критических диаметров детонации смесей CL-20 с СКТ от содержания ВВ с различной Sg (м2/г):

1 - 0,800, 2 - 0,155, 3 - 0,100, 4 - 0, Зависимость критических диаметров чистых НФФ и CL-20 от их удельной поверхности в логарифмических координатах представлена на рис. 3. Как и для штатных ВВ эта зависимость описывается уравнением (2). Для исследуемых со единений определены коэффициенты уравнения (2): для НФФ – a = 0,07 мм, b = 0,66;

для CL-20 – a = 0,43 мм, b = 0,51. Из штатных ВВ наиболее близкие зна чения коэффициентов получены ранее [9] для ТЭНа (a = 0,08 мм, b = 0,93) и ок тогена (a = 0,48 мм, b = 0,62).

0. 0. 2 0. lg (dk0) -1.5 -1 -0.5 -0. -0. -0. -0. - lg(Sуд) Рисунок 3 – Зависимость критических диаметров детонации НФФ и CL- от их удельной поверхности: 1- НФФ, 2- CL- Теория и практика создания ВВ Критические диаметры детонации ВВ с высокодисперсными неорганическими добавками Влияние инертных органических добавок на детонационную способность гетерогенных взрывчатых систем определяется их акустической жесткостью, связанной с ударной сжимаемостью [7, 9, 10]. Для неорганических добавок оп ределяющими характеристиками являются: плотность, связанная с их инерции онностью и затратами энергии на разгон частиц в детонационной волне, и дис персность, которая, по-видимому, определяет характер диссипации энергии волны разрежения и скорость звука в расширяющихся продуктах взрыва. Кри тический диаметр детонации взрывчатых композиций тем меньше, чем меньше размер частиц добавок и ниже их плотность [12-14].

Параметр n в формуле (1) для сложных взрывчатых композиций, содер жащих органические и неорганические инертные компоненты, вычисляется по следующим уравнениям [12-14]:

n = A(nорг) + B(nнеорг), (3) где nорг = 4,14 + 1,39 lg Sg 0,3одС0;

nнеорг = g + 0,114нд + 0,897lg r;

А = /(+);

В = /( + );

од – плотность органической добавки, г/см3;

нд – плотность неор ганической добавки, г/см3;

r – средний размер частиц неорганической добавки, мм;

и – массовые доли органической и неорганической добавок во взрывча тых композициях, соответственно;

g – коэффициент: для металлов и оксидов g = 3,46, для солей g = 3,32.

Критические диаметры детонации индивидуального ВВ или взрывчатой композиции при их максимальных плотностях dk ( max ), рассчитанные по фор мулам (1) – (3), приводятся к реальной плотности заряда dk ( 0 ) с использова нием следующего выражения:

1,14 (1 ) max d k ( 0) = d k (4) Известно, что введение небольших количеств тяжелых высокодисперс ных неорганических добавок несколько повышает детонационную способность взрывчатых композиций (эффект сенсибилизации). В данной работе исследова лась зависимость критических диаметров детонации взрывчатых смесей на ос Теория и практика создания ВВ нове штатных ВВ: ТЭНа и гексогена от вида и содержания ( ) тяжелых высо кодисперсных неорганических добавок (металлов, оксидов и солей), их дис персности (r) и плотности (нд).

В базовые беспористые пластичные взрывчатые композиции: ТЭН ( Sg = 0,5285 м2/г) / полидиметилсилоксановый каучук марки СКТ (70/30% масс.) и гексоген ( Sg = 0,1000 м2/г) / СКТ (80/20% масс.) вводили порошкообразные Fe, Ni, Cu, Fe2O3, NiO, PbО2, WO3, BaSO4, PbCO3. Содержание неорганических до бавок в смесях варьировалось от 1 до 40 % масс., а их плотность составляла от 4 до 19 г/см3;

среднемассовый размер частиц 0,1 – 5 мкм.

Критические диаметры детонации взрывчатых смесей определяли экспе риментально методом подрыва сплошных шнуровых зарядов различного диа метра на свинцовой пластине-свидетеле с точностью 0,05 мм. Значение крити ческого диаметра детонации для каждой смеси подтверждалось из 5-ти опытов.

В табл. 4, 5, 6 приведены критические диаметры детонации смесей, содер жащих, соответственно, тяжелые высокодисперсные металлы, оксиды и соли.

Таблица Критические диаметры детонации смесей на основе ТЭНа и гексогена с тяжелыми высокодисперсными металлами Размер Критический диаметр детонации смеси, мм До- частиц Содержание добавки в смеси, % масс.

ВВ бавка добавки, 0 1 2,5 5 10 15 мкм ТЭН 4,0 - - 0,55 0,60 0,65 0, Fe (0, 4,6 0,55 0,50 0,60 0,65 0,70 0, м2/г) 0, Ni /СКТ 70/30 4,9 - - 0,60 0,60 0,65 0, Cu % масс.

Гексоген Fe 4,0 - - 4,65 4,70 4,75 5, (0, м2/г) 5, Cu 4,9 - - 4,40 4,50 4,70 4, /СКТ 80/ % масс.

Теория и практика создания ВВ Таблица Критические диаметры детонации смесей на основе ТЭНа и гексогена с тяжелыми высокодисперсными оксидами Критический диаметр детонации смеси, Размер мм частиц ВВ Добавка добавки, Содержание добавки в смеси, % масс.

мкм 0 1 2,5 5 10 15 Fe2O3 2,4 0,55 0,50 0,55 0,60 0,65 0, ТЭН (0,5285 м2/г) WO3 4,2 - - 0,60 0,65 0,70 0, 0, /СКТ 70/30 NiO 4,9 - - 0,55 0,60 0,70 0, % масс. PbO2 4,8 - - 0,55 0,60 0,65 0, Fe2O3 2,4 4,00 3,80 3,90 4,05 4,10 4, Гексоген (0,1000 м2/г) WO3 4,2 - - 4,35 4,45 4,55 4, 5, /СКТ 80/20 NiO 4,9 - - 4,15 4,20 4,20 4, % масс. PbO2 4,8 4,15 4,00 4,30 4,35 4,45 4, Таблица Критические диаметры детонации смесей на основе ТЭНа с тяжелыми высокодисперсными солями Критический диаметр детонации смеси, Размер мм До ВВ частиц до бавка Содержание добавки в смеси, % масс.

бавки, мкм 0 1 2,5 5 10 15 ТЭН BaSO4 2,2 0,60 0,55 0,60 0,65 0,65 0, (0,5285 м2/г) 0, /СКТ 70/ PbCO3 1,3 0,60 0,55 0,50 0,60 0,65 0, % масс.

Как видно из табл. 4, 5 и 6 для всех исследованных в работе неорганиче ских добавок с размером частиц менее 5 мкм и плотностью более 4 г/см3 при их содержании до 20% масс. проявляется эффект сенсибилизации. На рис. 4, 5 по казаны концентрационные зависимости критического диаметра детонации на примере смесей на основе высокодисперсного ТЭНа с добавками Fe2O3 и Fe.

Из рис. 4, 5 видно, что экспериментальная зависимость критического диаметра детонации смесей от содержания добавки до 20% масс. имеет экстре мальный характер с минимумом при 2-3 % и находится значительно ниже зави симости, рассчитанной по формулам 1-4, не учитывающим эффекта сенсибили зации. При содержании добавки выше 20% масс. расчетная и эксперименталь ная зависимости совпадают.

Теория и практика создания ВВ Рисунок 4 – Зависимость критического диаметра детонации смеси ТЭН (Sуд = 0,5285 м2/г) / СКТ / Fe2O3 (2,4 мкм) от содержания Fe2O Рисунок 5 – Зависимость критического диаметра детонации смеси ТЭН (Sуд = 0,5285 м2/г) / СКТ / Fe (4,0 мкм) от содержания Fe Эффект сенсибилизации может быть учтен в значении коэффициента g в формуле (3). Зависимость коэффициента g от массовой доли высокодисперсных тяжелых металлов и их оксидов представлена на рис. 6. Аналогичная зависи мость получена для высокодисперсных тяжелых неорганических солей.

Из рис. 6 видно, что зависимость коэффициента g от содержания добавки с размером частиц 0,1–5 мкм до 20 % масс. имеет вид кривой насыщения. При содержании добавки выше 20 % масс. значения коэффициента g соответствуют полученным ранее для добавок с размером частиц 5–500 мкм: для металлов и оксидов g = 3.46, для солей g = 3.32.

Теория и практика создания ВВ Рисунок 6 – Зависимость коэффициента g от содержания тяжелых высоко дисперсных металлов и их оксидов в смесях на основе ТЭНа и гексогена Путем математической обработки опытных данных получена следующая зависимость:

4,51 m g=, (5) 0,004 + где m – коэффициент;

для металлов и оксидов m = 0,196, для солей m = 0,225.

Заключение Исследована детонационная способность взрывчатых композиций на ос нове штатных взрывчатых веществ: ТЭНа и гексогена, содержащих тяжелые высокодисперсные металлы, оксиды и соли. Выявлена количественная зависи мость их критических диаметров детонации от содержания добавок, связанная с эффектом сенсибилизации. Проведена корректировка математической модели с целью учета эффекта сенсибилизации.

В результате проведенных исследований завершена разработка метода расчета критических диаметров детонации взрывчатых композиций, содержа щих инертные органические и неорганические компоненты различного вида.

Метод дает среднюю погрешность для критических диаметров детонации Теория и практика создания ВВ взрывчатых композиций с органическими добавками 7–10%, для сложных сис тем, включающих органические и неорганические добавки 15–20%. При этом суммарное содержание добавок – до 50% мас., дисперсность неорганических добавок – от 0,1 до 500 мкм.

Литература 1. Здитовецкий А.В., Котомин А.А., Шеков В.А. Новые ВВ и заряды для добычи блоков // Камень и Бизнес. – 1999. – №2. – С. 31–33.

2. Котомин А.А., Здитовецкий А.В. Сравнительные характеристики заря дов ВВ, применяемых при отделении каменных блоков // Взрывное дело.

№92/49. Развитие теории разрушения горных пород взрывом. – М.: Недра, 1999. – С. 151–159.

3. Коtоmin А.А., Nephedoff М.А., Uryaev V.N. "Granilen" elastic tube charges – A new cartridge for pin - point demolition blasting. Proceedings of the Fourth International Symposium on rock fragmentation by blasting – FRAGBLAST – 4. – Vienna (Austria), 5-8 July, 1993. – Р. 425–428.

4. Котомин А.А., Душенок С.А, Козлов С.А., Ефанов В.В. Современные и перспективные высокоэнергетические материалы в системах детонационной автоматики аэрокосмических аппаратов // Полет. – 2005. – № 8. – С. 51–60.

5. Котомин А.А., Душенок С.А, Козлов С.А., Ефанов В.В. Эластичные взрывчатые вещества в системах пироавтоматики космических аппаратов // Вестник Национального горного университета. – 2005. – №8.– С. 38–48.

6. Система коллективного спасения пассажиров и экипажа самолетов/ Душенок С.А., Ефанов В.В., Котомин А.А., Куприков М.Ю. и др./ Под ред.

А.М. Матвеенко, В.В. Малышева. – М.: МАИ, 2004. – 196 с.

7. Васильева И.В., Душенок С.А., Котомин А.А. Расчет критического диа метра детонации гомогенных и гетерогенных взрывчатых систем с инертными органическими добавками. Метод. указания. – Л.: ЛТИ им. Ленсовета. – 1983.– 27 с.

8. Воскобойников И.М., Котомин А.А. Расчет параметров детонации смесей ВВ с инертными добавками // Физика горения и взрыва. – 1985. – № 5. – С. 93-97.

9. Котомин А.А. Эластичные взрывчатые материалы // Российский хими ческий журнал. – 1997. – Т. 41, № 4. – С. 89–101.

10. Котомин А.А., Душенок С.А, Ефанов В.В. Исследование детонационной способности эластичных ВВ, используемых в системах разделения космических аппаратов // Сб. научн. тр. НПО им. С.А. Лавочкина. – 2002. – Вып. 4. – С. 122–132.

Теория и практика создания ВВ 11. Котомин А.А., Душенок С.А., Ефанов В.В. Параметры детонации ге терогенных взрывчатых композиций, предназначенных для систем разделения // Сб. научн. тр. НПО им. С.А. Лавочкина. – 2002. – Вып. 4. – С. 97–107.

12. Котомин А.А., Душенок С.А., Козлов А.С. Критические диаметры дето нации гетерогенных взрывчатых систем // Матер. межд. конф. Ударные волны в конденсированных средах, Санкт-Петербург, 18-23 июля 2004 г. – С. 97–100.

13. Котомин А.А., Душенок С.А., Козлов А.С. Детонационная способ ность взрывчатых композиций с органическими и неорганическими инертными добавками//Сб. трудов Всерос. научн.-техн. конф. Успехи в специальной химии и химической технологии, ч. 2, РХТУ, Москва, 8-10 июня 2005 г. – С. 163–167.

14. Котомин А.А., Душенок С.А., Козлов А.С. Детонационная способ ность гетерогенных взрывчатых систем // Импульсная обработка материалов.– Днепропетровск: НГУ, 2005. – С. 98–110.

15. Котомин А.А., Козлов А.С., Душенок С.А. Исследование детонацион ной способности энергоемких гетероциклических соединений CL-20 и НФФ // Матер. межд. конф. Ударные волны в конденсированных средах, Санкт-Петер бург, 3-8 сентября 2006 г. – С. 92–96.

УДК 622. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗИФИЦИРОВАННОГО УКРАИНИТА Р.С. Крысин1, В.П. Куприн Национальный горный университет, пр. Карла Маркса, 19, г. Днепропетровск, 49005;

E-mail: striletsa@nmu.org.ua Украинский государственный химико-технологический университет, пр. Гагарина, 8, г. Днепропетровск, Украина В статье рассмотрена технология и комплексная механизация, применяемые в Кривбассе при изготовлении газифицированного эмульсионного взрывчатого вещества марки "Украинит" В статті розглянуто технологію та комплексну механізацію, що застосовується у Кривбасі при виготовленні газифікованої емульсійної вибухової речовини марки "Україніт" The article deals with the technology and complex mechanization, applied in Krivbasse during the production process of the gasified emulsive explosive of the mark "Ukrainit" Теория и практика создания ВВ Рост потребности в сырой руде привел к существенному увеличению объемов взрывных работ. Обеспечение требуемых масштабов взрывания, при дискретных графиках подготовки массовых взрывов и сменных объемах заряд ки, которые только на Ингулецком ГОКе составляют 300 т/смену, невозможно при использовании старых технологий, ориентированных на тротлсодержащие гранулированные ВВ.

Естественно, как и все другие горнодобывающие страны, Украина стала применять современные эмульсионные ВВ отечественного производства. Их отличие от импортных аналогов состоит в повышенном водородном показателе окислителя, в рецептуре углеводородной фазы, состоящей из смеси дизельного топлива с неионогенным эмульгатором отечественного производства, а также в сенсибилизаторе, в качестве которого использован раствор пероксидов, насы щающий заряд микропузырьками кислорода.

Для создания материальной базы и перехода на современный тип ВВ Ук раина пошла по пути реконструкции ранее созданных заводов по изготовлению окислителя для горячельющихся акватолов и смесительно-зарядных машин марки "Акватол".

Такая экономическая политика способствовала созданию мощностей с годовой производительностью 55 тыс. т без существенных капитальных вложе ний. В 2006 г на карьерах Кривбасса было взорвано около 50% отечественных эмульсионных ВВ марки "Украинит-ПП-2Б" от общего объема потребления, а на Ингулецком ГОКе этот показатель достиг 84%.

Реконструированный комплекс по изготовлению эмульсионной компози ции (эмулькома) (рис. 1) содержит хранилища аммиачной селитры в бестарном виде вместимостью 1000 т и кальциевой селитры вместимостью 500 т в зата ренном состоянии.

Цех изготовления бинарного раствора окислителя (БРО) имеет три реак тора по 9 м3 и три емкости-хранилища БРО, из которых две по 60 м3 и одна 30 м3. Комплекс оснащен железнодорожным и автомобильным тупиками, обо рудованными средствами приема растворов кальциевой селитры (РКС) в же лезнодорожных и автоцистернах.

Горючая фаза и сенсибилизатор доставляются на комплекс средствами автотранспорта, из созданного в г. Днепропетровске предприятия по их изго товлению, и хранится в двух емкостях по 25 м3 каждая.

Теория и практика создания ВВ Рисунок 1 – Панорама комплекса по изготовлению и накоплению эмулькома Процесс изготовления эмулькома дискретный при помощи двух миксеров вместимостью 1,2 т. Готовая эмульсия перекачивается в шесть емкостей накопителей (рис. 2) по 60 т каждая. Из них производится заправка.

Смесительно-зарядные машины (СЗМ) марки "Украинит" представляют собой реконструированные СЗМ "Акватол 1У" – "Украинит-5" и "Акватол-3" – "Украинит-4" (рис. 2 и 3).

От акватольных машин остался, в основном, бункер, как наиболее доро гостоящее оборудование. Остальные элементы были обновлены. Основным ме ханизмом СЗМ "Украинит" является насос-дозатор конструкции авторов, обес печивающий перекачивание, смешивание компонентов и доставку ЭВВ в сква жину. В СЗМ "Украинит-4 и 5", допущенных к постоянному промышленному применению, используется насосы-дозаторы двустороннего действия (рис. 4) с Теория и практика создания ВВ Рисунок 2 – Заправка СЗМ "Украинит" эмульсионной композицией;

смесительно-зарядная машина марки "Украинит-5": 1 - шлангоизвлекатель;

2 - бункер;

3 - емкость для ГГД;

4 – нагревательный элемент;

5 - насос дозатор;

6 - пультуправления и контроля работы насоса;

7 - пульт управления работой шлангоизвлекателя;

8 - система пожаротушения;

9 - насос для само заправки бункера эмулькомом;

10 - емкость для масла;

11 - емкость для воды.

одновременной подачей в эмульком ГГД в заданном соотношении. Смешива ние компонентов происходит после выхода их из насоса непосредственно в за рядном шланге. Таким образом, ЭВВ образуется за пределами рабочего органа и нигде более не подвергается механическим или иным воздействиям.

Смешивание компонентов происходит после выхода их из насоса непо средственно в зарядном шланге. Таким образом, ЭВВ образуется за пределами рабочего органа и нигде более не подвергается механическим или иным воз действиям.

Теория и практика создания ВВ Рисунок 3 – Смесительно-зарядная машина "Украинит-4": 1 - насос-дозатор;

2 - пульт управления и контроля работы насоса-дозатора;

3 - пульт управле ния работой шлангоизвлекателя;

4 - шлангоизвлекатель;

5 - бункер для эмуль кома;

6 - емкость для ГГД;

7 - приспособление для обогрева ГГД: 8 - емкость для воды;

9 - механический уровнемер;

10 - устройство для аккумулирования остатков эмулькома перед сливом.

Рисунок 4 – Насосы-дозаторы двустороннего действия с одновременно подачей и смешиванием компонентов эмульсионного ВВ "украинит-ПП-2Б" Теория и практика создания ВВ Выбор поршневого насоса-дозатора обусловлен не только его высокой точностью дозирования компонентов (погрешность не более 2%), высокой про изводительностью (400 кг/мин), но и малыми габаритами. В табл. 1 приведены технические характеристики насоса-дозатора.

Таблица Технические характеристики насосов-дозаторов марки НД Произво Наличие Потреб дитель Масса Тип регулиро- ляемая Мас ность по Габариты насоса насоса вок пода- мощность, са ЭВВ, чи ГГД кВт кг/мин простого фиксиро НД- действия 200 ванная 5,0 200*350*900 двойного НД- действия 250 0,7…1,3% 4,0 310*310*920 двойного НД- действия 400 0,7…1,3% 5,5 350*350*920 Насосы-дозаторы марки НД не имеют аналогов в рассматриваемой облас ти применения и позволяют, независимо от внешних (погодных) условий, со стояния гидросистемы СЗМ и квалификации оператора-взрывника, проводить заряжание сухих и обводненных скважин в заданном режиме. Производя вса сывание эмулькома и ГГД в требуемом соотношении, насос-дозатор подает их в камеру смешения, где осуществляется тщательное их перемешивание (вне зоны механического воздействия), и нагнетает смесь по зарядному шлангу в скважи ну, где и происходит процесс газогенерации смеси микропузырьками кислоро да и образование ЭВВ.

Для управления процессом заряжания разработана электронная система диагностики и контроля, укомплектованная датчиками температуры корпуса насоса, давления при нагнетании эмулькома и ГГД, учета производительности насоса и массы ЭВВ, подаваемой в скважину, учета расхода ГГД.

Система электроники позволяет контролировать процесс заряжания сква жин, а также блокировать его при отклонениях от заданного режима. Все показа тели датчиков, индикация возможных неисправностей выведены на лицевую па Теория и практика создания ВВ нель электронного блока управления в зоне нахождения оператора-взрывника.

Короткий насос-дозатор позволил компактно разместить оборудование на задней стенке бункера, включающее также систему управления и контроля по дачи компонентов ЭВВ в скважину и устройство управления шлангоизвлекате лем, емкость для ГГД (с системой подогрева), аварийный слив эмулькома. На передней стенке бункера размещен бак для воды, который соединен с системой аварийного пожаротушения.

Между кабиной и бункером размещен еще один поршневой насос для са мозаправки эмулькомом из магистрального доставщика (рис. 5).

Рисунок 5 – Магистральный доставщик компонентов украинита-ПП-2Б СЗМ "Украинит-5" позволяет заправлять из доставщика другие СМЗ, не имеющие заправочных насосов. Емкости для ГГД в СЗМ "Украинит" позволя ют размещать двойную дозу сенсибилизатора, что не требует дозаправки. При необходимости дозаправка ГГД производится из поперечной емкости достав щика ручным насосом.

В настоящее время в эксплуатации на карьерах ГОКов Кривбасса нахо дятся десять СЗМ "Украинит", из которых 6 "Украинит-5" на базе КрАЗ и Теория и практика создания ВВ "Украинит-4" на базе БелАЗ 7523. При этом "Украинит-5" имеет три модифи кации: с поршневым насосом-дозатором простого действия, с поршневым насо сом-дозатором двойного действия, с дополнительным поршневым насосом для самозаправки эмулькомом из магистрального доставщика. СЗМ "Украинит-4" имеет две модификации: с насосом-дозатором НД-250 и насосом-дозатором НД-400. Два автомобиля марки КрАЗ 65101 переоборудованы под магистраль ные доставщики эмулькома (по 20 т в каждом) и газогенерирующей добавки (по 200 кг в каждом).

Степень безопасности работы устройства такова, что позволяет в качест ве твердой фазы использовать флегматизированные конверсионные продукты (дробленые пороха, твердые топлива ракет, гексоген и другие боеприпасы).

Схема оберегает насос-дозатор от попадания абразивных частиц в пустоты на соса и исключает механическое воздействие движущихся элементов насоса на твердую добавку. На рис. 6 показан опытный образец смесительно-зарядной машины, позволяющей вводить в зарядный шланг флегматизированные кон версионные твердые добавки.

Рисунок 6 – Опытный образец СЗМ "Украинит-3" для зарядки скважин эмульсионным ВВ с твердой высокоэнергетической добавкой Разработано устройство для ввода твердой фазы в зарядный шланг СЗМ в количестве 3-4%. Оно представляет собой поршневой дозатор, оснащенный виброустройством и дополненный гидрооборудованием для управления рабо той дозатора (рис. 7).

Теория и практика создания ВВ Рисунок 7 – Макет устройства для ввода в зарядный шланг СЗМ твердой фазы В результате промышленного использования СЗМ "Украинит" с января 2005 по январь 2007 г. было заряжено 34,85 тыс. т украинита-ПП-2Б. Данные об объемах заряжания каждой машиной представлены в табл. 2.

Эксплуатация СЗМ "Украинит" производилась в летний и зимний перио ды с температурой окружающей среды от +40оС до –25оС в условиях разных ГОКов Кривбасса, карьеров по добыче гранитов в г.г. Запорожье (250 км), Ов руч (800 км) и Коростень (700 км) в Житомирской обл. Работа СЗМ "Украинит" в течение двух лет показала их высокую эксплуатационную надежность, не смотря на интенсивный режим эксплуатации по 20 смен/месяц.

Теория и практика создания ВВ Таблица Показатели работы смесительно-зарядных машин марки "Украинит" Макси- Номиналь Марка Кол-во Начало Грузо- Тип мальная ная Номер Тип насоса- заря эксплуа- подъем- насоса- производи- производи СЗМ шасси дозато- женого тации ность, т дозатора тельность, тельность, ра ЭВВ, т т/смену т/смену БелАЗ- простого СЗМ№1 01.02.05 25 НД-200 9600 50 7523 действия КрАЗ- простого СЗМ№2 01.08.05 10 НД-200 6075 30 256Б1 действия КрАЗ- простого СЗМ№3 01.10.05 10 НД-200 5331 0 256 действия БелАЗ- двойного СЗМ№4 30.01.06 25 НД-400 5200 75 7523 действия КрАЗ- простого СЗМ№5 01.04.06 10 НД-200 2425 30 65101 действия КрАЗ- простого СЗМ№6 01.04.06 10 НД-200 2445 30 65101 действия КрАЗ- простого СЗМ№7 01.04.00 10 НД-200 2570 30 65101 действия КрАЗ- двойного СЗМ№8 19.06.06 10 НД-200 2100 40 65101 действия БелАЗ- двойного СЗМ№9 20.10.06 25 НД-400 2680 75 7523 действия БелАЗ- двойного СЗМ№10 20.10.06 25 НД-400 2500 75 7523 действия УДК 622.235. ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ СМЕСИТЕЛЬНО-ЗАРЯДНЫХ МАШИН СИСТЕМЫ SMS, UMS Л.Н. Шиман, Е.Б. Устименко, Л.И. Подкаменная, А.Л Кириченко Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Павлоградский химический завод", Украина;

E-mail: dirphz@mail.pkhz.dp.ua Обсуждаются технологические возможности смесительно-зарядных машин системы SMS и UMS.

Обговорюються технологічні можливості змішувально-зарядних машин системи SMS та UMS.

The technologic possibilities of the mixing and charging machines of the SMS and UMS systems are dis cussed.

Теория и практика создания ВВ ГП "НПО" ПХЗ" с 2005 г. занимается разработкой технологии изготовле ния наливных промышленных эмульсионных взрывчатых веществ. Для этого предприятием совместно со специалистами фирмы "WESTSPRENG" разрабо таны смесительно-зарядные машины системы SMS, UMS.

Смесительно-зарядная машина системы UMS, предназначена для транс портирования невзрывоопасных компонентов к местам проведения взрывных работ, изготовления эмульсионных, гранулированных взрывчатых веществ, а также их механизированного заряжания в условиях открытых горных разрабо ток. С использованием смесительно-зарядной машины системы UMS возможно изготовление и смесей эмульсионных и гранулированных ВВ в соотношении от 50:50 до 75:75, так называемых тяжёлых ANFO, и обеспечивать при этом их механизированное заряжание скважины.

На основании выданных разрешений Госпромгорнадзора Украины с июля 2006 г. начат этап проведения предварительных испытаний эмульсионных взрыв чатых веществ марки "ЭРА" и смесительно-зарядных машин SMS К-8/7, UMS-11.

В настоящее время испытания эмульсионных ВВ марки "ЭРА" проводятся одновременно на шести нерудных карьерах Полтавской, Запорожской и Никола евской областях. Для проведения производственных испытаний эмульсионных взрывчатых веществ марки "ЭРА" выстроена технологическая цепочка изготов ления полуфабрикатов, зарядка и подготовка смесительно-зарядных машин, обеспечивающая проведение взрывных работ на расстояниях свыше 500 км.

Весь цикл проведения взрывных работ с использованием смесительно зарядных машин включает в себя несколько технологических процессов на предприятии и на местах ведения взрывных работ.

Изготовление и загрузка смесительно-зарядных машин производится на участке приготовления невзрывчатых полуфабрикатов эмульсионных взрывча тых веществ, расположенном на территории ГП "НПО "ПХЗ". Каждый компо нент загружается в специально предназначенный для него бункер и транспор тируется к местам проведения работ.

Изготовление эмульсионной композиции (матрицы) производится с ис пользованием технологического оборудования СЗМ непосредственно на местах проведения взрывных работ с образованием взрывчатого эмульсионного веще ства непосредственно при заряжании скважин. При этом обеспечивается произ водительность СЗМ 50150 кг/мин по эмульсионному ВВ.

Теория и практика создания ВВ Учет компонентов и эмульсионных взрывчатых веществ обеспечивается системой автоматической регистрации массы.

Заряжание вертикальных скважин любой степени обводненности эмуль сионной матрицей производится со дна скважины. Подача зарядного рукава обеспечивается через подвесной блок за счет привода лебедки шлангоизвлека теля. По мере заполнения скважины эмульсионной матрицей одновременно происходит извлечение рукава из скважины. Для заряжания горизонтальных скважин предусмотрена стыковка зарядного рукава к дополнительному быст роразъемному соединению.

Образование эмульсионных взрывчатых веществ, а именно сенсибилиза ция эмульсионной матрицы происходит непосредственно в скважине. Время сенсибилизации определяется выбором соотношения газогенерирующей добав ки к эмульсионной матрице и составляет не менее 10 минут.

Для заряжания влажных и слабообводненных скважин при помощи СЗМ системы UMS возможно изготовление смеси эмульсионной матрицы и грану лированного ВВ типа Гранулита-М до содержания эмульсионной фазы не ме нее 25%. Это позволяет рационально использовать взрывчатое вещество и оп тимизировать затраты на проведение взрывных работ.

Для заряжания сухих скважин технологической схемой смесительно зарядной машины системы UMS предусматривается изготовление и заряжание гранулированных взрывчатых веществ типа Гранулит-М с использованием по ристой аммиачной селитры.

При изготовлении Гранулита-М аммиачная селитра при помощи шнека подается в камеру секционного лопастного питателя, откуда поступает в смеси тель, где производится впрыск и смешивание её с индустриальным маслом.

По завершению технологического процесса предусмотрена промывка во дой и продувка сжатым воздухом технологических линий и зарядных рукавов.

Разработанные научно-исследовательским институтом высокоэнергетиче ских материалов ГП "НПО "ПХЗ" наливные эмульсионные взрывчатые вещества марки "ЭРА" соответствуют требованиям нормативно-правовых актов по охране труда и обеспечивают безопасное ведение технологического процесса изготовле ния взрывчатых веществ с использованием смесительно-зарядных машин системы SMS, UMS. По степени воздействия на организм человека эмульсионные взрыв чатые вещества марки "ЭРА" являются веществами 3 класса опасности.

Теория и практика создания ВВ Результаты, полученные на этапе проведения предварительных испыта ний, показали, что энергия взрыва эмульсионных взрывчатых веществ марки "ЕРА" позволяет эффективно разрушать весьма крепкие породы, крепостью бо лее 18 по шкале М.М. Протодъяконова, и с высокой степенью обводненности скважин до 100%.

Универсальность смесительно-зарядных машин системы SMS, UMS за ключается в возможности изготовления непосредственно на местах проведения взрывных работ одновременно нескольких видов взрывчатых веществ. Это по зволяет формировать колонки зарядов различными видами ВВ с отличными взрывчатыми и физико-химическими характеристиками и, тем самым оптими зировать энергонасыщенность скважин для получения максимальной эффек тивности при взрывных работах.

По предварительно полученным оценкам, себестоимость взрывных работ в результате внедрения технологий ведения взрывных работ с использованием смесительно-зарядных машин системы SMS, UMS снижается на 1015% по сравнению с ручной зарядкой скважин без применения средств механизации.

УДК 622.235.431. НЕЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИНИЦИИРОВАНИЯ ПРИМА-ЭРА ДЛЯ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ Л.Н. Шиман, Е.Б. Устименко, Л.И. Подкаменная, И.П. Терещенко Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Павлоградский химический завод", Украина;

E-mail: dirphz@mail.pkhz.dp.ua Обсуждается новая система взрывания "Прима-ЭРА", предназначенная для инициирования промежуточных детонаторов и патронов боевиков при ведении взрывных работ на дневной поверхности, в забоях подземных выработок (в рудниках и шахтах не опасных по газу и пы ли), под водой, при строительстве тоннелей и т.д.

Обговорюється нова система підривання "Пріма-ЕРА", що призначена для ініціювання проміжних детонаторів та патронів бойовиків під час ведення вибухових робіт на денній поверхні, в забоях підземних виробок (в рудниках та шахтах безпечних по газу та пилу), під водою, під час будівництва тунелів і т.п.

The new blast system "Prima-ERA", which set aside for initiation of the intermediate detonators and hit cartridges during the blasting operations on the day surface, in the pit-faces of the underground holes (in mines safe on gas and dust), under water, during tunnels building etc., is discussed.

Теория и практика создания ВВ На протяжении многих лет для инициирования взрывания шашек детона торов и патронов боевиков в скважинных и шпуровых зарядах промышленных взрывчатых веществ при проведении взрывных работ на горнодобывающих предприятиях используются такие традиционные инициирующие изделия как детонирующие шнуры (ДШ) и электродетонаторы (ЭД).

Однако, в связи с ужесточением требований по обеспечению безопасного выполнения взрывных работ, внедрением новых технологий взрывных работ с использованием бестротиловых ВВ, водосодержащих эмульсионных ВВ вы явились недостатки традиционных способов взрывания.

Для исключения недостатков традиционных средств инициирования ВВ Научно-исследовательским институтом высокоэнергетических материалов (НИИ ВЭМ) Государственного предприятия "Научно-производственное объе динение "Павлоградский химический завод" (ГП "НПО "ПХЗ") разработана не электрическая система инициирования (НСИ) Прима-ЭРА.

Разработанная система Прима-ЭРА является водостойкой с повышенной безопасностью по производству и применению, предназначена для иницииро вания промежуточных детонаторов и патронов боевиков при ведении взрывных работ на дневной поверхности, в забоях подземных выработок (в рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли), при тоннелестроении, а также под водой.

Позволяет создавать схемы мгновенного и замедленного взрывания с широким диапазоном интервалов замедления.

По заказу потребителя НСИ Прима-ЭРА может комплектоваться различ ными типами элементов системы: Прима-ЭРА-С соединитель (коннектор), Прима-ЭРА-Д детонатор, Прима-ЭРА-СД двойная, Прима-ЭРА-Т (Прима-ЭРА -Тм) тоннельная.

Прима-ЭРА-С соединитель (коннектор) поверхностная, представляет собой комплект, состоящий из капсюля-детонатора (КД) №6 с замедлением 0, 9, 25, 42, 67, 109 и 176 мс со стандартным интервалом замедления и волновода. Система предназначена для передачи и распределения инициирующего импульса при ве дении взрывных работ на дневной поверхности, на открытых горных разработках.

Следует отметить, что конструкция пластикового коннектора позволяет производить коммутацию до шести волноводов, а также при необходимости проводить перекоммутацию сети, выполнять работы в зимнее время и обеспе чивать исключение разрушения поверхностной коммутирующей цепи.

Теория и практика создания ВВ Прима-ЭРА-Д детонатор внутрискважинная, представляет собой ком плект, состоящий из капсюля-детонатора (КД) №8 с замедлением от 0 до 400 мс с интервалом 100 мс, от 400 до 500 мс с интервалом 25 мс и волновода. Предна значена для инициирования промежуточных детонаторов и патронов-боевиков при взрывании скважинных зарядов.

Прима-ЭРА-С и Прима-ЭРА-Д предназначены для совместного исполь зования при коммутации взрывной сети приведении взрывных работ на днев ной поверхности.

Прима-ЭРА-СД двойного действия, представляет собой комплект, со стоящий из капсюля детонатора (КД). № 6 с замедлением аналогично Прима ЭРА-С, оснащенного соединителем (коннектором) соответствующего цвета и КД №8 с замедлением аналогично Прима-ЭРА-Д, соединенных между собой волноводом. Конец системы с КД №8 используется внутри скважины, а конец системы с КД №6 с помощью соединителя (коннектора) подлежит соединению со следующим волноводом системы для коммутации взрывной сети.

Прима-ЭРА-Т тоннельная, представляет собой комплект, состоящий из капсюля-детонатора (КД) №8 с замедлением от 100 до 400 мс с интервалом 100 мс, от 400 до 500 мс с интервалом 25 мс, от 500 до 6000 мс с интервалом 500 мс, от 6000 до 9000 мс с интервалом 1000 мс и волноводом. Система пред назначена для ведения взрывных работ на подземных горных разработках не опасных по газу и пыли.

Волновод системы Прима-ЭРА предназначен для передачи детонацион ной волны от инициирующего устройства к капсюлю-детонатору и представля ет собой полую пластиковую трубку голубого, желтого или оранжевого цвета с наружным диаметром (3,00±0,15) мм. На внутреннюю поверхность трубки на несено активное вещество массой 20 мг/м погонной длины, обладающее скоро стью передачи огневого импульса до 2000 м/с.

Структура волновода обеспечивает ему прочностные качества и выдержи вание линейных нагрузок до 120 кг. При этом даже при деформации в 200% со храняется стабильность волновода к передаче инициирующего импульса. Эта спо собность волновода сохраняется и в случае неоднократного его перегиба и завя зывания узлом.

Возбуждение инициирующего импульса в волноводе может осуществ ляться от стандартных капсюлей-детонаторов типа КД №6, КД№8, электроде Теория и практика создания ВВ тонаторов, детонирующих шнуров с навеской не менее 6 г/м, а также от высо коэнергетической искры мощностью не менее 5 Дж.

Для инициирования промышленных взрывчатых веществ в скважинах и шпурах применяются промежуточные детонаторы и патроны боевики, собран ные с НСИ.

В качестве промежуточных детонаторов и патронов боевиков могут ис пользоваться двухканальные шашки-детонаторы типа "Т", "ТГ", а также одно канальные шашки-детонаторы типа Т-400Г, патроны аммонита № 6ЖВ и па тронированные эмульсионные ВВ кл.1.1.

НСИ Прима-ЭРА в отличие от применяемых традиционных средств ини циирования обеспечивает повышенную безопасность. Благодаря низкой чувст вительности к блуждающим токам, она позволяет производить взрывные рабо ты без обесточивания энергетического оборудования. Преимуществами НСИ Прима-ЭРА является низкая чувствительность к механическим воздействиям, простота и надежность монтажа взрывной сети, повышенная безопасность при хранении, транспортировании и использовании.

НСИ Прима-ЭРА позволяет создавать схемы короткозамедленного взры вания зарядов с практически неограниченными возможностями управления процессами разрушения массивов горных пород, эффективно снижать сейсми ческое и воздушно-ударное действие взрыва и одновременно улучшает резуль таты взрывных работ.

Применение НСИ Прима-ЭРА дает возможность инициировать промежу точные детонаторы со дна скважины или шпура в отличие от наиболее широко применяемого в Украине детонирующего шнура, который инициирует взрыв чатые вещества от забойки скважины или шпура.

При инициировании относительно нечувствительных взрывчатых ве ществ, таких как эмульсионные взрывчатые вещества, детонирующий шнур может способствовать нежелательному уплотнению и выжиганию взрывчатых веществ, что снижает эффективность их применения. В отличии от детони рующего шнура, НСИ не разрушает и не уплотняет ЭВВ, соответственно, ис пользование НСИ позволяет повысить эффективность их применения при веде нии горных работ.

Теория и практика создания ВВ УДК 622.235. ПРИМЕНЕНИЕ СМЕСИТЕЛЬНО-ЗАРЯДНЫХ МАШИН ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МЕХАНИЗИРОВАННОГО ЗАРЯЖАНИЯ ЭМУЛЬСИОННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В УСЛОВИЯХ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАЗРАБОТОК Л.Н. Шиман, Е.Б. Устименко, Л.И. Подкаменная, А.Л. Кириченко Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Павлоградский химический завод", Украина;

E-mail: dirphz@mail.pkhz.dp.ua Обсуждается возможность применения смесительно-зарядных машин системы RP-T для меха низированного заряжания скважин эмульсионными взрывчатыми веществами.

Обговорюється можливість застосування змішувально-зарядних машин системи RP-T для механізованого заряджання свердловин емульсійними вибуховими речовинами.

The possibility of the utilization of the mixing and charging machines of the RP-T system for the mechanized charging of the boreholes with the emulsion explosives is discussed.

В рамках выполнения плана работ по внедрению механизированных спо собов зарядки скважин при ведении подземных взрывных работ, специалистами нашего ГП "НПО" ПХЗ" совместно со специалистами "Запорожского Железо рудного Комбината", а также со специалистами фирмы "WESTSPRENG" изучена возможность применения смесительно-зарядных машин системы RP-T для меха низированного заряжания скважин эмульсионными взрывчатыми веществами.

На сегодняшний день технологический процесс добычи железной руды на "Запорожском Железорудном Комбинате" предусматривает ведение взрыв ных работ с применением патронированных ВВ, и зарядных машин типа МТЗ, предназначенных для пневмозаряжания скважин гранулированными взрывча тыми веществами.

Учитывая способ разработки месторождения, а также сложные горногео логические условия при существующем процессе ведения взрывных работ, в подземных условиях "Запорожского Железорудного Комбината" актуальными проблемами являются низкая водоустойчивость применяемых взрывчатых ве ществ, проблемы формирования скважинных зарядов, а также удержание заря дов ВВ в восходящих скважинах.

С целью изучения существующих проблем при ведении подземных Теория и практика создания ВВ взрывных работ Научно-исследовательским институтом высокоэнергетических материалов ГП "НПО "ПХЗ" проводятся исследовательские работы по разра ботке технологии и рецептур эмульсионных взрывчатых веществ для подзем ного заряжания с использованием смесительно-зарядных машин системы RP-T.

Смесительно-зарядные машины системы RP-T, предназначены для транс портирования невзрывоопасных компонентов по шахтным выработкам в про ходческие и очистные забои, изготовления и механизированного заряжания эмульсионных взрывчатых веществ.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.