Факторы, влияющие на устойчивость детонации зарядов взрывчатых веществ

Скорость детонации заряда ВВ зависит от характеристики самого ВВ (тип ВВ, его дисперсность, плотность ВВ в заряде), диаметра заряда и условий взрывания (наружный или внутренний заряд в шнуре или скважине, наличие забойки).

Диаметр и оболочка заряда. Для каждого ВВ можно найти два нехарактерных диаметра заряда: критический диаметр, при дальнейшем уменьшении которого детонация заряда ВВ становится неустойчивой, т.е. может происходить затухание детонации. С увеличением диаметра заряда больше критического скорость детонации увеличивается до определенного значения диаметра, называемого предельным, при дальнейшем увеличении которого скорость детонации заряда ВВ не увеличивается.

Высокое давление на фронте волны детонации вызывает интенсивное расширение продуктов детонации в стороны. Возникающие при этом волны разрежения будут распространяться в зону химической реакции и снижать давление и температуру продуктов взрыва, а следовательно, снижать скорость детонации за счет снижения величины энергии подпитки фронта волны детонации. Характер протекания этого процесса зависит от соотношения ширины зоны химической реакции и диаметра заряда. Любое химическое соединение или смесь способна детонировать, если реакция их разложения экзотермична, а выделение энергии реакции во фронт детонационной волны достаточно для обеспечения распространения по веществу детонационной волны с постоянными параметрами.

Таким образом, у грубодисперсных ВВ с широкой зоной химической реакции критический диаметр больше, чем у порошкообразных.

Если заряд окружен оболочкой, затрудняющей разлет продуктов взрыва, критический диаметр заряда уменьшается в 1,5-2,5 раза и больше. Например, для аммиачной селитры (порошкообразной) при взрыве в стеклянной трубке критический диаметр значительно больше, чем в стальной трубе.

Оболочка не оказывает заметного влияния на скорость детонации зарядов из однокомпонентных ВВ большой плотности; и, наоборот, сильно влияет на скорость детонации зарядов средней плотности, а также смесевых ВВ. На скорость детонации влияют главным образом инерционные свойства оболочки и ее сжимаемость. При малых плотностях заряжания на устойчивость детонации оказывает влияние и прочность оболочки. Оболочка позволяет снизить величину критического диаметра, т.е. достигнуть устойчивой детонации при меньших диаметрах. При больших диаметрах (близких к предельным) скорости детонации открытых зарядов и зарядов в оболочках примерно одинаковы.

При применении ВВ в зарядах небольшого диаметра, необходимо обеспечивать тщательное заполнение шпура взрывчатым веществом, чтобы последний выполнял роль оболочки, а также выполнять качественную забойку заряда. При зарядах большого диаметра эти факторы мало влияют на устойчивость детонации.

Изменение скорости детонации в зависимости от диаметра заряда определяется механизмом взрывного превращения в детонационной волне. Различают два характерных режима взрывного превращения. Первый развивается в виде теплового взрыва за фронтом ударной волны. При этом время подготовки ВВ к реакции намного больше, чем время самой реакции. Этот механизм требует сильного сжатия и разогрева слоя ВВ за счет действия ударной волны большого давления. При таком механизме вследствие быстрого протекания химической реакции газы взрыва не успевают расшириться, а потому как только диаметр заряда становится больше критического, его скорость детонации будет близка к предельной. Такой режим характерен для однокомпонентных жидких ВВ или тех ВВ, плотность которых близка к предельной. Второй режим развивается в виде воспламенения частиц ВВ в «горячих» точках, получаемых за счет адиабатического сжатия и разогрева воздушных включений или схлопывания пор. Реакция в форме взрывного горения распространяется по поверхности, а затем в глубь частиц ВВ.

Для возникновения такого механизма превращения ВВ требуется давление во фронте волны на порядок меньшее, чем для первого механизма: (7-10)*108 Па по сравнению с (100-120)*105 Па. При взрывном горении зона химической реакции за фронтом ударной волны значительно шире, а скорость детонации зависит от диаметра заряда и степени его ограничения оболочкой.

Переходный (промежуточный) механизм характерен для литых и прессованных зарядов с малой пористостью и большой плотностью. Чем больше у таких ВВ отношение периода подготовки ВВ к периоду реакции, тем ближе режим его детонации к первой схеме.

Для промышленных ВВ критический диаметр от предельного может отличаться в 5-10 раз.

Изменение плотности ВВ. Для индивидуальных ВВ скорость детонации возрастает с увеличением плотности до максимальных значений. Смесевые ВВ имеют критическую плотность, при которой скорость детонации максимальна. При дальнейшем увеличении плотности детонация в заряде прекращается. Это происходит вследствие того, что при изменении плотности ВВ химическое превращение компонентов ВВ и химическое взаимодействие продуктов взрыва изменяются, в результате чего ухудшаются условия протекания химических реакций. Так, при сильном уплотнении аммиачная селитра в аммонитах ведет себя как инертное вещество, и, поглощая энергию, делает невозможным распространение детонации по заряду. При большом содержании мощного компонента в составе ВВ можно достичь такого уплотнения, что детонация будет распространяться в заряде только по этому компоненту, вследствие чего произойдет увеличение ее скорости. При большем диаметре заряда или размещении его в оболочке критическая плотность ВВ увеличивается.

Тип, дисперсность и состав ВВ. С увеличением теплоты взрыва скорость детонации ВВ увеличивается, а критический диаметр уменьшается.

Существенное влияние на величину критического диаметра оказывает дисперсность ВВ. Так, например, тротил с размером частиц 0,01 мм имеет критический диаметр значительно меньший, чем при частицах 0,5 мм. При простом смешивании селитры и тротила критический диаметр аммонита значительно выше, чем при обработке этой же смеси в шаровой мельнице. Влияние дисперсности ВВ на его детонационную способность при диаметрах заряда меньше предельных объясняется тем, что общее время и полнота завершения реакций зависят как от скорости первичных реакций взрывного горения, так и от скорости вторичных реакций, проходящих в газовой фазе. Чем меньше частицы ВВ, тем быстрее завершаются их сгорание, смешивание и вторичное взаимодействие газов взрывного горения. Грубодисперсные ВВ имеют больший критический диаметр, чем порошкообразные ВВ того же состава.

Критический диаметр для смесевых ВВ зависит и от процентного соотношения компонентов.

Влияние мощности (скорости детонации) инициирующего состава сказывается лишь на начальном участке развития детонации, где в зависимости от величины импульса может быть получена скорость детонации выше или ниже характерной для данного диаметра заряда, но в любом случае на участке одного-двух диаметров заряда скорость стабилизируется.

С этой точки зрения для инициирования любого заряда необходим достаточно мощный точечный источник, который вызовет начальную детонацию в критической массе инициируемого заряда и обеспечит самораспространение детонации по массе ВВ с характерной для него скоростью.

Способ инициирования зарядов может определенным образом влиять на характер и величину передачи энергии от продуктов взрыва заряда к породе. Кроме того, изменяя взаимное положение ДШ и шашки промежуточного детонатора, применяемых для взрыва низкочувствительных грубодисперсных ВВ, можно управлять разрушающим действием заряда на массив горных пород.

При цитировании материалов в рефератах, курсовых, дипломных работах правильно указывайте источник цитирования, для удобства можете скопировать из поля ниже:

Поделиться материалом

Содержание