Оценка свойств взрывчатых веществ

По характеру проявления действия взрыва ВВ на разрушаемую породу принято различать бризантное, или дробящее, и общее, или фугасное действие.

Бризантное действие взрыва характеризуется измельчением породы или других твердых тел на контакте с ВВ и в непосредственной близости от заряда.

Предложено характеризовать бризантность импульсом, действующим при взрыве на площадь контактирующей с зарядом среды.

Для оценки бризантного действия ВВ его заряд взрывают на свинцовом столбике (метод Гесса) или в породном образце.

К фугасным формам работы взрыва относятся разрушение породы на расстоянии от заряда, ее перемещение при взрыве. Это действие взрыва проявляется в объеме массива, в сотни и тысячи раз превышающем объем заряда.

Фугасная форма работы взрыва пропорциональна общей энергии ВВ, или его работоспособности. Фугасное действие взрыва оценивается по расширению взрывом заряда свинцовой бомбы (метод Трауцля), по отклонению взрывом баллистической мортиры или баллистического маятника, по объему воронки дробления или выброса при взрыве заряда в породе.

Определение бризантности ВВ по методу Гесса. На столбик из рафинированного свинца (рис.4.2) помещают стальную пластинку толщиной 10 мм и диаметром 41 мм, а на нее заряд массой 50 г в бумажном патроне диаметром 40 мм при плотности 1 г/см3. В заряд на глубину 15 мм вставляют капсюль-детонатор. Свинцовый столбик с зарядом устанавливают на массивной стальной подставке. При взрыве столбик деформируется, приобретая грибообразную форму. Бризантность оценивается разностью средних высот до и после взрыва в миллиметрах, измеренных в четырех диаметрально противоположных точках столбика. Для определения бризантности грубодисперсных и гранулированных ВВ, у которых критический диаметр открытого заряда больше 40 мм, их размещают на столбике в стальном кольце. Бризантность при таких испытаниях существенно больше, чем при взрыве открытых зарядов.

Схема испытания ВВ на бризантностьСхема испытания ВВ на бризантность

Рисунок 4.2. Схема испытания ВВ на бризантность: 1 - плита; 2 - свинцовый столбик; 3 - стальная прокладка; 4 - заряд ВВ; 5 - капсюль-детонатор; 6 - огнепроводный шнур; 7 - крепление; 8 - столбик после взрыва

Схема определения бризантности на баллистическом маятникеСхема определения бризантности на баллистическом маятнике

Рисунок 4.3. Схема определения бризантности на баллистическом маятнике: 1 - подставка для заряда ВВ; 2 - ЭД; 3 - заряд ВВ; 4 - защитный экран; 5 - фиксатор отклонений; 6 - подвески; 7 - маятник

Схема определения работоспособности ВВ в свинцовой бомбеСхема определения работоспособности ВВ в свинцовой бомбеРисунок 4.4. Схема определения работоспособности ВВ в свинцовой бомбе: а - до взрыва; б - после взрыва; 1 - свинцовый цилиндр; 2 - заряд ВВ; 3 - детонатор; 4 - забойка
Схема определения работоспособностиСхема определения работоспособности

Рисунок 4.5. Схема определения работоспособности: а - в баллистической мортире; б - с помощью баллистического маятника; 1 - мортира; 2 - снаряд; 3 - вкладыш; 4 - подвеска; 5 - опора

Определение бризантности импульса взрыва на баллистическом маятнике. Для испытания цилиндрический заряд ВВ заданного диаметра и массы укладывается на подставку так, чтобы его ось совпадала с осью груза маятника (рис.4.3). Между торцами заряда и маятника укладывается стальная прокладка. При взрыве измеряется отклонение маятника, по величине которого определяют удельный импульс взрыва заряда. Импульс можно определить также по величине горизонтального перемещения маятника.

Определение работоспособности ВВ в свинцовой бомбе и на породных образцах. Бомба Трауцля изготавливается из рафинированного свинца с углублением в центре диаметром 25 мм и глубиной 125 мм для помещения заряда ВВ массой 10 г с ЭД (рис.4.4). Свободная от заряда часть углубления заполняется песком. При взрыве в бомбе образуется грушевидное расширение, величина которого за вычетом объема углубления и расширения, производимого взрывом ЭД, и характеризует работоспособность ВВ.

Предложено испытание ВВ производить в зарядах массой 10 г, помещаемых в центре кубических блоков из горной породы или песчано-цементного раствора с размером ребра 200 мм. Дробящее действие ВВ характеризуется выходом мелких кусков (фракции <7 мм) на 1 кг массы блока. Экспериментами установлено достаточно хорошее совпадение относительного изменения работоспособности в бомбе Трауцля и в породных образцах при испытаниях различных ВВ, что свидетельствует о достоверности получаемых результатов при испытаниях ВВ любым методом.

Определение работоспособности на баллистической мортире. Баллистическая мортира представляет собой массивный цилиндр (рис.4.5,а), подвешенный на тягах в виде маятника. В корпусе имеются взрывная камера, в которой взрывают заряд (обычно 10 г), и расширительная камера, в которую помещают массивный поршень-снаряд. Работа взрыва проявляется в выталкивании поршня-снаряда и отклонении мортиры. Интервал времени между моментом взрыва и вылетом снаряда (5-10 мс) в 20-30 раз больше времени расширения продуктов взрыва при взрыве в воздухе.

Определение работоспособности на баллистическом маятнике. К маятнику большой массы вплотную подкатывается по рельсовому пути мортира (рис.4.5,б), в которой помещается испытуемый заряд ВВ. С помощью особых приспособлений мортиру устанавливают на оси, проходящей через плоскость качания маятника. При взрыве мортира откатывается, а маятник отклоняется на некоторый фиксируемый угол. При испытаниях обычно определяют заряд, который дает такое же отклонение, что и взрыв заряда эталонного ВВ (тротила) массой 200 г.

Условность применяемых оценок эффективности ВВ вызывает необходимость проведения промышленных испытаний ВВ в условиях горного предприятия. Без таких испытаний новые ВВ не допускаются к постоянному применению.

Определение скорости детонации. Стандартный метод определения скорости детонации основан на сравнении известной скорости детонации ДШ со скоростью детонации испытуемого заряда (метод Дотриша). При этом испытании (рис.4.6) заряд 1 помещают в металлическую трубу 5 с завинчивающимися с обеих сторон крышками 2. На боковой поверхности трубы по оси делают два отверстия на определенном расстоянии, в которые вставляют концы В, Г отрезков ДШ б и 7. Расстояние от капсюля-детонатора 3 до отверстия 60 мм.| 3аряд взрывают от промежуточной шашки 4. Свободные концы ДШ крепят на пластинке-фиксаторе со стальной подкладкой 9 так, чтобы риски К, Б совпали с концами ДШ. Пластинку помещают в стальную трубу 8, чтобы облегчить нахождение пластинки после взрыва.

Схема определения скорости детонации по ДотришуСхема определения скорости детонации по Дотришу

Рисунок 4.6. Схема определения скорости детонации по Дотришу

При взрыве детонация будет распространяться по заряду и по обоим отрезкам ДШ, а в месте встречи детонационных волн на пластинке образуется углубление (точка А).

Скорость детонации определяется исходя из равенства времени распространения детонационных волн по заряду и по обоим отрезкам шнура до точки встречи.

В зависимости от цели испытаний заряд ВВ может быть в порошкообразном, гранулированном или прессованном виде.

Точные методы определения скорости детонации основаны на определении с помощью электронного осциллографа времени прохождения детонационной волной фиксированного расстояния по заряду или по дешифровке скоростной киносъемки свечения детонирующего заряда. Эти методы применяются только при выполнении исследовательских работ.

При создании новых ВВ для их предварительной оценки рассчитываются и экспериментально определяются теплота и работа продуктов взрыва, температура и объем газов взрыва.

Теплота взрыва является одной из основных оценок эффективности ВВ при разрушении пород. Зная затраты энергии на разрушение единицы объема породы и энергию, выделяемую при взрыве единицы массы ВВ, можно оценить эффективность его действия. Теплота взрыва характеризует количество тепловой энергии, выделяемой при взрыве 1 моля или 1 кг ВВ.

В последнее время используется понятие объемная концентрация энергии ВВ, характеризующее количество энергии в единице объема ВВ и определяемое произведением удельной теплоты взрыва на его плотность. Это понятие целесообразно использовать для сравнения ВВ, плотности которых существенно различаются, так как для размещения одинакового количества энергии в массиве для высокоплотного ВВ потребуется меньший объем зарядной полости, а действие его по направлению линии наименьшего сопротивления благодаря большему запасу энергии в единице объема будет эффективнее. Однако для пересчета удельных расходов ВВ надо пользоваться значениями теплоты взрыва или идеальной работы взрыва, так как исходя из энергетического принципа на единицу объема разрушаемого массива надо израсходовать определенное количество энергии ВВ.

В качестве стандартных условий принимают температуру 0°, 18°С (иногда 25°) и давление 105 Па.

Теплота взрыва определяется на основе закона Гесса, согласно которому тепловой эффект химического превращения системы зависит только от начального и конечного ее состояний и не зависит от промежуточных состояний. Экспериментально теплоту взрыва определяют в калориметрической бомбе.

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

Поделиться материалом

Содержание