4.7. Свойства и рецептура промышленных вв

По основному компоненту в составе ВВ промышленные взрывчатые вещества подразделяются на аммиачно-селитренные ВВ и ВВ, содержащие нитроэфиры, то есть нитроглицериновые (нитроэфирные).

4.7.1. Аммиачно-селитренные ВВ. Это механические смеси аммиачной селитры с другими взрывчатыми и невзрывчатыми веществами. К ним ВВ относят: аммониты, аммоналы, граммониты, гранулиты и водонаполненные ВВ. Чтобы отличить один состав от другого, к названию добавляют номера или индексы, например, аммонит 6ЖВ, аммонит ПЖВ-20 и т.д.

Аммонитами называют механические смеси аммиачной селитры и тротила или аммиачной селитры и тротила с некоторыми другими взрывчатыми и невзрывчатыми добавками в порошкообразном виде.

Аммоналы представляют собой механические смеси на основе аммиачной селитры, тротила и алюминиевой пудры. Наиболее эффективный представитель промышленных ВВ этой группы (табл. 4.5) – аммонал скальный №1 прессованный, который состоит из аммиачной селитры (66%), тротила (5%), гексогена (24%), пудры алюминиевой (5%). Водоустойчив, не слеживается при хранении, надёжно детонирует. Предназначен для проходческих работ по скальным породам (f< 20). Работоспособность 450.. 480 см³, бризантность 22…28 мм.

Таблица 4.5. Характеристики аммонитов и аммоналов

Взрывчатые вещества	Компоненты, %								Работоспособность, см^3	Бризантность, мм	Класс	Цвет оболочки патрона
	аммиачная селитра	тротил	поваренная соль	гексоген	фосфогипс	алюминиевая пудра	Кремний	графит
Аммониты: ПЖВ-20	64	16	20	-	-	-	-	-	265	13	IV	Жёлтый
Т-19	61	19	20	-	-	-	-	-	270	14	IV	– // –
Ф-5	61	19	15	-	5	-	-	-	265	14	IV	– // –
Т-19 ”Г”	61	19	20	-	-	-	-	0,25 (сверх 100%)	265	14	IV	– // –
АП-5ЖВ	70	18	12	-	-	-	-	-	320	14	III	Синий
6ЖВ	79	21	-	-	-	-	-	-	360	14	II	Красный
ВК-1	79	16	-	-	-	-	5	-	 360	14	II	– // –
Аммонал скальный №1 прессованный	66	5	-	24	-	5	-	-	450	28	II	– // –

Аммониты отличаются сравнительно невысокой стоимостью, безопасностью в обращении. Они малочувствительны к огню, трению и удару (чувствительность к удару около 100 см). Скорость их детонации зависит не только от состава, но и от способа изготовления и колеблется в пределах 2,4...5,1 км/с. Объём газообразных продуктов взрыва колеблется в пределах 600...1000 дм³/кг, теплота взрыва – 2515...5450 кДж/кг. Температура взрыва: аммонита серного №1 равна 1570, аммонита ПЖВ-20 – 2220, аммонита Т-19 – 2230, аммонита АП-5ЖВ – 2520, аммонита 6ЖВ – 2960 и аммонала скального №1 – 3520°С.

Аммониты и аммоналы разделяются на непредохранительные (аммонит 6ЖВ, аммонал скальный №1 прессованный и др.) и предохранительные (аммониты АП-5ЖВ, Т-19^*, ПЖВ-20 и др.). В состав последних вводят пламегасители: поваренную соль или хлористый калий. Эти инертные вещества не принимают участия в реакции взрыва, но, поглощая часть теплоты, снижают его температуру, чем предупреждают взрывы метано- и пылевоздушных смесей в выработках.

Свойства аммонитов определяются главным образом свойствами аммиачной селитры, которой в аммонитах более 50%. Аммониты гигроскопичны и легко увлажняются. Если аммониты повышенной влажности, в продуктах взрыва появляется много ядовитых газов (оксида углерода, оксидов азота), происходят неполные детонации и отказы. Для аммонитов, применяемых на открытых разработках, нормами безопасности допускается влажность не более 1,5%, а на подземных – не более 0,5%. Влажность аммонитов, изготовленных на заводе, не должна превышать соответственно 0,5 и 0,2%. Чтобы уменьшить гигроскопичность, некоторые сорта аммонитов изготовляют на основе водоустойчивой селитры, обработанной гидрофобными веществами. Таким аммонитам присваивают индекс В (водоустойчивый) или ЖВ (первая буква индекса указывает на название гидрофобного вещества). От свойств аммиачной селитры зависит их склонность к слёживанию и спеканию. Патроны слежавшегося или спекшегося аммонита тверды на ощупь, при взрываниии дают неполные взрывы и отказы. Твёрдые патроны перед употреблением надо разминать руками, доводя вещество до порошкообразного состояния.

Аммониты, содержащие некоторое количество сосновой коры, мха или древесной муки, меньше подвергаются слёживанию. Эти вещества, находясь между зёрнами аммиачной селитры, препятствуют росту её кристаллов и играют роль разрыхлителей. Вместе с тем они участвуют в реакции взрыва и увеличивают его энергию. Тротил (как и другие нитропроизводные ароматичного ряда) вводят в состав аммонитов для увеличения энергии взрыва и повышения чувствительности к начальному импульсу.

Аммониты и аммоналы для подземных работ выпускаются в порошкообразном или прессованном виде только патронированные. Плотность патронирования порошкообразных аммонитов 1...1,15 кг/дм³, диаметр патронов 32 и 36 мм. По особому заказу предусмотрен выпуск патронов других диаметров. Масса патронов стандартных диаметров от 200 до 300 г. Патроны прессованного аммонала имеют диаметр 36 и 45 мм, плотность патронирования – 1,45…1,50 кг/дм³.

Гильзы патронов делают из пергаментной бумаги. Патроны парафинируют и упаковывают в пачки по 10 шт. Пачки заворачивают в пергаментную бумагу, парафинируют и укладывают в деревянные ящики по 30 кг. На гильзах патронов проставляют фабричное клеймо с обозначением наименования завода, типа ВВ, массы патрона и маркировочный номер. Цвет гильзы (или клейма) должен соответствовать классу ВВ.

4.7.2. Нитроэфирные (нитроглицериновые) ВВ. Так эти ВВ называются потому, что один из основных компонентов в их составе – нитроглицерин.

Различают высоко- и низкопроцентные нитроэфирные ВВ. К первой группе относят динамиты (желатинообразные ВВ с концентрацией жидких нитроэфиров более 50%), а ко второй – детониты (низкопроцентные нитроглицериновые ВВ, содержащие до 10% нитроэфиров и имеющие вид жирного порошка серебристо-серого цвета) и углениты (предохранительные полупластичные селективно детонирующие ВВ, содержащие до 15% слабожелатинизированных нитроэфиров).

Первая группа ВВ довольно большая, но из-за опасности в обращении имеет весьма ограниченное применение. Поэтому рассмотрим только 62%-ный динамит труднозамерзающий, который в свое время имел чрезвычайно широкое распространение в горном деле. Это необходимо в связи с тем, что свойственные динамиту недостатки характерны, хотя в значительно меньшей степени, для всех типов нитроэфирных ВВ.

Состав динамита 62%-го: нитроглицерин – 37, нитрогликоль – 25, калиевая селитра – 32, коллоидный хлопок – 3,5, древесная мука – 2,5%.

Преимущества – высокая работоспособность (380 см³), бризантность (18 мм) и водоустойчивость. Недостатки – замерзание, эксудация, старение. Температура замерзания равна –20°С. Замёрзший динамит весьма опасен в обращении. Ещё более опасен полузамёрзший или полуоттаявший динамит. Поэтому работа с замёрзшим динамитом запрещается до полного оттаивания.

Эксудациейназывается выделение из динамита жидких компонентов (нитроглицерина и нитрогликоля). Она происходит в случаях длительного хранения, хранения в условиях повышенной температуры, а также некачественного изготовления. Эксудирующий динамит опасен в обращении в такой же степени, как и нитроглицерин. Поэтому он подлежит немедленному уничтожению.

Старение динамита происходит от длительного хранения и вследствие плохого качества изготовления. При старении из динамитного теста улетучиваются пузырьки воздуха, плотность его повышается, а детонационные свойства ухудшаются (скорость детонации снижается с 5 до 0,6...0,8 км/с). Такой динамит также подлежит уничтожению.

Вторая группа нитроэфирных ВВ, изготавливаемых в нашей стране, представлена непредохранительным (детонит М) и предохранительными (углениты) взрывчатыми веществами.

Состав детонита М: аммиачная селитра – 78; нитроэфиры – 10; алюминиевая пудра – 10,7; стеарит кальция или цинка – 1,0; коллоидный хлопок – 0,3; сода кальцинированная (сверх 100%) – 0,2...0,3; масло машинное (сверх 100%) – 0,2...0,3%. Детонит М по мощности не уступает динамитам, по условиям хранения и транспортирования приравнивается к аммонитам, в обращении он несколько опаснее их. Работоспособность равна 460 см³, бризантность – 18 мм. Оболочки патронов окрашивают в красный цвет – детонит М относится коIIклассу (см. табл. 4.1).

Группа предохранительных низкопроцентных нитроглицериновых ВВ представлена угленитами (табл. 4.6). В их состав входит большое количество ионообменных солей (невзрывчатых веществ): натриевой селитры и хлористого аммония. Эти вещества при нормальных условиях не взаимодействуют. Но поскольку в углениты введено 11...14% нитроэфиров, то при взрыве в замкнутом шпуре создаются благоприятные условия (повысятся температура и давление), чтобы натриевая селитра и хлористый аммоний вступили в химическую реакцию обмена, которая сопровождается выделением инертных газов и пылевидной инертной соли по реакции

NaNO₃ + NH₄Cl  NaCl + N₂ + 2H₂O + 0,5O₂ .

Избыточный кислород окисляет горючие компоненты древесной муки. Углениты имеют хорошие детонационные свойства, их работоспособность 125...180 см³. Свободно подвешенные патроны массой 200 г при взрыве не вызывают вспышки метано- и пылевоздушной смесей. Однако эти ВВ маловодоустойчивые.

Угленит 12ЦБ обладает повышенной склонностью к поджиганию, особенно в угольных забоях (в процессе применения наблюдались массовые выгорания). Для исключения этого недостатка разработаны и допущены к постоянному применению высокопредохранительные патроны П12ЦБ-2/2 (П12ЦБ-2м), отнесённые к VI классу. Они представляют собой прочную одностенную полиэтиленовую оболочку, запатронированную угленитом 12ЦБ, массой 300 г. Патроны снабжены стыковочным узлом для предотвращения их раздвижки в шпуре при групповом взрывании.

Таблица 4.6.Состав и характеристика угленитов

Наименование	Э-6	13П	13П/1	10П	12ЦБ
Состав, %
Нитроэфиры	14	13	13	10,7	12
Натриевая селитра	46,3	36,4	47,7	48	46
Хлорид аммония	29	25	30,3	32	-
Аммиачная селитра	-	15	-	-	-
Хлористый натрий	-	-	-	-	5,5
Карбонат кальция	-	5	5	5	10
Полистирол	-	2,5	1,5	1,5	-
Карбамид	-	-	-	-	23
Стеарат кальция	1	0,8	0,5	0,5	0,5
Na – соль КМЦ	-	2	2	2	3
Хлопок коллоидный	0,2	0,3	0,3	0,3	-
Характеристика
Класс	V	V	V	V	VI
Объём газов взрыва, дм^3/кг	560	655	570	-	-
Теплота взрыва, кДж/кг	2682	2837	2598	-	-
Работоспособность, см^3	130...150	150...180	130...145	125...145	-
Передача детонации (сухие патроны), см	8...12	16...20	12...16	4	-
Устойчивость к выгоранию по отношению к Э-6	1	12,75	19,30	-	 1

Группа промышленных ВВ Iкласса представлена граммонитами, гранулитами и водонаполненными ВВ.Граммониты – механические смеси аммиачной селитры и тротила в гранулированном виде.

Граммониты 79/21, 50/50В и 30/70В – это ВВ, в которых гранулы аммиачной селитры размером 2…3 мм закапсюлированы в оболочку из тротила. Степень водоустойчивости их зависит от равномерности и толщины тротилового слоя на гранулах селитры. Граммонит 30/70В более водоустойчив, чем 50/50В. Граммонит 30/70В в скважинах с проточной водой может находиться до 12...15, а с непроточной водой – до 30 сут без существенного снижения работоспособности.

Гранулиты – механические смеси аммиачной селитры и горючей добавки (алюминиевой пудры, древесной муки, минерального масла) в гранулах.

Гранулит АС-8 состоит из 89%1,5% аммиачной селитры гранулированной, 8%0,8% пудры алюминиевой и 3%0,5% масла минерального. Это мощное ВВ серебристо-серого цвета, не слёживается, пригоден для сухих и обезвоженных шпуров и скважин. Работоспособность 410...430 см³, бризантность 22...28 мм.

Гранулит АС-4 состоит 91,8%1,5% из аммиачной селитры, 4%0,5% пудры алюминиевой и 4,2%0,5% масла минерального. Это ВВ средней мощности, серебристо-серого цвета, жирный на ощупь. Пригоден для обводнённых скважин. Работоспособность 390...410 см³, бризантность 22...26 мм.

Водонаполненные ВВ – взрывчатые суспензии, жидкой фазой в которых являются пересыщенный водный раствор аммиачной селитры, загущенный добавками некоторых высокополимерных веществ до желаемой консистенции, а в качестве твёрдой фазы могут быть гранулы или зёрна тротила, алюминия и другие горючие невзрывчатые вещества.

Водонаполненные ВВ пластической консистенции называют акванитами, а текучие –акватолами.

4.7.3. Прочие взрывчатые вещества. Хлоратные и перхлоратные ВВизготовляют на основе солей хлорноватой и хлорной кислот с добавкой нитропроизводных ароматического ряда, нитроглицерина и древесной муки. Они имеют сравнительно невысокую способность к детонации, но более чувствительны к механическим воздействиям, чем аммониты. В нашей стране эти ВВ почти не применяются.

Порохаможно разделить на две группы: механические смеси и коллоидного типа.

Чёрный дымный порох – механическая смесь калийной селитры (75%), древесного угля (15%) и серы (10%). Имеет ограниченное применение при открытых взрывных работах в горной промышленности. Отличается отсутствием бризантных свойств, небольшой скоростью взрыва (0,1...0,3 км/с) и применяется только при добыче крупных монолитов (мрамора, гранита). Чувствителен к трению, удару и искре и требует осторожного обращения.

Пороха коллоидного типа (пироксилиновые пороха) используют сравнительно редко. Их иногда применяют при методе взрывных работ скважинными зарядами. При заряжании скважин пироксилиновый порох смешивают с насыщенным раствором аммиачной селитры. Это делает порох более безопасным в обращении и упрощает технику заряжания, кроме того, повышает бризантность и энергию взрыва.

На Донецком казенном заводе химических изделий разработанмонозаряд шпуровой предохранительный ”Энергит ”, предназначенный для ведения взрывных работ в шахтах всех категорий по газу. Удовлетворяет требованиям, предъявляевым к ВВ класса V. Заряды при заряжании шпура соединяются друг с другом при помощи замка. Модификации исполнения позволяют производить как одиночное, так и групповое заряжание шпура.

Кроме того, на том же заводе разработан заряд накладной предохранительный ”Энергит ”, предназначенный для разрушения негабаритов в шахтах любой категории по газу. Удовлетворяет требованиям, предъявляевым к ВВ класса VII. Выполнен в полимерных оболочках.