Лекция №4

Тема: «Формы работы взрыва. Работоспособность и бризантность ВВ»

Тепловая энергия, высвобождающаяся при химической реакции взрывчатого превращения ВВ в виде энергии сжатых газообразных продуктов и ударной волны, преобразуется при взрыве в механическую работу разрушения горных сред. Среди различных форм работы, совер­шаемой взрывом в горных породах или других средах, обычно выде­ляют общее и местное, или бризантное, действие взрыва.

Общим действием взрыва обозначают интегральную работу разрушения (дробления), отрыва, смещения и выброса горной среды, совершаемую взрывом. Оно пропорционально энергии взрыва, или потенциальной энергии ВВ, или полному импульсу. Эти величины определяют и среднюю степень дробления гор­ного массива при взрыве.

Местное (или бризантное) действие взрыва выражается в силь­ном воздействии взрыва на среду вблизи заряда, обычно в виде эффекта нарушения связей, или дробления. Оно определяется головной частью импульса взрыва и, следова­тельно, в известном приближении пропорционально максимальному давлению взрыва или давлению в детонационной волне. Полная работа взрыва никогда не равна механическому эквива­ленту теплоты взрыва и тем более потен­циальной энергии ВВ. Это объясняется тем, что продукты взрыва после совер­шения работы все еще нагреты до сравни­тельно высокой температуры, т. е. содер­жат остаточную энергию. Кроме того, про­цесс их расширения не строго адиабат­ный, и значительная доля энергии рас­ходуется на теплообмен с окружающей средой (термодинамические потери энер­гии взрыва). Потери энергии, связанные с неполнотой или не оптимальным режимом взрывчатого разложения ВВ называются химическими потерями.

Работоспособность и бризантность являются характеристиками ВВ, определяющими их способность производить общую работу и мест­ное дробящее действие взрыва.

Работоспособность ВВ в идеальном случае равна механическому эквиваленту теплоты взрыва. Иногда работоспособность ВВ оценивают по так называемой удель­ной энергии.

В большинстве случаев работоспособность ВВ характеризуют какой-либо сравнительной эмпирической величиной, определяющей в заданных условиях фактическую работу взрыва. Одним из распро­страненных методов такой оценки является проба Трауцля (рис. 4.1).

Рисунок 4.1 – Бомба Трауцля.

Заряд ВВ массой 10 г в бумажной оболочке или фольге взрывают в свинцовом блоке цилиндрической формы с несквозным каналом. Ем­кость блока около 61 см³. Свободную от заряда часть канала засыпают кварцевым песком. В результате взрыва канал бомбы расширяется. Измеряется объем канала бомбы до и после взрыва (заполнением поло­сти водой из мензурки). Разность объемов за вычетом расширения за счет взрыва капсюля-детонатора (КД) (28—30 см³) служит показателем относительной работоспособности ВВ. В данном случае работа взрыва выразилась в пластической деформации свинца. Она составляет 0,5— 0,6 от механического эквивалента теплоты взрыва ВВ. В качестве эталонного ВВ принимают тротил, который дает расширение канала свин­цовой бомбы 285—300 см³. Гексоген дает расширение 450—470, тэн 480—500, нитроглицерин 550—600, аммонит № 6ЖВ 360—380 см³.

Величина расширения бомбы зависит от ее температуры. Стандарт­ной считается температура 15° С. При 0 °С полученную относительную работоспособность увеличивают на 5%, при -)-30° С — уменьшают на 6%. Расширение бомбы уменьшается с увеличением плотности для одного и того же ВВ. Поэтому обычно испытания ведут при постоянной плотности 1 г/см³.

а

Рисунок 4.2 – Испытание ВВ на бризантность.

Бризантность ВВ в первом приближении можно оценивать по да­влению детонационной волны. Практически бризантность ВВ (в относительных величинах) оценивают обжатием свинцового цилиндрика (рис. 4.5) взрывом стандартного заряда ВВ (проба Гесса). На стальную плиту 5 ставят цилиндрик 1 из рафиниро­ванного свинца. Сверху на него кладут стальной диск 4 диаметром 41 мм. На диск ставят патрончик 3 испытуемого ВВ в бумажной гильзе массой 50 г.

Плотность ВВ в патрончике 1 г/см³. Поверх ВВ в гильзе патрон­чика помещают картонный диск с осевым отверстием. Через это отвер­стие в патрончик вставляют детонатор 2 на глубину 15 мм. Патрончик укрепляют в вертикальном положении и взрывают его. В результате взрыва верхняя часть свинцового цилиндрика расплющивается и приобретает гри­бовидную форму (рис. 4.5), а вы­сота его уменьшается. Измерив в четы­рех местах высоту обжатого цилинд­рика, вычисляют величину его усадки. По величине усадки оценивают бризантность ВВ в мм. Для каждого ВВ проводят два параллельных опыта. Если разница не превышает 1 мм, то выводят среднюю арифметическую ве­личину.

В качестве эталонного вещества для основной пробы Гесса принят перекристаллизированный из спирта тротил, который должен обжимать столбик на 16 мм. По этой пробе тетрил имеет бризантность 18—19, гексоген 24—25, аммонит № 6ЖВ 14—16 мм.