Как известно, взрывчатое превращение промышленных ВВ базируется на окислении горючих элементов кислородом. Поэтому все без исключение взрывчатые механические смеси должны состоять не менее чем из двух (взрывчатых или невзрывчатых) компонентов, а именно: горючего (горючей добавки) и окислителя.
Окислители — вещества, содержащие избыточный кислород и способные легко отдавать его (аммиачная, калиевая, натриевая селитры).
Горючие добавки — твѐрдые (жидкие) невзрывчатые (взрывчатые) вещества, богатые углеродом, водородом, алюминием или магнием (алюминиевая и магниевая пудра, древесная мука, соляровое масло и др.), легко окисляющиеся с выделением большого количества теплоты.
ВВ, состоящие только из аммиачной селитры и невзрывчатого горючего, называют простейшими ВВ.
Примером таких ВВ являются динамоны, широко применявшиеся в годы Великой Отечественной войны (в качестве горючих компонентов использовали торф, древесную муку и др.). Современные простейшие ВВ (гранулиты) в качестве горючей добавки содержат дизельное топливо, минеральное масло, алюминиевую пудру и др.
Преимущество простейших ВВ — в возможности изготовления непосредственно на рабочем месте, а также их дешевизна. К недостаткам следует отнести невысокую мощность, низкую чувствительность к инициирующему импульсу (для их взрыва необходимо применять дополнительные детонаторы) и отсутствие передачи детонации на расстояние.
Сенсибилизаторы — третий важнейший компонент смесевых ВВ. Это вещества, вводимые в состав промышленных ВВ для повышения их энергетических характеристик и чувствительности к начальному импульсу, а также к передаче детонации на расстояние (тротил, нитроглицерин, нитрогликоль, гексоген и др.). Сенсибилизаторы с отрицательным кислородным балансом, например тротил (Бк = -74%), одновременно выполняют роль горючей добавки. Открытие таких сенсибилизаторов и было величайшей рецептурной находкой. Оно позволило создать мощные двухкомпонентные промышленные ВВ (по типу простейших) I и II классов, способные взрываться от штатных электродетонаторов и передавать детонацию на расстояние (аммонит 6ЖВ и др.).
Кроме этих основных компонентов, смесевые ВВ могут содержать и другие специальные добавки, улучшающие физико-химические свойства и снижающие чувствительность к механическим воздействиям: загустители (желатинизаторы) . стабилизаторы . флегматизаторы . пламегасители.
Загустители — вещества, которые желатинируют жидкие компоненты ВВ (воду, нитроглицерин), придавая им необходимую степень пластичности, а также водоустойчивость. В смесевых ВВ, содержащих в качестве сенсибилизатора нитроглицерин, роль загустителя выполняет коллоидный хлопок, а в других ВВ -натриевая соль карбоксилметилцеллюлозы (натрий — соль КМЦ), крахмал и др.
Стабилизаторы — вещества, вводимые в состав ВВ для повышения химической и физической стойкости, то есть для повышения стабильности свойств ВВ. Наиболее распространенным стабилизатором является древесная мука. В порошкообразных аммиачно-селитренных ВВ она служит рыхлителем, а в нитроэфирных — поглотителем нитроэфиров, находящихся в капель но-жидком состоянии. Наряду с этим древесная мука выполняет роль горючей добавки.
На втором месте (после древесной муки) по повышению стойкости и водоустойчивости ВВ находится тальк.
Введение нитрогликоля в состав ВВ, содержащих нитроглицерин, позволяет создать труднозамерзающие ВВ (если нитроглицерин замерзает при температуре +13,2°С, то такая смесь нитроэфиров — при -20°С). Наряду с этим нитрогликоль выполняет функции сенсибилизатора.
Флегматизаторы — вещества, добавляемые в состав ВВ для снижения чувствительности к внешним воздействиям (удару, трению, лучу огня, нагреву) и тем самым обеспечивающие более безопасные условия изготовления и применения промышленных ВВ — они обволакивают частицы ВВ, не вступая с ними в реакцию (парафин, воск, графит, стеараты, вода и др.).
4.3. Классификация промышленных ВВ по условиям применения (предохранительности)
В подземных выработках при разработке некоторых полезных ископаемых встречаются горючие газы и пыль, которые, смешиваясь с воздухом, образуют газовые и пылевоздушные взрывчатые смеси. Так, в калийных шахтах выделяются метан и водород, в озокеритовых — пары бензина и сероводород, в медноколчедановых и серных рудниках — взрывчатая серная пыль, в угольных шахтах — метан и образуется взрывчатая угольная пыль.
Повышенная опасность взрывных работ в шахтах обусловлена факторами: внезапным (в течение нескольких секунд после начала взрывания шпуровых зарядов ВВ) выделением значительного количества метана (до 150 м3 и более) и образованием тонкодисперсной угольной пыли (до 150 кг и более). Взрывчатость газопылевоздушных смесей приведена в табл. 4.1.
Таблица 4.1. Параметры воспламенения смесей
При нормальных условиях метановоздушная смесь взрывается при содержании метана от 5% (нижний концентрационный предел воспламенения – НПВ) до 15% (верхний концентрационный предел воспламенения – ВПВ).
Область концентраций между НПВ и ВПВ называется областью воспламенения.
Метановоздушная смесь с содержанием метана до 5% горит при наличии постоянного источника воспламенения. Смесь, содержащая свыше 15% метана, может гореть спокойным пламенем вблизи источника воспламенения при притоке кислорода в зону пламени, горения, например путѐм диффузии из окружающего пламя воздуха.
Наибольшее влияние на изменение концентрационных пределов воспламенения оказывают: примесь инертных компонентов (понижают ВПВ) . содержание кислорода (ВПВ метанокислородной смеси равен 61%) . начальное давление (при адиабатическом сжатии, как показывают опыты, может взрываться метановоздушная смесь, содержащая от 2 до 75% метана, такое сжатие иногда возможно в призабойном пространстве выработки от сильной ударной волны при взрывных работах) . начальная температура (при повышении температуры на каждые 100°С НПВ снижается на 10%, а ВПВ повышается на 15%), примесь высших гомологов метана (снижает НПВ).
Как указывалось, помимо метана, опасна и угольная пыль. Взрывоопасна мелкая (менее 1000 мкм) бархатистая угольная пыль, образующаяся при разработке пластов, содержащих свыше 6% летучих веществ. Очень опасной считается пыль с выходом летучих веществ 27…35% и размером частиц 75…100 мкм. Для самой
опасной угольной пыли нижний концентрационный предел взрываемости равен 10 г/м3, верхний – 2500 г/м3.
Наиболее разрушительный взрыв пылевоздушной смеси, с 300 г пыли в 1 м3 воздуха.
Одна из важнейших мер по обеспечению безопасности взрывных работ в шахтах, опасных по газу или разрабатывающих пласты, опасные по взрыву пыли – применение специальных ВВ, уменьшающих вероятность воспламенения взрывоопасной рудничной атмосферы. Такие ВВ называют предохранительными (устаревшее название – антигризунтые от французского слова grisou – рудничный газ). Поэтому особое место в системе классификации ВВ занимает классификация по предохранительности, т.е. по условиям применения. В ее основу положены опасность выработок по метану и угольной пыли, а также условия взрывания зарядов ВВ.
По условиям применения промышленные ВВ делятся на две группы и восемь классов (табл. 4.2).
Таблица 4.2. Классификация промышленных ВВ по условиям применения
Чем больше номер класса, тем выше уровень предохранительности ВВ, т. е. ВВ более безопасно в отношении воспламенения газопылевоздушной смеси (чтобы упростить различие классов ВВ, патроны ВВ помещают в оболочки разного цвета или наносят полосу установленного цвета).
Конкретная область применения ВВ различных классов приведена в ЕПБ. Однако ВВ более предохранительное допускается применять в условиях, оговоренных для менее предохранительных, т. е. допускается согласно табл. 4.2, перемещение ВВ снизу вверх (перемещение ВВ по области применения в обратном порядке строго запрещено).
