Вопросы по ТБВР. 1. Какова роль Альфреда Нобеля в создании новых средств инициирования и новых взрывчатых веществ Ответ
 Скачать 22.93 Kb.
|
|
1. Какова роль Альфреда Нобеля в создании новых средств инициирования и новых взрывчатых веществ? Ответ: работая с русскими учеными и инженерами, широко занимался исследованиями по взрыванию нитроглицерина и его смесей, а также по разработке промышленной технологии получения нитроглицерина. В 1863 году Альфред Нобель делает свое первое крупное изобретение, сконструировав детонатор с гремучей ртутью, применяемый и в настоящее время. В этом же году он уезжает в Швецию и получает патент на инжектор для непрерывного смешивания глицерина с кислотой. Нитроглицерин, как самостоятельное взрывчатое вещество при правильном употреблении, был эффективным материалом для взрывных работ, он оставался чрезвычайно опасным в применении и вследствие этого повинным во многих катастрофических несчастных случаях. Поэтому Нобель постоянно искал пути стабилизации нитроглицерина. Он предложил смешивать жидкий нитроглицерин с химически инертным пористым веществом - кизельгуром (инфузорной землей, диатомитом), являющимся абсорбирующим материалом. Запатентованное в 1867 г. новое взрывчатое вещество было названо динамитом или безопасным взрывчатым порошком Нобеля. Однако кизельгур все же заметно уменьшал энергию взрыва. Поэтому Нобель заменил его активными абсорбентами, основанными на сбалансированной по кислороду смеси нитрата натрия с целлюлозой, например с древесиной. Хотя при этом такой поглотитель позволял ввести всего лишь 60 % нитроглицерина, новый динамит, названный страйт-динамитом, был мощнее и дешевле динамита с кизельгуром. 2. Укажите имена исследователей, оказавших значительное влияние на процесс создания и совершенствования взрывчатых веществ. Ответ: первое описание порохоподобных смесей для фейерверков дано китайским ученым Сунь-Сымяо в 682 году. В 70-80-х годах XVIII века французские химики А. Лавуазье и К. Бертолле изобрели взрывчатую смесь на основе хлората калия (бертолетовой соли), однако взрыв на заводе, где готовилось это хлоратное ВВ, отодвинул его изготовление на многие годы. В 1771 году П. Вульфом был синтезирован тринитрофенол (пикриновая кислота), являющийся мощным бризантным ВВ, но его взрывчатые свойства и способность детонации стали известными лишь в 1873 году благодаря исследованиям Г.Шпренгеля. В 1812 году видный русский ученый П. Л. Шиллинг впервые применил электрический воспламенитель для взрывания пороховых зарядов. Для тех же целей в 1831 году в Англии был изобретен огнепроводный шнур, который по имени изобретателя называли бикфордовым. Основу развития ВВ во второй половине XIX века положил синтез итальянцем А. Собреро в 1847 году мощного бризантного ВВ - нитроглицерина, сыгравший большую роль в замене черного пороха на более мощные бризантные ВВ в горном деле. Уже в 1854 году известный русский ученый академик Н. Н. Зинин совместно с В. Ф. Петрушевским исследовал взрывчатые свойства нитроглицерина и вскоре предложил применять его в период русско-турецкой войны вместо черного пороха для снаряжения мин и гранат. В 60-х годах XIX века под руководством В. Ф. Петрушевского было разработано и испытано такое ВВ, как динамит Петрушевского, состоявший из жидкого нитроглицерина и углекислого магния. В 1867 году шведские инженеры И. Норбин и И. Ольсен запатентовали аммониты, составы гораздо более безопасные, чем динамиты. Ими были предложены взрывчатые смеси, состоящие из аммиачной селитры и древесного угля или горючих органических соединений. После открытия явления детонации был синтезирован ряд новых взрывчатых веществ. В 1887 году К. Мартенсом был получен тетрил, в 1890 году Т. Курциусом – азид свинца, в 1894 году Толленом и Виганом – тэн, в 1897 году Ленце – гексоген. Эти ВВ с начала ХХ века сами по себе или в составе взрывчатых смесей получили широкое применение в боеприпасах, в средствах инициирования, при производстве взрывных работ. 3. Назовите основные виды взрывных работ в горной промышленности. Ответ: основными (общими) видами взрывным работ в горной промышленности являются: взрывные работы на открытых горных разработках; взрывные работы подземных выработках угольных и сланцевых шахт, опасных по газу и взрывам пыли; взрывные работы в подземных выработках угольных и сланцевых шахт, не опасных по газу и взрывам пыли; взрывные работы в подземных выработках рудников, опасных по газу и взрывам пыли; взрывные работы в подземных выработках рудников, не опасных по газу и взрывам пыли. 4. Перечислите специальные виды взрывных работ в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Ответ: взрывные работы при сейсморазведке; прострелочно-взрывные работы в нефтяных, газовых, водяных и других скважинах – в частности, для повышения дебита скважин; рыхление мерзлых грунтов; взрывные работы на болотах; взрывание льда; подводные взрывные работы; разрушение горячих массивов; обработка материалов энергией взрыва (резка, сварка, упрочнение, штамповка и др.); валка зданий, сооружение, дробление фундаментов; корчевка пней, валка леса, ликвидация заторов при лесосплаве; борьба с лесными пожарами. 5. Что понимается под определением «шпур» и в чем его отличие от скважины? Ответ: шпур – искусственное цилиндрическое углубление в горной породе (бетоне и др.) диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м. Скважина – искусственное цилиндрическое углубление диаметром более 75 мм при глубине до 5 м и любого диаметра при глубине более 5 м. 6. Кратко охарактеризуйте основные способы бурения шпуров и скважин (механическое, огневое, взрывное, электроимпульсное). Ответ: основным способом бурения взрывных шпуров и скважин является механическое бурение – метод, основанный на разрушении горной породы силовым воздействием на нее специального породоразрушающего инструмента – долота Кроме механических способов бурения различают: огневое бурение, при котором разрушение породы происходит за счет термических напряжений, возникающих при быстром нагревании поверхности породы потоками раскаленных газов, истекающих из сопел горелки с высокой скоростью; взрывное бурение, при котором разрушение породы происходит за счет последовательных микровзрывов на забое; электроимпульсное бурение, при котором разрушение породы происходит за счет электрического пробоя участка забоя скважины высоковольтным (до 200 кВ) разрядом. 7. На какие способы подразделяется механическое бурение? В чем их принципиальное отличие? Ответ: -вращательное бурение (Инструмент вращается вокруг оси, совпадающей с осью шпура или скважины, и одновременно с определенным усилием подается на забой.); -ударное бурение (С помощью ударника инструмент наносит удар по забою и разрушает породу под лезвием. После каждого удара инструмент поворачивается на некоторый угол, обеспечивая получение круглого сечения шпура или скважины.); - ударно-поворотное бурение (инструмент поворачивается только в промежутках между ударами вмонтированным в перфоратор поворотным устройством.); -ударновращательное бурение (периодические удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту.); -вращательно-ударное бурение (удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту, прижимаемому к забою со значительно большим (в 10 раз) усилием, чем при ударно-вращательном способе). 8. Охарактеризуйте вращательный способ бурения: его сущность, закономерности и область применения. Ответ: при вращательном бурении инструмент вращается вокруг оси, совпадающей с осью шпура или скважины, и одновременно с определенным усилием подается на забой. Величина усилия задается из расчета превышения предела прочности породы на вдавливание на площади контакта режущих лезвий инструмента с породой. При этом происходит последовательное скалывание частиц породы с забоя и углубление инструмента по винтовой линии (срез). Удаление продуктов разрушения может производиться механическим способом с помощью витых штанг (при бурении шпуров), шнеков (при бурении скважин), промывкой забоя водой или продувкой воздухом. Вращательные головки используют для бурения пород слабой и средней крепости (f<8). 9. Охарактеризуйте ударный способ бурения: его сущность, закономерности и область применения. Ответ: при ударном бурении с помощью ударника инструмент наносит удар по забою и разрушает породу под лезвием. После каждого удара инструмент поворачивается на некоторый угол, обеспечивая получение круглого сечения шпура или скважины. 21 Разрушение при этом происходит только за счет внедрения инструмента в породу при ударе. Ударное бурение может применяться в следующих случаях: при разведке россыпных месторождений, проведение взрывных работ, бурение скважин на воду, при галечниках и валунных отложениях, проведение геологической разведки, разведка в безводных местностях, с целью водопонижения, вентиляции 10. Охарактеризуйте вращательно-ударный способ бурения: его сущность, закономерности и область применения. Ответ: при вращательно-ударном бурении удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту, прижимаемому к забою со значительно большим (в 10 раз) усилием, чем при ударно-вращательном способе. Разрушение происходит как за счет срезающего усилия (вращательный способ), так и за счет внедрения инструмента в забой (удар). Ударно-вращательное бурение применяют для проходки скважин диаметром 59 – 151 мм глубиной до 2 км в породах крепостью 8 – 20. Этим способом проходят скважины следующего назначения: геолого-разведочные, взрывные, на воду, на газ и нефть. 11. Что такое взрыв? Ответ: взрыв – это процесс чрезвычайно быстрого выделения энергии в ограниченном объеме, связанный с изменением состояния вещества. В данном определении важно отметить то, что выделяющаяся при взрыве энергия намного больше энергии, содержащейся в окружающей среде. В зависимости от источника исходной энергии выделившаяся энергия может достигать сотен гигаджоулей на килограмм взрываемого материала. 12. Что такое Физический взрыв? Ответ: физический взрыв – это процесс, при котором состояние вещества меняется только на физическом уровне без изменения его химического состава. При этом вещество из одного физического состояния (температура, давление, плотность) переходит в другое. Наиболее характерными примерами физического взрыва являются взрывы паровых котлов, баллонов со сжиженными газами, землетрясения с мгновенным выделением упругой энергии и др. 13. Какие Средства беспламенного взрывания разработаны для взрывания в опасных условиях угольных шахт? Ответ: разработаны следующие средства беспламенного взрывания: гидрокс – образование газов происходит в результате химических реакций порошкообразных составов под действием нагревания; кардокс – образование газов происходит в результате быстрого испарения жидкой углекислоты при ее нагревании; аэрдокс – в толстостенную трубу, размещенную в шпуре, подается сжатый воздух под давлением (3 7)107 Па. 14. Что такое Химический взрыв? Ответ: химический взрыв – это процесс, при котором изменяется химический состав вещества в результате окислительных химических реакций. Химическим взрывом называется чрезвычайно быстрое выделение тепловой энергии, связанное с изменением химического состава вещества и образованием большого количества газообразных продуктов. 15. Перечислите обязательные признаки химического взрыва. Ответ: обязательными признаками химического взрыва являются: высокая скорость реакции - 400 9000 м/с; большое количество газообразных продуктов – 700 - 1000 л/кг; высокая температура газообразных продуктов в момент взрыва – 1900 – 4500о С (выделение большого количества тепловой энергии – 3400 6000 кДж/кг). 16. Почему ядерные взрывы не применяются в промышленности? Ответ: ядерные взрывы, несмотря на многочисленные проекты их использования в промышленности, не нашли применения из-за серьезных экологических проблем, связанных с радиоактивным заражением окружающей среды. 17. Что такое Взрывчатое вещество? Ответ: взрывчатое вещество (ВВ) – это малоустойчивая химическая система, которая под действием внешнего начального импульса (при приложении определенного количества внешней энергии) способна чрезвычайно быстро переходить в более устойчивую химическую систему (взрываться) с выделением большого количества тепловой энергии и газообразных продуктов. 18. Какие классы ВВ применяют на практике в промышленности? Ответ: все взрывчатые химические системы по своему физическому состоянию можно подразделить на 5 классов: 1) смеси газов (водород + кислород; ацетилен + кислород; метан + кислород воздуха и др.); 2) смесь твердых или жидких веществ с газами (угольная пыль + кислород воздуха; сернистая пыль + кислород воздуха; мучная пыль + кислород воздуха и др.; частицы жидкого керосина, бензина, нефти + кислород воздуха); 3) жидкие вещества (нитроглицерин, нитрогликоль); 4) смеси жидких и твердых веществ (гранулит-игданит – аммиачная селитра + дизельное топливо; динамиты – нитроглицерин + диатомит и др.); 5) твердые химические соединения или смеси твердых веществ (тротил; аммониты – аммиачная селитра + тротил и др.). Практическое применение имеют 4-й и 5-й классы химических взрывчатых систем, которые называются промышленными ВВ (ВВ, допущенными к постоянному применению в определенной отрасли промышленности). 19. Что такое Кислородный баланс и каким он может быть? Ответ: кислородный баланс ВВ (КБ) – это соотношение между массой избыточного или недостающего кислорода, необходимого для окисления горючих элементов, входящих в состав ВВ, до их высших оксидов, и общей массой молекул, участвующей в реакции взрывчатого превращения (определяется в процентах). Кислородный баланс может быть положительным, отрицательным и нулевым. При положительном кислородном балансе количество кислорода в ВВ превышает количество, необходимое для полного окисления горючих элементов; при отрицательном – недостаточно для полного окисления всех горючих элементов; при нулевом – в составе ВВ содержится точно такое количество кислорода, которое необходимо для полного окисления горючих элементов. При взрыве ВВ с нулевым кислородным балансом образуются в основном пары воды, углекислый газ, свободный азот, оксид алюминия и минимальное количество ядовитых газов. При взрыве ВВ с отрицательным кислородным балансом образуется значительное количество ядовитого оксида углерода СО. При взрыве ВВ с положительным кислородным балансом избыточный активный атомарный кислород при высокой температуре вступает в реакцию с азотом с образованием большого количества высокотоксичных оксидов азота: NO, NO2, N2O5. 20. Какие ядовитые газы образуются при взрыве при отрицательном и положительном КБ Ответ: оксид углерода СО (угарный газ) образуется при взрыве ВВ с недостаточным количеством кислорода (отрицательным кислородным балансом). Отравляющее действие оксида углерода основано способности при вдыхании образовывать прочные соединения с эритроцитами, являющимися переносчиками кислорода из легких к тканям, из-за чего человеческий организм начинает испытывать кислородное голодание, приводящее к головокружению, тошноте, обморочным состояниям. При больших концентрациях СО (> 1 %) наступает смерть. Предельно допустимая концентрация оксида углерода 0,0017% Оксиды азота NO, NO2, N2O5, образование которых связано с окислением азота взрывчатого вещества свободным атомарным кислородом при высокой температуре взрыва. Оксиды азота при вдыхании в легкие, вступая в реакцию с водой, образуют азотную и азотистые кислоты, действие которых приводит к отеку легких и к смерти. Особую опасность оксиды азота представляют из-за того, что они способны накапливаться в организме в течение 4-6 часов. Поэтому по токсическому действию они считаются в 6,5 раз более ядовитыми, чем оксид углерода. Предельно допустимая концентрация оксидов азота в атмосфере составляет по объему 0,00026 %. |