ОтветыТи БВР. Билет 1 Виды химического превращения

• Название: Билет 1 Виды химического превращения
• Анкор: ОтветыТи БВР.doc
• Дата: 18.05.2017
• Размер: 4.5 Mb.
• Имя файла: ОтветыТи БВР.doc
• Тип: Документы; #7881
• страница: 1 из 11

Билет № 1

1. 
   Виды химического превращения, их определения, основные характеристики.
   

Химическое превращение взрывчатых веществ и смесей может протекать в различных формах, основными из которых являются: медленное химическое превращение (разложение вещества), горение и детонация.

При медленном химическом превращении реакция разложения протекает одновременно во всем объеме вещества, находящимся при одинаковой температуре, практически равной температуре окру­жающей среды. Скорость реакции соответствует этой температуре и во всех точках масса ВВ одинакова. При нагревании ВВ его темпе­ратура возрастает не только за счет внешнего нагрева, но и за счет тепла, выделяющегося при химической реакции разложения. При определенных условиях эта реакция может стать самоускоряющейся, в результате чего ВВ быстро превратится в сжатые газы почти одно­временно по всему объему. Произойдет тепловой взрыв ВВ, который может служить примером гомогенного (однородного) взрыва. Однако практически гомогенный взрыв неосуществим из-за неравномерного теплоотвода из ВВ, так как в веществе всегда имеет место возни­кновение одного или не­скольких очагов горения, из которых горение за­тем распространяется на остальную массу ВВ.

Основой современной взрывной техники является использование са­мораспространяющегося взрывчатого превращения. При этой форме взрыва химическое превращение, начавшееся в какой-либо точке заряда, самопроизвольно распространяется до его границ. Способность химической реакции в самораспространению является характерной особенностью этой формы взрыва.

Самораспространяющееся взрывчатое превращение возможно при горении и детонации ВВ. В обоих случаях имеется фронт химического превращения — относительно узкая зона, в которой происхо­дит интенсивная химическая реакция, распространяющаяся по веще­ству с некоторой скоростью. Впереди этой зоны находится исходное ВВ, позади нее — продукты превращения

Температуры впереди фронта, позади него и в самой зоне химиче­ской реакции существенно различаются; имеет место также неравен­ство давлений и плотности.

Скорость реакции, точнее, линейная скорость перемещения фронта процесса зависит в основном не от начальной температуры вещества, а от количества выделяющейся при реакции энергии, условий пере­дачи ее непрореагировавшему веществу и кинетических характери­стик возникающего в нем при этой передаче химического превраще­ния. Так как механизм передачи энергии при горении и детонации различен (при горении тепловая энергия передается за счет тепло­проводности, при детонации основную роль играет ударная волна), скорость распространения процесса также различается и при горе­нии не превышает для конденсированных ВВ нескольких сантиметров в секунду, а при детонации составляет километры в секунду.



В соответствии с различием в скорости распространения процесса разрушающее действие при разных формах превращения ВВ существенно отличается.

Медленное превращение только в замкнутом объеме может при­вести к повышению давления вплоть до разрыва оболочки. Горение также способно значительно повысить давление лишь в замкнутом или полузамкнутом объеме. Соответственно этот процесс используют в тех случаях, где слишком большое давление нежелательно (ракетные камеры, огнестрельное оружие и т. п.).

Детонация дает максимальное давление, практически не завися­щее от наличия оболочки. Этот вид взрывчатого превращения применяется тогда, когда надо получить максимальное разрушающее действие. Именно процесс детонации зарядов ВВ широко используется для разрушения горных пород. ВВ, которые используют при этом, представляют собой либо индивидуальные химические вещества, либо механическую смесь нескольких веществ, которые при определенных условиях способны давать самораспространяющееся с большой скоростью химическое превращение, протекающее с выделением большого количества тепла и образованием газов.

2. 
   Средства электрического взрывания. Изготовление патрона-боевика.
   

Электродетонатор, представляет собой капсюль-детонатор с закрепленным в нем электровоспламенителем (ЭВ). Электродетонаторы различают по роду находящегося в них заряда инициирующего ВВ (гремучертутнотетриловые и азидотетриловые); по времени срабатывания (мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия); по конструктивному оформлению и по назначению Электродетонаторы мгновенного действия. Электродетонаторы замедленного действия обеспечивают взрыв через строго определенный промежуток времени после подачи электрического тока в мостик накаливания. В них замедление достигается благодаря столбику из замедляющего состава, размещаемого между электровоспламенителем и инициирующим ВВ.

Электродетонаторы короткозамедленного действия

(ЭДКЗ) выпускают с замедлениями 25, 50, 75, 100, 150, 250 мс. Выпущены электродетонаторы ЭДЗ-Н с 30 ступенями замедлений от 15 до 1000 мс: первые 10 ступеней имеют интервал 15 мс, а остальные — 25 мс. Мощные электродетонаторы ЭЛ-КЗМ-15

по интервалам замедления аналогичны электродетонаторам ЭДЗ-Н, но имеют больший вес вторичного инициирующего ВВ (1,5 г). Предохранительные электродетонаторы ЭДКЗ-ПМ имеют увеличенный заряд ВВ, на наружной поверхности гильз нанесен слой пламегасителя.

Электродетонаторы замедленного действия (ЭДЗД) выпускают с замедлениями 0,5; 0,75; 1; 2; 4; 6; 8 и 10 с. Новые ЭДЗД-62 отличаются от ЭДЗД прежних выпусков рецептурой зажигательного и замедляющего составов.

Разброс во времени срабатывания ЭД делается таким, чтобы ЭД с большим замедлением не взорвался раньше ЭД с меньшим замедлением. В качестве замедлителей применяют составы, сгорающие с образованием только твердых веществ.

Устройство гремучертутного ЭДКЗ с эластичным креплением мостика показано на рис. 33. Электродетонаторы характеризуются следующими параметрами:

--сопротивлением,

- безопасным током,

-длительным воспламеняющим током,

-стомиллисекундным воспламеняющим током,

-импульсом воспламенения,

-импульсом плавления мостика,

-временем передачи,

- временем срабатывания.
При электрическом взрывании боевик представляет собой патрон ВВ с размещенным в нем электродетонатором. Патрон-боевик готовят непосредственно в забое. Для приготовления патрона –боевика бумажную обертку патрона одного из торцов разворачивают и медным заостренным стержнем ( наколкой) делают углубление в патроне для ввода электродетонатора. Углубление делается с таким расчетом , чтобы электро-детонатор мог быть введен в патрон ВВ на всю длину, закрепление допускают путем затягивания петлей одного из проводников на патроне ВВ.

3.Граммонит 79/21. Состав, характеристика, область применения. Расчет Кб.

Граммонит 79/21 это гранулированное тротилосодержащее ВВ

Разработка граммонита было продиктована необходимостью создать заводские непылящее, недорогое ВВ, пригодное для механизированного заряжания сква­жин.

Преимущества граммонита перед порошкообразным аммонитом - пониженное пыление, лучшая сыпучесть и меньшая слеживаемость.

Благодаря наличию тротила в составе ВВ, который выполняет функции горючего и сенсибилизатора, граммонит 79/21 обладает определенной степенью водоустойчивости и способен детони­ровать в обводненных скважинах. Степень водо­устойчивости зависит от содержания тротила и структуры ВВ, их можно разделить на абсолютно и условно во­доустойчивые.

К первым относятся ВВ, из которых селитра вымывается крайне медленно благодаря структуре гранул, обладающих малой пористостью и высокими гидрофоб­ными свойствами.

Ко вторым относятся ВВ, представляющие собой механические смеси гранулированной селитры с троти­лом, иногда с добавками других горючих компонентов. К таким ВВ относятся граммониты. В них поверхность гранул селитры не защищена или слабо защищена от действия воды и селитра быстро растворяется в окру­жающей заряд воде. Тем не менее, благодаря наличию в ВВ тротила они взрываются с полным или частичным выделением тепла. Если столб воды над зарядом невелик и раствор селитры в основном сохраняется в объеме за­ряда между гранулами (чешуйками) тротила, то при взрыве реализуется почти вся потенциальная энергия ВВ, так как селитра и в растворенном состоянии прини­мает участие в процессе взрыва. При значительном столбе воды в скважине или ее циркуляции селитра вы­мывается, эффект взрыва снижается, и может произойти отказ.

Таким образом, граммонит 79/21 по своим эксплуатационным качествам не дубли­руют бестротиловые гранулированные ВВ, а имеют свою область применения. Бестротиловые ВВ выгодно применять для заряжания сухих скважин, граммониты — для обводненных скважин. При использовании технологии заряжания в полиэтиленовые рукава можно исполь­зовать только граммонит 79/21.

При водонаполнении граммонитов в результате за­полнения пустот между гранулами раствором аммиачной селитры снижается критический диаметр зарядов, повышается скорость детонации. Каждому составу свойственно оптимальное содержание воды, отвечающее максимальным параметрам детонации. Положительное влияние растворонаполнения усиливается для ВВ с от­рицательным кислородным балансом.

Граммониты представляют собой механическую смесь гранулированной селитры с чешуйчатым или гра­нулированным тротилом.

В зависимости от диаметра скважин заряд граммонита 79/21 сохраняет детонационную способность при содержании в нем воды до 20-25 %, При содержании воды до 10 % сохраняется восприимчивость к детонаци­онному импульсу, а эффективность взрывов возрастает по сравнению с взрывом сухого граммонита. По данным В.Б. Иоффе, оптимальное содержание воды составляет 10-12 %.

При смешивании граммонита 79/21 с водой часть селитры растворяется, и раствор заполняет межгранульное пространство. При этом происходит осадка и уплотне­ние заряда и повышается вместимость скважины. Со­гласно измерениям, максимальная плотность около 1,3 г/см³ отвечает содержанию воды 11-12 % по массе. В этом случае теплота взрыва водосодержащей смеси уменьшается примерно на 770 кДж/кг по сравнению с сухим ВВ, но объемная энергия увеличивается на 1670 кДж/л. Таким образом, при соответствующем увеличении удельного расхода ВВ эффективность взрывания при постоянном объеме бурения может быть увеличена. Критический диаметр заряда растет с увеличением со­держания воды в составе вначале медленно, примерно до 10 % содержания воды, затем быстрее. Скорость детонации достигает наибольших значений при макси­мальной плотности ВВ, т.е. при содержании воды 11-12 %. Восприимчивость к начальному импульсу снижается с увеличением содержания воды в составе ВВ.

Для сильно обводненных скважин на угольных разрезах Междуреченска эффективное использование граммонита 79/21 обеспечивается заряжанием в поли­этиленовые рукава.

Билет № 2

1. Граммонит 30/70. Состав, характеристика область применения. Расчет Кб.

Граммонит 30/70 представляет собой механическую смесь гранулирован­ной аммиачной селитры с гранулированным тротилом. Насыпная плотность граммонита 30/70 составляет 850...900 кг/м³, кислородный баланс - 45,9%, теп­лота взрыва - 3511 кДж/кг, объем газов взрыва - 800 л/кг. Чувствительность граммонита 30/70 - 12...24%, критический диаметр детонации в бумажной обо­лочке—40...60 мм, скорость детонации-3,8...4,5 км/с. Таким образом, граммонит 30/70 по своим эксплуатационным качествам не дубли­рует бестротиловые гранулированные ВВ, а имеют свою область применения. Бестротиловые ВВ выгодно применять для заряжания сухих скважин, граммониты — для обводненных скважин

Характеристика граммонита 30/70:

Теплота взрыва- 3450 кДж/кг,

Работоспособность – 380 см³,

Объем газов – 800л/кг

Критический диаметр -40-60 мм,

Бризантность в водосодержащем состоянии -24-27 мм,

Скорость детонации в стальной трубе- 5.2-5.6 км/с,

Насыпная плотность – 0.9-0.95 г/см³

Кислородный баланс -45.2%

Схемы взрывания с помощью ДШ: диагональная, врубовая.



Схемы короткозамедленного взрывания при отбойке руды в ка­мерах:

а — через одну; б — волновая; в — порядная; г — порядная волновая; д — врубовая диагональная

При взрывании применяют различные схемы КЗВ. Наиболее перспективны схемы волновая и врубовая с увеличен­ным коэффициентом сближения заряда, при которых за счет меньших ЛНС и соударения кусков при разлете происходит бо­лее интенсивное дробление руды. Интервал замедления между скважинами (рядами) принимают 25—50 мс.

Величину заряда с точки зрения сейсмического воздействия на горно-технические сооружения и выработки проверяют по формуле Г. В. Кузнецова:



где σ_p— временное сопротивление пород растяжению, Па;



H_ц — мощность целика, м;

r_н — расстояние от объекта до точки взрыва, м;

m_г — число групп взрывания.

Схему взрывания выбирают так, чтобы масса одновременно взрываемых зарядов не превышала величин, найденных по при­веденной формуле.

2. 
   Механизм действия взрыва у свободной поверхности. Влияние наличия свободных поверхностей.
   

Эффективность взрыва зависит от глубины заложения заряда.



ЛНС- кратчайшее расстояние от центра заряда до свободной поверхности называется линией наименьшего сопротивления( W); м

r -радиус воронки взрыва, м

n – показатель действия взрыва.

r

n = --- ;

W

Масса сосредоточенного заряда нормального выброса

Q = q_{н *}V_* W³; кг.

где: Q – масса ВВ; кг.

q_н - удельный расход ВВ при нормальном выбросе.

Заряд нормального выброса характеризуется тем, что радиус воронки взрыва r равен глубине заложения W.

При нормальном выбросе угол раствора воронки равен 90⁰.

n= 1 – заряд нормального выброса;

n › 1 - заряд усиленного выброса ;

n ‹ 1 – заряд уменьшенного выброса;

n‹ 0.75 – заряд рыхления.

При короткозамедленном взрывании.

Короткозамедленным - называется последовательное взрывание серий или отдельных зарядов с интервалами в тысячные доли секунды ( миллисекундный способ взрывания ) .

В настоящее время к.з.в. широко применяют для отбойки пород на карьерах , рудниках ,особенно при многорядном взрывании и в шахтах , опасных по газу и пыли.

Основными факторами , определяющими эффективность К.З.В. являются :

- интервал замедления ,

- последовательность разрушения участков массива ,

- движение ( соударение ) в процессе разлета горной массы.

Эти факторы изменяются в зависимости от :

- свойств пород ,

- схемы расположения зарядов,

- задач взрыва ( дробление , перемещение породы ).

Полученный при К,З,В, эффект определяется следующими факторами :

- интерференцией волн напряжения от соседних зарядов ,

- образованием дополнительных открытых поверхностей

- соударением разлетающихся кусков породы при взрыве соседних зарядов.

Физическая сущность взаимодействия соседних зарядов при К,З,В, включает все перечисленные факторы , однако их проявление имеет место при разных интервалах замедления :

- при малых интервалах до 5 мс – интерференция напряжения волн

- при средних до 15 – 200 мс – образование дополнительных открытых поверхностей ,- при больших ≥ 200 мс –соударение.

Все вышеперечисленные факторы следует рассматривать как составные элементы единого процесса взаимодействия зарядов при К.З.В.

.

Интерференция волн напряжения происходит в том случае , когда направление смещения частиц от предыдущего и последующих взрывов совпадают .

Волна напряжений № 1 от взрыва заряда N1 распространяется до открытой поверхности и отражаясь от нее , образует отраженную волну № 2 , которая распространяется вглубь массива .

Взрыв второго заряда N 2 должен быть произведен в момент , когда волна растяжения от первого взрыва заряда N 1 будет проходить через место расположения заряда N 2 , что облегчит его действие и увеличит эффект разрушения , производимого в массиве.

Время ( интервал замедления определяется по формуле Г.И.Покровского

á² * 4W²

t = √ ----------------- ; мс

Vм

где : á - расстояние между зарядами , м

W - сопротивление по подошве ( ЛНС или СПП ) , м

Vм – скорость распространения волны напряжений в массиве , м/с.

Образование дополнительных открытых поверхностей взрывом предыдущих серий зарядов обеспечивает образовании в массиве дополнительных отраженных волн растяжения от взрыва последующих серий , что увеличивает эффект разрушения . ослабляет массив и облегчает его окончательное разрушение давлением газов взрыва .

Соударение перемещающихся от взрыва зарядов кусков породы происходит вследствие того , что разные участки массива при взрыве имеют разные скорости направление Соударение перемещающихся от взрыва зарядов кусков движения. При столкновении кусков происходит их дополнительное дробление.



Влияние числа обнаженных поверхностей на объем разрушения:

а. – с одной обнаженной поверхности;

б. – то же, с двух;

в. - то же, с трех.

С увеличением числа обнаженных поверхностей у взрываемого заряда объем разрушения увеличивается примерно пропорционально их числу , т.к. взрыв с точки зрения разрушения происходит в более благоприятных условиях.