Влияние вида донорного заряда на скорость детонации гранулитов

- © В. Митков, 2014

УДК 622.235

В. Митков

ВЛИЯНИЕ ВИДА ДОНОРНОГО ЗАРЯДА НА СКОРОСТЬ ДЕТОНАЦИИ ГРАНУЛИТОВ

Представлены результаты проведенных исследований скорости детонации низкочувствительных взрывчатых веществ грубодисперсного типа в зависимости от формы промежуточных детонаторов. Скорость детонации измерялась при различных диаметрах заряда грубодисперсных аммонитов (ГДА БМ) с промежуточным детонатором - 900 гр литым бустером с и без кумулятивной выемки. Испытания проводились в полигонных и промышленных условиях и показали, что вид промежуточного детонатора оказывает значительное влияние на скорость детонации ВВ в буровой скважине, а, следовательно, влияет и на остальные взрывные характеристики ВВ. Самая высокая скорость детонации была достигнута при инициировании ВВ литыми бустерами с кумулятивными выемками. Их использование при проведении взрывных работ низкочувствительными ВВ эмульсионного и грубодисперсного типа повышают эффективность взрывания; достигается лучшее раздробление скал и уменьшаются расходы по дополнительному измельчению негабаритных кусков породы. Использование промежуточных детонаторов этого типа повышает эффективность используемых низкочувствительных взрывчатых веществ. Ключевые слова: скорость детонации, гранулиты, донорный заряд, взрывные работы, буровая скважина.

Введение

Большая часть используемых современных ВВ являются слабочувствительными и не взрываются с помощью неэлектрических и электрических детонаторов, детонирующих шнуров и капсуль детонаторов. Для инициирования зарядов из таких ВВ, как известно, необходим донорный заряд (промежуточный детонатор).

Донорные заряди должны безотказно воспринимать детонацию, инициированную классическими средствами взрывания и обеспечивать мощный первоначальный импульс таким слабочувствительным ВВ как грубодисперс-ные, эмульсионные, слари и др.

Для инициирования низкочувствительных ВВ используются донорные заряды, различные по весу, форме, размеру и составу. Это, как известно, могут быть заряды из прессованного тротила, заряды из литого тротила с небольшим вгражденным бустером,

литые заряды из тротила с добавками гексогена, нитропента и т.д. Обычно они имеют цилиндрическую форму с одним центральным и одним или двумя глухими отверстиями. В табл. 1 даны размеры ЛБ-01, а на рис. 1 общий вид производимых фирмой Ви-декс АО литых бустеров.

Эти донорные заряды типа литого бустера являются надежным средством для инициирования всех видов слабочувствительных грубодисперс-ных, водонаполненных и эмульсионных ВВ. Они безотказно воспринимают детонацию и приспособлены для работы со всеми основными средствами взрывания, такими как неэлектрические детонаторы, электродетонаторы и т.д.

Как известно, еще с 1792 г., когда немецкий горный инженер и естествоиспытатель Франц фон Баадер первым сфокусировал энергию фугасного заряда, создав в нем выемку,

Таблица 1

Размеры промежуточного детонатора типа - литой бустер и отверстия при различных массах

Магса, г Н, мм Ь, мм О, мм dl, мм мм

150 ±1,5 114 ±0,5 101 ±0,5 36 ± 0,5 8,0 ± 0,5 9,0 ± 0,5

230 ±3,0 114 ±0,5 101 ±0,5 46 ± 0,5 8,0 ± 0,5 9,0 ± 0,5

340 ±5,0 117 ±1,0 101 ±0,5 52 ± 0,5 8,0 ± 0,5 9,0 ± 0,5

450 ± 10,0 118 ± 1,0 101 ±0,5 57 ±0,5 8,0 ±0,5 9,0 ± 0,5

900 ± 15,0 130 ±1,5 101 ±0,5 78 ± 0,5 8,0 ± 0,5 9,0 ± 0,5

определенная часть энергии взрыва может быть сконцентрирована, если заряду придать определенную форму. Дальнейшее развитие кумулятивный эффект получил во второй половине Х1Х-го века. В 1865 г. в России для усиления направленного действия взрыва был использован первый кап-суль детонатор с конической кумулятивной выемкой. Примерно в то же время подобный капсуль детонатор был предложен известным изобретателем Альфредом Нобелем.

В своем стремлении улучшить параметры взрывных работ, проводимых с использованием низкочувствительных ВВ, имея в виду вышеупомянутое, а также исследования явления кумуляции, выполненные еще проф. Сухаревским М.Я. и современные знания о концентрации энергии в опре-

деленном направлении или месте, была проведена исследовательская, внедрительская и эспериментальная работа по разработке литых бустеров с кумулятивной выемкой. Сырьем для их производства являлась полученная при утилизации ненужных армейских боеприпасов смесь ТХ 40/60.

Разработка конструкции литых бустеров с кумулятивной выемкой

Как известно, при детонации заряда без кумулятивной выемки наблюдается распрыскивание энергии ВВ по всем направлениям, а наличие кумулятивной выемки приводит к концентрации плотности энергии в определенном направлении. Самое большое значение на практике имеет направленная осевая кумуляция. Этот вид кумуляции может быть реализован при инициировании осесимметричных зарядов, имеющих различные формы выемок - конус, полусфера, парабола, гипербола и др.

Лучше всего изучен процесс формирования кумулятивной струи осе-симметричних зарядов с конической и полусферической выемкой. Результаты, полученные при рентгенографическом исследовании кумулятивной струи, Рис. 1. Общий вид и схема литого бустера марки ЛБ образованной кониЧеской

Рис. 2. Схема и общий вид литых бустеров с кумулятивной выемкой с и без КО

выемкой, показывают, что скорость в лобовом участке струи достигает 9-10 км/с, а в хвосте - 2-2,5 км/с. Скорость струи такого же материала и полусферической выемки в два раза меньше. Когда используется облицовка, эта разница компенсируется фактом, что масса кумулятивной струи, образованной полусферической облицовкой в 3-4 раза больше, так что общая энергия струи полусферической облицовки сравнима с энергией струи конуса с той же массой. В связи с фактом, что при наших исследованиях нет необходимости в кумулятивной облицовке, мы вибрали конструкцию с конической выемкой и углом раскрытия конуса 2а = 50°.

Схема и общий вид бустера даны на рис. 2. Материал для производства изделия ТХ-40/60 имеет следующие характеристики: состав: гексоген - 59,5%, тротил - 39,5%, церезин или воск - 1%; скорость детонации О = 7920 м/с при плотности р = 1,7 г/см3; теплота взрыва << = 5,02 МДж/кг.

Скорость кумулятивной струи зависит от: размеров и формы КЗ; формы, геометрии и материала кумулятивного отверстия; качества, энер-

госодержания, плотности и скорости детонации ВВ; наличия «линзы»; точности выполнения различных деталей КЗ и точности их сборки.

Исследование скорости детонации грубодисперсных ВВ в зависимости от вида донорных зарядов

Для определения влияния различных типов донорных зарядов на скорость детонации низкочувствительных ВВ были проведены соответствующие исследования.

Для определения скорости детонации был использован прибор «Микротрап» канадской фирмы «Мге11».

Полигонные исследования проводились с зарядом ГДА-БМ, поставленным в пластмассовые трубы толщиной стены 2,5 мм, диаметром заряда ПО мм и длинной 900 мм. Инициирование осуществлялось с помощью до-норных зарядов ЛБ-900 с и без кумулятивной выемки. Полученные результаты приведены в табл. 2.

Средняя скорость

Анализ полученных результатов показал следующее: грубодисперс-ное ВВ ГДА-БМ имеет устойчивую скорость детонации как при инициировании донорным зарядом с КВ, так и при инициирования донорным за-

Таблица 2

Скорость детонации зарядов ГДА-БМ, инициированных ДЗ с и без КВ

№ опыта ДЗ без КВ, О, м/с ДЗ с КВ, О, м/с

1 3608 4735

2 3705 4515

3 3915 4800

4 3850 4720

Средняя скорость 3770 4693

рядом без КВ. Необходимо отметить, что скорость детонации заряда при инициировании донорным зарядом с КВ больше чем с 900 м/с превышает скорость детонации заряда, инициированного обикновенным ДЗ. Это означает более чем 24% увеличение скорости детонации при наличии кумулятивной выемки.

Промышленные испытания проводились в карьере «Огняново». Поле со скважинами глубиной 15 м и диаметром 102 мм, при взрывной сетке 3,5x3,5 м заряжалось ГДА-БМ. При этом половина скважин инициировались донорным зарядом без КВ, а другая половина - ДЗ с КВ. Скорость в скважинах измерялась тем же прибором и результаты приведены в табл. 3.

Использование донорного заряда с КВ дало очень хорошие результаты при разрушении массива и измельчении материала, при том, что масса ДЗ с КВ была на 130д меньше стандартных ДЗ без КВ. Промышленные испытания

Таблица 3

показали, что при инициировании гру-бодисперсных ВВ донорным зарядом с КВ получается стабильная детонация зарядов с оптимальным измельчением материала. При этом масса использованных ДЗ уменьшается на 14%.

Основные выводы

Проведенные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1. При инициировании зарядов грубодисперсных ВВ донорным зарядом типа ДБ с КВ скорость детонации зарядов повышается с 4497 на 5573 м/с.

2. При работе с ДЗ типа ДБ с КВ, благодаря устойчивой детонации зарядов, получается оптимальное разрушение массива и измельчение материала.

3. При работе с ДЗ типа ДБ с КВ снижаются расходы на взрывание из-за уменьшения количества ВВ, который расходуется на производство одного ДЗ (для ЛБ-900), приблизительно на 130 г.

№ опыта ДЗ без КВ, О, м/с С ДЗ с КВ, О, м/с

1 4336 5682

2 4483 5328

3 4625 5712

4 4543 5570

Средняя скорость 4497 5573

Скорость детонации ГДА-БМ в скважинах диаметром 102 мм в зависимости от вида ДЗ

4. Донорные заряды с кумулятивной выемкой имеют отличную водоустойчивость, не осыпаются и не загрязняют окружающую среду при транспортировке и употреблении.

Они производятся из продуктов, полученных при утилизации ненужных армейских боеприпасов и имеют низкую себестоимость.

Все эти качества новых донор-ных зарядов с кумулятивной выемкой предполагает их все более распространенное применение в горной практике, открытых рудниках и карьерах, а также их использование в подземных и подводных условиях для проведения взрывных работ.

1. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орлен-ко. - Изд. 3-е, перераб. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 656 с.

2. Митков В. Производство на експлози-ви за граждански цели. - С.: ИК Св. Иван Рилски, 2007.

3. Митков В., Камбурова Г. Производство на експлозиви от утилизирани боепри-паси. - С.: ИК Св. Ив. Рилски, 2007.

_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Камбурова Г. Нови междинни детона-тори тип лят бустер. Годишник на МГУ «Св. Иван Рилски», том 47, свитък II, С., 2004.

5. Камбурова Г., Митков В. Влияние типа на междинните детонатори върху скоростта на детонация на грубодисперсните и емулси-онни експлозиви. Сп. Експлозив, бр. 2., С., 2005. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_

Валери Митков - доктор, доцент, e-mail: valery.mitkov@gmail.com, МГУ «Св. Иван Рилски», Болгария.

UDC 622.235

INFLUENCE OF TYPE OF A DONOR CHARGE ON GRANULITE DETONATION VELOCITY

Mitkov V., Doctor, Assistant Professor, e-mail: valery.mitkov@gmail.com, University of Mining and Geology «St. Ivan Rilski», Bulgaria.

In work the basic directions of use of technological underground space of coUieries for a burial place of various production wastes are considered, the basic program of solving the basic problems of use of technology of underground space, placement technology with application of various kinds of transportation. Noted that the preparation of underground space for accommodation of production wastes is reduced to several options erection krepi, insulating membranes, sealing graves, etc.

Key words: collieries, optimisation, technological underground space, production wastes.

REFERENCES

1. Fizika vzryva. Pod red. L.P. Orlenko (Physics of explosion, Orlenko L.P. (Ed.)), ed. 3rd, Moscow, FIZMATLIT, 2002, 656 p.

2. Митков В. Производство на експлозиви за граждански цели. С.: ИК Св. Иван Рилски, 2007.

3. Митков В., Камбурова Г. Производство на експлозиви от утилизирани боеприпаси. С.: ИК Св. Ив. Рилски, 2007.

4. Камбурова Г. Нови междинни детонатори тип лят бустер. Годишник на МГУ «Св.Иван Рилски», том 47, свитък II, С., 2004.

5. Камбурова Г., Митков В. Влияние типа на междинните детонатори върху скоростта на детонация на грубодисперсните и емулсионни експлозиви. Сп. Експлозив, бр. 2., С., 2005.