CC BY
58
Б.Н. Кукиб, В.Б. Иоффе, Е.И. Жученко,
А.Б. Фролов
ВЛИЯНИЕ ТИПА АС НА ДЕТОНАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЭМУЛАНОВ
Одним из последних достижений в области разработки промышленных ВВ для открытых горных разработок является создание взрывчатых смесей, состоящих из эмульсионного ВВ и гранулированного ВВ типа АОТО. В США и Канаде такие смеси называют тяжелыми ANFO, в России - гранэмитами, в Швеции -эмуланами. Последнее наименование, как нам кажется, наиболее подходит для общего названия таких смесей, т.к. отражает компонентный состав этих ВВ (Ети1ап - эмульсия + аммония нитрат).
В зависимости от степени обводненности скважин их заряжают эмуланами, в которых соотношение между массовыми долями (в %) эмульсии и смеси АС-ДТ может изменяться от 75:25 до 20:80.
По сравнению со смесями АС-ДТ эмуланы дороже, но обладают водоустойчивостью, небольшой для смесей 20:80 и очень хорошей для смесей 75:25. Кроме того, вследствие более высокой плотности они имеют и более высокую расчетную объемную концентрацию энергии.
На рис. 1 представлены расчетные значения плотности эмула-нов с различным соотношением содержания эмульсии и смеси АС-ДТ. Расчеты выполнены на основе следующих исходных данных.
Для смесей на плотной аммиачной селитры (АС) (ГОСТ 2-85): насыпная плотность АС 0,93 г/см , плотность гранул 1,70 г/см , плотность индустриального масла 0,88 г/см , плотность сенсибилизированной эмульсии 1,12 г/см3. В этом случае предполагали, что индустриальное масло не впитывается плотными гранулами селитры.
1.6
1.4
Е 1-2
= 1,0
0.5
0.6
-Л*
>> 1
— \ ч
\
303
О 20 40 60 80 100
Содержание смеси АС-ДТ в эмулане, %
Рис. 1. Графики зависимости плотности эмуланов от содержания в них смеси АС-ДТ: 1 - смеси на плотной АС; 2 - смеси на пористой АС; точки - экспериментальные значения плотности эмуланов на плотной селитре
Для смесей на пористой АС: насыпная плотность АС 0,714 г/см3, плотность гранул 1,31 г/см3 (индустриальное масло с плотностью 0,88 г/см3 полностью впитывается в поры гранул селитры), плотность сенсибилизированной эмульсии 1,12 г/см3.
Как видно из рис. 1, графики зависимости плотности эмуланов от содержания в них смеси АС-ДТ состоят из двух ветвей. Восходящая ветвь относится к смесям, в которых в непрерывной эмульсионной фазе распределены отдельные гранулы АС. При увеличении содержания смеси АС-ДТ в эмуланах расстояние между гранулами селитры уменьшается, и, в конце концов, они образуют плотную упаковку, межгранульное пространство в которой заполнено эмульсионным ВВ. Смеси такого состава соответствует максимальная плотность. При дальнейшем увеличении содержания АС-ДТ в эмуланах их структура будет состоять из плотной упаковки гранул АС, свободное пространство между которыми будет заполнено частично эмульсионным ВВ и частично воздухом.
304
Рис. 2. Графики зависимости объемной концентрации энергии взрыва (кривые 1 и 2) от содержания смеси АС-ДТ в эмуланах: 1 - смеси на плотной селитре; 2 - смеси на пористой селитре; 3 - теплота взрыва эмуланов (кДж/кг).
Следует отметить - в связи с тем, что при смешении смеси АС-ДТ с эмульсионным ВВ, воздух, находящийся в межгранульном пространстве, "захватывается" эмульсионным ВВ, экспериментально определенная плотность эмуланов может оказаться ниже расчетных значений. Так, при легкой утряске полученной смеси экспериментальная плотность эмуланов будет ниже расчетной на 6-10 %, при средней утряске - на 1,5-2,5 %, а при длительной утряске экспериментальные значения плотности эмуланов хорошо совпадают с расчетными значениями (рис. 1).
С использованием представленных на рис. 1 плотностей были рассчитаны значения объемной концентрации энергии эмуланов, изготовленных как на плотной, так и на пористой АС (рис. 2).
Рис. 3. Зависимость критического диаметра детонации эмуланов от содержания смеси АС-ДТ в их составе: 1 - смеси на пористой селитре; 2 - смеси на плотной селитре
Как видно из рис. 2, максимальную объемную концентрацию энергии имеют смеси, содержащие 69 % АС-ДТ (на плотной селитре) и 60 % АС-ДТ (на пористой селитре). При этом максимальная объемная концентрация энергии эмулана, изготовленного на плотной селитре, в 1,156 раза больше, чем максимальная объемная концентрация энергии эмулана, изготовленного на пористой АС.
Однако вышесказанное относится к расчетным значениям, а расчетные значения не всегда совпадают с результатами эксперимента. Поэтому для рассматриваемых взрывчатых смесей нами была проведена экспериментальная оценка их детонационной способности и работоспособности.
О детонационной способности того или иного ВВ обычно судят по величине критического диаметра детонации. Поэтому по описанному в настоящем сборнике методу оценки критического диаметра по относительной длине распространения зату-
хающих взрывных процессов мы определили значения критических диаметров детонации эмуланов, содержащих 25; 50 и 75 % смеси АС-ДТ. Также были определены критические диаметры детонации самих смесей АС-ДТ, изготовленных на плотной и пористой АС.
Полученные результаты, представленные на рис. 3, свидетельствуют о том, что для эмуланов, изготовленных на плотной селитре, с увеличением содержания смеси АС-ДТ критический диаметр непрерывно растет.
В случае эмуланов, изготовленных с применением пористой селитры, с увеличением содержания смеси АС-ДТ критический диаметр детонации вначале также растет, достигает максимума ^кр«115 мм), а затем снижается. При этом критический диаметр детонации смеси АС-ДТ, изготовленной на пористой селитре, составил 73 мм, а смеси, изготовленной на плотной селитре -232 мм.
Более высокие значения критических диаметров детонации, полученные для эмуланов состава 75:25 и 50:50, приготовленных на пористой селитре, объясняются тем, что опыты со смесями на пористой селитре проводили с зарядами в пластмассовой оболочке, а опыты со смесями на плотной селитре - с зарядами в тонкой (1 мм) металлической оболочке.
Для оценки относительной работоспособности эмуланов, изготовленных на плотной или пористой АС, мы использовали метод образования при взрыве воронки усиленного выброса [1].
В качестве эталонного ВВ был выбран аммонит 6ЖВ, а в качестве исследуемых ВВ - эмуланы состава 30:70, изготовленные на плотной или пористой АС.
Опыты проводили с зарядами диаметром 103 мм и высотой 180-200 мм, при этом объем зарядов был приблизительно одинаковым и составлял 1,6-1,8 дм3. Заряды размещали в песчаном бассейне так, чтобы расстояние от центра заряда до свободной поверхности равнялось 0,7 м.
Учитывая низкую детонационную способность эмуланов, приготовленных на плотной АС, заряды инициировали при помощи достаточно мощных промежуточных детонаторов из прессованного тротила массой 328,5 г.
В результате проведения опытов было установлено, что относительная работоспособность эмулана 30:70 на плотной селитре равняется 0,69, а эмулана такого же состава, но приготовленного на пористой селитре - 0,83^0,98, т.е. приблизительно на 30 % выше.
Таким образом, использование пористой гранулированной АС для изготовления эмуланов позволяет получить взрывчатые смеси с высокой детонационной способностью и с высокой работоспособностью.
---------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Афанасенков А.Н., Котова Л.И., Кукиб Б.Н. О работоспособности промышленных взрывчатых веществ. ФГВ, 2001, т.37, №3, с.115-125. Новосибирск.
— Коротко об авторах -----------------------------------------
Кукиб Б.Н., Иоффе В.Б., Жученко Е.И., Фролов А.Б. - ЗАО "Нитро Сибирь".
