Заряд взрывчатого вещества: назначение и расчет

Техника безопасности при использовании взрывчатых веществ и операциях по подрыву

Изготовлением и использованием опасных веществ занимаются только специально подготовленные люди. Лица, которые имеют контакт с приведенными веществами, должны изучить технику безопасности и выполнять действия согласно поданным командам.

Команды отдаются в следующем порядке:

• приготовиться (после подачи данного сигнала производится подготовка вещества к поджиганию);
• огонь (воспламеняется зажигательная трубка);
• отходи (по данной команде следует немедленно удалиться на безопасное расстояние, даже в случае если зажигания не произошло);
• отбой (такой сигнал подается после того, как взрывчатые вещества и заряды были подорваны или нейтрализированы).

Важно! При операции по проведению подрывов следует заранее изучить запас времени тления и горения вещества

Способы взрывания и составляющие заряда

Изготовление зарядов взрывчатых веществ происходит на производстве, и в готовом виде они поступают на склад, а также возможно их изготовление непосредственно перед применением.

Существует четыре способа взрыва заряда:

• огневой;
• химический;
• механический;
• электрический.

В первом случае используется зажигательная трубка, которая применяется даже для подрыва под водой. При изготовлении используется прибор для зажима, специальная веревка, детонатор. Используется для подрыва как одиночных, так и массовых зарядов.

Электрический способ приведения в действие заряда взрывчатого вещества является эффективным для подрыва целой группы зарядов в определенное время. Для его изготовления требуется ряд измерительных приборов, источник электроэнергии и электродетонатор.

Способы взрывания и составляющие заряда

Изготовление зарядов взрывчатых веществ происходит на производстве, и в готовом виде они поступают на склад, а также возможно их изготовление непосредственно перед применением.

Существует четыре способа взрыва заряда:

• огневой;
• химический;
• механический;
• электрический.

В первом случае используется зажигательная трубка, которая применяется даже для подрыва под водой. При изготовлении используется прибор для зажима, специальная веревка, детонатор. Используется для подрыва как одиночных, так и массовых зарядов.

Электрический способ приведения в действие заряда взрывчатого вещества является эффективным для подрыва целой группы зарядов в определенное время. Для его изготовления требуется ряд измерительных приборов, источник электроэнергии и электродетонатор.

Общая характеристика

Любое взрывчатое вещество обладает следующими характеристиками:

• способность к экзотермическим химическим превращениям
• способность к самораспространяющемуся химическому превращению

Важнейшими характеристиками взрывчатых веществ являются:

• скорость взрывчатого превращения (скорость детонации или скорость горения),
• давление детонации,
• теплота (удельная теплота) взрыва,
• состав и объём газовых продуктов взрывчатого превращения,
• максимальная температура продуктов взрыва (температура взрыва),
• чувствительность к внешним воздействиям,
• критический диаметр детонации,
• критическая плотность детонации.

При детонации разложение взрывчатых веществ происходит настолько быстро (за время от 10−6 до 10−2сек), что газообразные продукты разложения с температурой в несколько тысяч градусов оказываются сжатыми в объёме, близком к начальному объёму заряда. Резко расширяясь, они являются основным первичным фактором разрушительного действия взрыва.

Различают два основных вида действия взрывчатых веществ: бризантное (местного действия) и фугасное (общего действия).

Существенное значение при хранении взрывчатых веществ и обращении с ними имеет их стабильность.

В прикладных сферах широко используется не более двух-трёх десятков взрывчатых веществ и их смесей. Основные характеристики наиболее распространённых из них сведены в следующую таблицу (данные приведены при плотности заряда 1600 кг/м3):

Физическая природа взрывного превращения

Взрывное превращение, как правило, носит кратковременный характер, протекает при температурах от 2500 до 4500 K и сопровождается выделением огромного количества высокотемпературных газов и тепла. Взрывная реакция не требует наличия в окружающем воздухе окислителя (в качестве которого обычно выступает кислород), поскольку он содержится в химически связанном виде в ингредиентах взрывчатки.

Стоит отметить, что суммарное количество энергии, которая высвобождается при взрыве, относительно невелико и обычно в пять или шесть раз меньше теплотворной способности нефтепродуктов аналогичной массы. Тем не менее, несмотря на скромную энергетическую отдачу, огромная скорость реакции, которая по закону Аррениуса является следствием большой температуры, обеспечивает достижение высоких значений мощности.

Высвобождение большого количества газообразных продуктов сгорания считается другим признаком химической реакции в виде взрыва. При этом, стремительная трансформация взрывчатого вещества в высокотемпературные газы сопровождается скачкообразным изменением давления (до 10—30 ГПа), которое носит название ударной волны. Распространение этой волны способствует передаче энергии от одного слоя взрывчатки к другому и сопровождается возбуждением в новых слоях аналогичной химической реакции. Этот процесс получил название детонации, а инициирующая его ударная волна стала называться детонационной волной.

Существует ряд веществ, способных к нехимическому взрыву (например, ядерные и термоядерные материалы, антивещество). Также существуют методы воздействия на различные вещества, приводящие к взрыву (например, лазером или электрической дугой). Обычно такие вещества не называют «взрывчатыми».

Примечания

1. ↑ Взрывчатые вещества // Краткая химическая энциклопедия. — Москва: Советская энциклопедия, 1961. — Т. 1. — Стб. 559-564
2. ↑ Взрывчатые вещества // Военная энциклопедия / П. С. Грачёв. — Москва: Военное издательство, 1994. — Т. 2. — С. 89-90. — ISBN 5-203-00299-1.
3. ↑ Взрывчатые вещества // Большая советская энциклопедия / А. М. Прохоров. — 3-е издание. — Москва: Большая советская энциклопедия, 1971. — Т. 05. — С.  (стб. 35-40). — 640 с.
4. ↑ Взрывчатые вещества // Горная энциклопедия / Гл. ред. Е. А. Козловский. — Советская энциклопедия, 1984. — Т. 1. — С. 378. — 560 с.
5. ТР ТС 028/2012 О безопасности взрывчатых веществ и изделий на их основе. Статья 2. Определения
6. ↑ Взрывчатые вещества // Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь / Под ред. Б. П. Жукова. — 2-е изд., испр.. — Москва: Янус-К, 2000. — С. 80. — 596 с. — ISBN 5-8037-0031-2.
7. ↑ Взрывчатые вещества // Большая российская энциклопедия. — 2005. — Т. 5. — С. 246—247. — ISBN 5-85270-334-6.
8. Взрывное превращение // Горная энциклопедия / Гл. ред. Е. А. Козловский. — Советская энциклопедия, 1984. — Т. 1. — С. 374. — 560 с.
9. Беляков А. А., Матюшенков А. Н. 2: Боеприпасы // Оружиеведение. — Челябинск: Челябинский юридический институт МВД России, 2004. — 200 с.
10. Некоторые вещества, например йодистый азот, взрываются от прикосновения соломинки, от небольшого нагревания, от световой вспышки.
11. 79 % нитрата аммония, 21 % тротила
12. Плотность заряда 1000 кг/м3
13. Плотность заряда 1000 кг/м3
14. Плотность заряда 4100 кг/м3
15. 28 % нитроглицерина, 57 % нитроцеллюлозы (коллоксилина), 11 % динитротолуола, 3 % цетралита, 1 % вазелина

Физическая природа взрывного превращения

Взрывное превращение, как правило, носит кратковременный характер, протекает при температурах от 2500 до 4500 K и сопровождается выделением огромного количества высокотемпературных газов и тепла. Взрывная реакция не требует наличия в окружающем воздухе окислителя (в качестве которого обычно выступает кислород), поскольку он содержится в химически связанном виде в ингредиентах взрывчатки.

Стоит отметить, что суммарное количество энергии, которая высвобождается при взрыве, относительно невелико и обычно в пять или шесть раз меньше теплотворной способности нефтепродуктов аналогичной массы. Тем не менее, несмотря на скромную энергетическую отдачу, огромная скорость реакции, которая по закону Аррениуса является следствием большой температуры, обеспечивает достижение высоких значений мощности.

Высвобождение большого количества газообразных продуктов сгорания считается другим признаком химической реакции в виде взрыва. При этом, стремительная трансформация взрывчатого вещества в высокотемпературные газы сопровождается скачкообразным изменением давления (до 10—30 ГПа), которое носит название ударной волны. Распространение этой волны способствует передаче энергии от одного слоя взрывчатки к другому и сопровождается возбуждением в новых слоях аналогичной химической реакции. Этот процесс получил название детонации, а инициирующая его ударная волна стала называться детонационной волной.

Существует ряд веществ, способных к нехимическому взрыву (например, ядерные и термоядерные материалы, антивещество). Также существуют методы воздействия на различные вещества, приводящие к взрыву (например, лазером или электрической дугой). Обычно такие вещества не называют «взрывчатыми».

Терминология

Сложность и разнообразие химии и технологии взрывчатых веществ, политические и военные противоречия в мире, стремление к засекречиванию любой информации в этой области привели к неустойчивым и разнообразным формулировкам терминов.

Действующая редакция 2011 года принятой ООН Согласованной на глобальном уровне системы классификации и маркировки химических веществ (СГС) даёт следующие определения:

Под взрывчатыми веществами понимаются как индивидуальные взрывчатые вещества, так и взрывчатые составы, содержащие одно или несколько индивидуальных взрывчатых веществ, флегматизаторы, металлические добавки и другие компоненты.
Взрывчатое превращение взрывчатых веществ характеризуется следующими условиями:

• высокая скорость химического превращения;
• выделение тепла (экзотермичность процесса);
• образование газов или паров в продуктах взрыва;
• способность реакции к самораспространению.

Общая характеристика

Любое взрывчатое вещество обладает следующими характеристиками:

• способность к экзотермическим химическим превращениям
• способность к самораспространяющемуся химическому превращению

Важнейшими характеристиками взрывчатых веществ являются:

• скорость взрывчатого превращения (скорость детонации или скорость горения),
• давление детонации,
• теплота (удельная теплота) взрыва,
• состав и объём газовых продуктов взрывчатого превращения,
• максимальная температура продуктов взрыва (температура взрыва),
• чувствительность к внешним воздействиям,
• критический диаметр детонации,
• критическая плотность детонации.

При детонации разложение взрывчатых веществ происходит настолько быстро (за время от 10−6 до 10−2сек), что газообразные продукты разложения с температурой в несколько тысяч градусов оказываются сжатыми в объёме, близком к начальному объёму заряда. Резко расширяясь, они являются основным первичным фактором разрушительного действия взрыва.

Различают два основных вида действия взрывчатых веществ: бризантное (местного действия) и фугасное (общего действия).

Существенное значение при хранении взрывчатых веществ и обращении с ними имеет их стабильность.

В прикладных сферах широко используется не более двух-трёх десятков взрывчатых веществ и их смесей. Основные характеристики наиболее распространённых из них сведены в следующую таблицу (данные приведены при плотности заряда 1600 кг/м3):

Техника безопасности при использовании взрывчатых веществ и операциях по подрыву

Изготовлением и использованием опасных веществ занимаются только специально подготовленные люди. Лица, которые имеют контакт с приведенными веществами, должны изучить технику безопасности и выполнять действия согласно поданным командам.

Команды отдаются в следующем порядке:

• приготовиться (после подачи данного сигнала производится подготовка вещества к поджиганию);
• огонь (воспламеняется зажигательная трубка);
• отходи (по данной команде следует немедленно удалиться на безопасное расстояние, даже в случае если зажигания не произошло);
• отбой (такой сигнал подается после того, как взрывчатые вещества и заряды были подорваны или нейтрализированы).

Важно! При операции по проведению подрывов следует заранее изучить запас времени тления и горения вещества

Взрывные работы

Комплекс работ, выполняемых с целью рационального и безопасного разрушения горных пород с использованием энергии взрыва.

Виды взрывных работ

общие взрывные работы:

• взрывные работы в подземных выработках и на поверхности угольных шахт, опасных по газу, или разрабатывающих пласты, опасные по взрывам пыли;
• взрывные работы в подземных выработках и на поверхности угольных шахт, не опасных по газу, или разрабатывающих пласты, не опасные по взрывам пыли;
• взрывные работы в подземных выработках и на поверхности рудников (объектов горнорудной и нерудной промышленности), опасных по газу или пыли;
• взрывные работы в подземных выработках и на поверхности рудников (объектов горнорудной и нерудной промышленности), не опасных по газу или пыли;
• взрывные работы на открытых горных разработках;
• взрывные работы при сейсморазведке, при прострелочно-взрывных и иных работах в нефтяных, газовых, водяных и других скважинах;

специальные взрывные работы:

• рыхление мёрзлых грунтов, на болотах, взрывание льда, подводные взрывные работы;
• разрушение горячих массивов;
• обработка материалов (резка, сварка, упрочнение и другие) энергией взрыва;
• валка зданий, сооружений и дробление фундаментов;
• корчевка пней, валка леса, рыхление смерзшихся дров и балансов,
• ликвидация заторов при лесосплаве, борьба с лесными пожарами;
• в подземных выработках и на поверхности нефтяных шахт;
• при проведении тоннелей и строительстве метрополитена;
• при проведении горноразведочных выработок;
• связанные с использованием взрывчатых материалов в научных и учебных целях.

Хранение, учёт и использование взрывчатых материалов

ВВ хранятся в постоянных и передвижных складах. По месту расположения относительно земной поверхности склады ВВ подразделяются на поверхностные, полууг-луубленные, углубленные и подземные. В зависимости от срока эксплуатации склады разделяются на постоянные — 3 года и более, временные — до трех лет и кратковременные — до одного года, считая эти сроки с момента завоза ВВ. По назначению склады ВВ разделяются на базисные и расходные. В научно-исследовательских институтах, лабораториях и учебных заведениях ВВ допускается хранить в сейфах (в каждом не более 10 кг взрывчатых веществ или 500 детонаторов и по 300 метров детонирующего и огнепроводного шнуров). Допускается хранение ВВ в одном помещении, но в разных сейфах. ВВ также могут храниться в нежилых строениях, землянках и прочих помещениях, в железнодорожных вагонах, на судах, на автомобилях, прицепах и повозках, в шалашах, пещерах и прочих пунктах, на площадках для хранения ВВ.

Применение взрывчатых материалов

Список взрывчатых материалов, средств механизации взрывных работ, технических устройств, используемых непосредственно при изготовлении ВВ, взрывных и контрольно—измерительных приборов, устройств и аппаратуру для взрывных работ, упаковку для ВВ, допущенных к применению на территории России можно найти в научно-информационном бюллетене «Взрывное дело».

Дополнительная литература

• Андреев К. К., Беляев А. Ф. Теория взрывчатых веществ. — М., 1960.
• Андреев К. К. Термическое разложение и горение взрывчатых веществ. — 2-е изд. — М., 1966.
• Беляев А. Ф. Горение, детонация и работа взрыва конденсированных систем. — М.: Наука, 1968.
• Косточко А. В., Казбан Б. М. Пороха, ракетные твёрдые топлива и их свойства. Учебное пособие. — Москва: ИНФРА-М, 2014. — 400 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-16-005297-7.
• Орлова Е. Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. — 3-е изд. — Л., 1981.
• Поздняков З. Г., Росси Б. Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. — М.: «Недра», 1977. — 253 c.
• 1. Взрывчатые вещества для снаряжения инженерных боеприпасов // Инженерные боеприпасы. Руководство по материальной части и применению. Книга 1. — Москва: Военное издательство Минобороны СССР, 1976. — С. 6.
• Взрывчатые вещества // Советская военная энциклопедия. — Москва: Военное издательство Минобороны СССР, 1979. — Т. 2. — С. 130.
• Fedoroff, Basil T. et al Enciclopedia of Explosives and Related Items, vol.1—7. — Dover, New Jersey: Picatinny Arsenal, 1960—1975.

Литература

• Д. Н. Ушаков, «Толковый словарь Ушакова», 1935 — 1940 годы.
• Гущин В. И. Справочник взрывника на карьере — Москва: Недра, 1971.
• Отраслевые нормативы буровзрывных работ для карьеров горнодобывающих предприятий цветной металлургии, утв. Приказом Министерства цветной металлургии СССР от 11.04.77г. № 162
• С. И. Григорьев, сайт «Точка равновесия взрыва» www.grisi.narod.ru, 2011 г.
• Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности, издательство «Недра», Москва, 1972 г.
• Нормативный справочник по буровзрывным работам, издательство «Недра», Москва, 1986 г.
• Справочник взрывника, издательство «Недра», Москва, 1988 г.

Основные параметры взрывных работ

Категория взрываемости, крепость пород по профессору М. М. Протодьяконову, либо классификации грунтов и горных пород по крепости Госстроя СССР, диаметр скважин, глубина бурения, длина перебура, расстояние между скважинами в ряду и рядами скважин (линия сопротивления по подошве для первого ряда скважин), вес заряда в скважине, длина забойки, интервал замедления, выход горной массы, удельный расход взрывчатых веществ. Данные параметры рассчитываются в проектной документации. В частности при ведении взрывных работ на дневной поверхности наиболее часто используемыми является Технические правила, либо их можно взять из нормативов буровзрывных работ

Конструкция заряда взрывчатых веществ

В подавляющем большинстве конструкция скважинного заряда ВВ состоит из колонки с низкочувствительным ВВ в нижней части скважины и забойки из бурового шлама, песка, суглинка и пр. в верхней части в соотношении соответственно ± 2 : 1. Для инициирования заряда с ВВ применяется боевик из высокочувствительного ВВ весом до 5 кг. Размещение боевика по колонке заряда с ВВ принимается в зависимости от заданных параметров: нижнее (обратное) и верхнее (прямое). Точка размещения боевика по колонке заряда с ВВ принимается при обратном инициировании на уровне подошвы уступа, при прямом на аналогичном расстоянии от верха колонки заряда с ВВ. Для более сбалансированного взрыва есть смысл произвести точный расчет по формулам для прямого и обратного инициирования.

Безопасные расстояния при производстве взрывных работ и хранении ВМ

Безопасные расстояния устанавливаются проектом или паспортом на проведение взрывных работ и хранение ВВ. За безопасное расстояние принимают наибольшее из установленных по различным поражающим факторам:

• Расстояния безопасные по разлету отдельных кусков породы (грунта) при взрыва-нии скважинных зарядов рыхления.
• Расстояния безопасные по разлету отдельных кусков породы (грунта) при взрывах на выброс, сброс и взрывах сосредоточенных зарядов рыхления
• Безопасные расстояния, обеспечивающие сохранность механизмов, зданий и со-оружений от повреждения их разлетающими кусками породы (грунта)
• Расстояния безопасные по высоте разлета отдельных кусков породы (грунта)
• Сейсмически безопасные расстояния для зданий и сооружений
• Безопасные расстояния по действию ударной воздушной волны

Класс 1. Взрывчатые вещества.

Взрывчатые вещества и изделия, которые по своим свойствам могут взрываться, вызывать пожар с взрывчатым действием, а также устройства, содержащие взрывчатые вещества и средства взрывания, предназначенные для производства пиротехнического эффекта.

Пример: тротил, ТЭН, нитроглицерин, аммонал, гранитол.

Подскласс 1.1

Вещества и изделия, которые характеризуются опасностью взрыва массой (взрыв массой — это такой взрыв, который практически мгновенно распространяется на весь груз).

Подскласс 1.3

Вещества и изделия, которые характеризуются пожарной опасностью, а также либо незначительной опасностью взрыва, либо незначительной опасностью разбрасывания, либо тем и другим, но не характеризуются опасностью взрыва массой: а) которые при горении выделяют значительное количество лучистого тепла, или b) которые, загораясь одно за другим, характеризуются незначительным взрывчатым эффектом или разбрасыванием либо тем и другим.

Подскласс 1.4

Вещества и изделия, представляющие лишь незначительную опасность взрыва в случае воспламенения или инициирования при перевозке. Эффекты проявляются в основном внутри упаковки, при этом не ожидается выброса осколков значительных размеров или на значительное расстояние. Внешний пожар не должен служить причиной практически мгновенного взрыва почти всего содержимого упаковки.

Подскласс 1.5

Вещества очень низкой чувствительности, которые характеризуются опасностью взрыва массой, но обладают настолько низкой чувствительностью, что существует очень малая вероятность их инициирования или перехода от горения к детонации при нормальных условиях перевозки. В соответствии с минимальным требованием, предъявляемым к этим веществам, они не должны взрываться при испытании на огнестойкость.

Подскласс 1.6

Изделия чрезвычайно низкой чувствительности, которые не характеризуются опасностью взрыва массой. Эти изделия содержат только крайне нечувствительные к детонации вещества и характеризуются ничтожной вероятностью случайного инициирования или распространения взрыва.

Примечание: опасность, характерная для изделий подкласса 1.6, ограничивается взрывом одного изделия.

Дополнительная информация о классе

Вещества и изделия класса 1 отнесены к одной из групп совместимости, обозначенных заглавными буквами латинского алфавита от А до S. Обращение со взрывчатыми веществами и изделиями требует величайшей осторожности

• Вещества могут реагировать на удары и толчки.
• Вещества могут реагировать на повышение температуры.
• Вещества могут реагировать на образование искр.