Вы здесь

Регулювання детонаційних характеристик сумішевих вибухових речовин для підвищення ефективності відбивання гірських порід

Автор: 
Олек Єжи
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2002
Артикул:
0402U002345
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ДЕТОНАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НОВЫХ ЭМУЛЬСИОННЫХ И МАЛОПЛОТНЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ СОСТАВОВ С ТРЕБУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ВЗРЫВНОГО ИМПУЛЬСА

2.1 Методика исследования характеристик эмульсионных ВВ

Для решения проблемы оптимизации рецептуры эмульсионных взрывчатых составов применительно к условиям разработки месторождений строительных материалов Польской Республики как при первичном взрывании, так и для ликвидации негабаритов необходимо проведение исследований детонационных свойств в зависимости от содержания компонентов (окислителя, воды, горючего, эмульгатора и сенсибилизатора). При изучении высокоэнергетических ЭВВ методикой предусмотрено исследование таких параметров, как скорость детонации (Д), давление (Рн) и температура (Тн) в плоскости Чепмена-Жуге, а также теплота взрыва (Qv), в зависимости от соотношения компонентов в испытываемых рецептурах. Содержание их изменялось в таких пределах: аммиачная селитра 55-80%, натриевая селитра 0-25%, вода 10-15%, органическое топливо 2-8%, эмульгатор 2%, микросферы 3-15%. Требуемые параметры определялись как аналитическим (расчетным) методом (детонационные характеристики, физико-химические процессы межмолекулярного взаимодействия, гидрофильно-липофильный баланс, площадь на молекулу адсорбирующегося ПАВ и др.), так и лабораторным путем (получение ИК-спектров бинарных смесей, изучение пенообразующих характеристик ПАВ с оптимизацией их содержания, влияние воды на свойства пенообразных ВВ и др.). Теоретические характеристики ЭВВ обсчитывались с помощью математической модели [54], основанной на известном уравнении Гиршфельда-Розевера. Наиболее перспективные малоплотные взрывчатые смеси были испытаны в лабораторных и производственных условиях гранитных и известняковых карьеров.
Исходными методическими положениями приняты соотношения для расчета параметров ударной волны в упругой среде и характеристик ВВ [127]

Vх/ Vп = (1+?)-1 (2.1)

где Vx - массовая скорость в среде в окрестности фронта детонационной волны;
Vп - скорость продуктов взрыва в точке Чепмена-Жуге

(2.2)

где ?Vp - акустический импенданс среды;
?ВВ и D - плотность ВВ и скорость детонации.
Указанные соотношения исследовались в следующих диапазонах значений ?Vp, охватывающих все разновидности горных пород на территории Республики Польша

кг/м2с (2.3)

Эти соотношения справедливы при исследовании ВВ плотностью от 0,5 до 1,64 г/см3.
Максимальные значения радиальной компоненты массовой скорости (VRm) в волне при взрыве удлиненного заряда, имеющего одну точку инициирования, оценивались по следующему соотношению [7]

VRm = Vx/[R/rз]1/2 (2.4)
где rз - радиус заряда; R - расстояние от оси заряда в его среднем сечении. Цилиндрический заряд оцениваем такими энергетическими параметрами, как (?) - энергия в единице объема и (е) - энергия на единицу длины заряда. Следовательно можно записать

(2.5)

где Qv - теплота взрыва;
q - линейная масса ВВ в скважине.
Величина (?) имеет размерность давления и пропорциональна давлению продуктов взрыва в зарядной камере. Отношение этого параметра к акустическому импендансу среды (?:?Vp), имеющее размерность скорости, рассматривается как начальная скорость стенки полости и записывается следующим образом [7, 19]

VRm = 0.83 ?/ ?Vp·[R/ rЭ]-1/2 (2.6)

а аналитическая зависимость от погонной массы линейного заряда имеет вид

VRm = 0.83 ?/ ?Vp·[R/]-1/2 (2.7)

где rЭ - радиус эквивалентного заряда, т.е. заряда тротила плотностью 1,4 г/см3 с энергией на единицу длины, равной энергии на единицу длины рассматриваемого заряда (qЭ).
Фактическая теплота взрыва определялась по известной формуле [64]

(2.8)
QMAX определяется из условия максимального изменения энтропии системы в процессе взрыва с образованием термодинамически наиболее устойчивых соединений.
Кислородный коэффициент определялся по соотношению Г.А.Авакяна [64]
(2.9)

и нашел свое отражение при составлении программы расчета параметров.
Эмульгирующая способность оценивалась таким параметром, как гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ) и межная активность на границе раздела "масло-вода" (?) по соотношению[82]

, (2.10)

где М1 - молекулярная масса гидрофильной части ПАВ;
М - общая молекулярная масса. При этом оптимальные параметры ПАВ подбирались в пределах значений ГЛБ от 3 до 6.
Важнейшими оценочными характеристиками ВВ является испытание их по стандартным пробам Гесса и Трауцля. Установление корреляционных связей между этими экспериментальными параметрами и детонационными расчетными характеристиками способствует более правильному выбору оптимальных рецептур с требуемыми взрывными свойствами для конкретных горнотехнических условий их применения. Для этого были разработаны модели типа y=f(x), дающие высокую корреляционную связь между пробами Гесса и Трауцля и температурой взрыва, давлением и другими параметрами. По этой методике осуществлялась проверка свойств эмульсионного ВВ, рецептура которог