РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДЖИГАНИЯ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ВЫГОРАЮЩИМИ ЗАРЯДАМИ
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ВВ
2.1. Разработка аппаратуры для изучения поджигания метановоздушной смеси
выгорающими ВВ
Выгорающие заряды ВВ, как это неоднократно отмечено во многих литературных
источниках [8; 13; 19; 20] , являются источником повышенной опасности в
отношении воспламенения МВС. Поджигание МВС от выгорающего заряда может
происходить по схеме, описанной в работе [20]. Поджигание и горение заряда ВВ в
герметичной зарядной камере шпура сопровождается повышением давления. Рост
давления обусловлен выделением большого объема газообразных продуктов горения
ВВ, а также повышением их температуры вследствие протекания экзотермических
реакций. По истечении некоторого периода времени давление в шпуре становится
таким, что забоечный материал разрушается, зарядная камера шпура
разгерметизируется. При этом из устья шпура выбрасываются остатки ВВ, горящие
частицы ВВ, а также горящие патроны (шахта "Коммунарская" ПО "Шахтерскантрацит"
[13] ). Горящее ВВ может также оставаться в шпуре и догорать там. В этом случае
из устья шпура появляется факел открытого пламени (шахта "Панфиловская" ПО
"Донецкуголь" [13] ). В любом случае возникает высокая вероятность
воспламенения МВС или возникновения пожара.
Прямые эксперименты по поджиганию МВС горящим ВВ в лабораторных условиях
проводились Ф.М.Галаджием и В.Н.Бондаренко [8] . Они исследовали возможность
поджигания метановоздушной смеси выгорающими зарядами ВВ IV класса (аммонита
ПЖВ-20). Исследования проводились с помощью установки, в которой ВВ
поджигалось, а затем установка разгерметизировалась и горящие частицы ВВ
выбрасывались во взрывоопасную атмосферу. Аналогичные работы проводились и во
Франции с использованием ВВ, которые по своим взрывчатым показателям и
предохранительным свойствам аналогичны отечественным ВВ IV класса [19] . В ходе
этих исследований как у нас в стране, так и за рубежом были получены
воспламенения метановоздушной смеси.
В Чехословакии также проводились подобные эксперименты и были получены
воспламенения метановоздушной смеси выгорающими зарядами аммонитов IV класса.
Попытки воспламенить метановоздушную смесь выгорающими зарядами ВВ V-VI
классов окончились безрезультатно. Следует отметить, что число экспериментов по
поджиганию МВС выгорающими зарядами ВВ V и VI классов в указанных работах было
незначительным. Вместе с тем при применении в шахтах ВВ V класса отмечены
случаи воспламенения МВС выгорающими зарядами.
В связи с изложенным в данном разделе работы сделана попытка установить
возможность поджигания метановоздушной смеси выгорающими зарядами
высокопредохранительных ВВ V и VI классов, определить условия и факторы,
влияющие на поджигание МВС выгорающими зарядами этих ПВВ.
Для решения поставленных задач впервые была разработана и изготовлена
установка, позволяющая поджигать патроны ВВ, а затем вводить горящее ВВ,
окружающую его оболочку и продукты горения в камеру с метановоздушной смесью.
Установка представлена на рис 2.1. Она представляет собой толстостенный
стальной цилиндр с герметичными пробками. В корпусе установки нижняя пробка
закрепляется неподвижно стальным штифтом диаметром 12 мм. В нижней пробке
установлены электроды для подачи тока на воспламеняющее устройство.
Верхняя пробка, имитирующая забойку шпура, закрепляется с помощью срезного
штифта (диаметр и материал срезного штифта определяют давление, при котором
происходит разгерметизация установки). При разгерметизации происходит выброс
продуктов горения и частиц горящего ВВ в камеру, которая заполняется
метановоздушной смесью.
Рис. 2.1. Установка для определения способности горящих ПВВ воспламенять МВС:
1–верхняя пробка; 2–срезной штифт; 3–корпус; 4–патрон ВВ; 5–угольная оболочка;
6–датчик давления ЛХ-412; 7–электроспираль; 8–нижняя пробка.
Давление в бомбе измерялось с помощью тензометрического датчика давления типа
ЛХ-412. Сигналы датчика усиливались и записывались на самопишущем приборе.
Процессы поджигания и горения, происходящие в метановоздушной смеси при
разгерметизации бомбы, фиксировались киносъемочной аппаратурой, а также
датчиками инфракрасного и видимого диапазона излучений.
Суть экспериментов заключалась в следующем. Исследуемое ВВ размещали в
установке. При этом патрон ВВ в зависимости от условий эксперимента окружали
угольной или породной оболочкой либо оставляли свободное пространство. Для
передачи заряду ВВ теплового импульса, достаточного для поджигания и
стабильного его горения, применяли нихромовую электроспираль. Спираль
углублялась в ВВ на глубину 25-30 мм (смотри рис. 2.1.) и нагревалась
электрическим током до температуры 600 – 800 0С.
Время подачи тока, разогревающего спираль, ограничивали началом
самораспространяющегося горения ВВ, которое контролировалось по нарастанию
давления в установке. Как показали эксперименты, процесс горения ВВ
стабилизируется примерно через 40 с. За это время в ВВ передается энергия,
равная 8400 Дж, что соответствует энергии, выделяемой при сгорании 2 г аммонита
№6ЖВ или 1.5 г гексогена. Как только процесс горения стабилизировался,
напряжение отключалось. Горение ВВ продолжалось за счет экзотермических реакций
и сопровождалось нарастанием давления в установке. При достижении давления,
превышающего предел прочности срезного штифта, последний разрушается и продукты
горения, горящие частицы ВВ и материала оболочки выбрасываются в
метановоздушную смесь.
2.2. Исследование условий и механизма воспламен
- Київ+380960830922