Вы здесь

Підвищення ефективності руйнування гірських порід конверсійними вибуховими матеріалами

Автор: 
Щербань Володимир Валентинович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2005
Артикул:
3405U004579
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
Аналитическое описание взрывчатого превращения в конверсионных ВМ. Выбор направления исследования
Из анализа существующих теорий разрушений горных пород следует, что характер протекания разрушений непосредственно связан с взрывчатыми и энергетическими характеристиками используемых ВВ. Об этом же свидетельствуют данные сравнения характеристик конверсионных ВМ с граммонитом 79/21, которые показывают существенные отличия между ними. Наличие такого факта ставит под сомнение возможность использования для создания конверсионных ВМ методов определения рецептур ВВ, основанных только на термодинамических методах расчета (по объему образуемых газов, теплоте взрыва).
Анализ исследований представленных в [57] показывает, что эффективность разрушения горной породы промышленными ВВ прямо связана с его взрывчатыми характеристиками. В свою очередь характер выделения энергии при взрывном разложении ВВ определяется характером протекания детонационных процессов в нем.
Конверсионные ВМ включают в свой состав достаточно разнородные по химическому строению вещества и с позиции использования этих ВМ в горной промышленности, а также для упрощения рассмотрения детонационных процессов в конверсионных ВМ разделим все конверсионные ВМ на две группы:
первая группа - бризантные ВВ, основными компонентами которых являются октоген (нитросоединение ароматического ряда) и гексоген (нитропроизводное амина);
вторая группа - артиллерийские пироксилиновые и баллиститные пороха, баллиститные ракетные твердые топлива, основными компонентами которых являются нитраты или эфиры азотной кислоты и нитраты целлюлозы.

2.1 Взрывчатые превращения в конверсионных ВМ
Вероятность того, что протекание детонации в конверсионных ВМ по каждой группе может происходить по разному достаточно высока. Связано это с тем, что по своему первоначальному назначению конверсионные ВМ, вошедшие во вторую группу (артиллерийские пороха и баллиститные ракетные твердые топлива) при использовании в боеприпасах не детонируют, а конверсионные ВМ первой группы - это мощные бризантные ВВ.
Отличием конверсионных ВМ первой группы от промышленных ВВ является то, что их энергетика значительно больше бризантных промышленных ВВ, что, как показывает анализ опыта их использования в скважинных зарядах, является одной из причин некачественного дробления горной породы.
Поиск путей регулирования энергетики ударного импульса конверсионных ВМ требует знания механизма протекания взрывчатых превращений в них. Учитывая это, необходимо провести анализ протекания детонационных процессов в конверсионных ВМ по каждой из групп.

2.1.1 Процесс детонации в октоген и гексогенсодержащих бризантных ВВ
У конверсионных ВМ первой группы, согласно [58, 59, 60], механизм распространения детонации представляется следующим образом.
Воздействие ударной волны, создаваемой инициатором, вызывает в заряде экзотермическую реакцию, энергия которой идет на поддержание процесса детонации. Детонационная волна состоит из распространяющейся по ВВ ударной волны, за которой следует зона реакции, заканчивающаяся плоскостью Жуге, где сумма массовой скорости и скорости звука равна скорости детонации. Конкретная структура зоны реакции для различных типов ВВ определяется кинетикой их разложения.
Параметры зон реакции для конверсионных ВМ первой группы (табл. 2.1), полученные путем регистрации интенсивности излучения фронта ударной волны в индикаторной жидкости, помещенной на торце детонирующего ВВ при помощи фотоэлектрической методики [61], показывают, что гетерогенность ВВ влияет на размеры зоны реакции.
Таблица 2.1 -
Параметры зон реакции детонирующих ВВ конверсионных ВМ первой группы
ВВ?0/?0, cr,
%?, нсtJ, мксXJ, мм Октоген / ТНТ 90/1099,111 ± 20,07 ± 0,010,37 ± 0,07Октоген / инерт 99,211 ± 20,06 ± 0,010,36 ± 0,05Октоген / инерт69,171 ± 110,19 ± 0,030,80 ± 0,11Гексоген (агатированный)98,6- ?0/?0,cr, % - процентное соотношение плотности испытываемого ВВ к плотности монолита; ? - характерное время реакции (стадия быстрой реакции, при которой разлагается ~ 60% ВВ); tJ - время реакции (время прохождения элемента ВВ от фронта до плоскости Жуге); XJ - длина зоны реакции.
С позиции физической химии объясняется это тем, что реакция химического превращения в ВВ представленных в табл. 2.1 происходит не по всей поверхности одновременно, а только в тех точках, где в результате адиабатического сжатия достигнута необходимая для этого температура (горячие точки). Гетерогенность ВВ приводит к образованию холодных точек, в которых сжатие ВВ до давления химического пика происходит позднее и за счет волн, пришедших из горячих точек.
Из сравнительного анализа параметров ударных адиабат и значений массовой скорости, рассчитанных исходя из них [62] с данными полученными экспериментально [63], следует, что расхождение между ними не превышает 5% (табл. 2.2, 2.3).
Таблица 2.2 -
Параметры ударных адиабат для выражения us = а + up
ВВа, км/сГексоген 2,781,9Октоген 2,9012,058Таблица 2.3-
Сравнение параметров детонационного фронта
ВВЭкспериментРасчетuр, эксп.
uр, расч.D, км/сup, км/сup, км/сГексоген 8,3003,1403,3240,954Октоген 8,9203,5053,4891,005
Результаты такой сходимости дают основания принять, что массовая скорость на фронте детонационной волны для конверсионных ВМ первой группы с колебаниями текущей плотности (?)в диапазоне:

1 > ?/?о,cr > 0,95, (2.1)
где ?о,cr - максимальная плотность
может рассчитываться по экстраполированной ударной адиабате, а процесс детонации в этих ВВ описывается пр