Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»
факультет Горных технологий и транспорта
кафедра подземной разработки
месторождений полезных ископаемых
ТЕХНОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ
Лабораторный практикум
для студентов специальности 130400, 130404, 130406
Магнитогорск
2010
Содержание
Введение…………………………………………..……………………………… |
|
1. Расчет кислородного баланса и составление рецептуры промышленных взрывчатых веществ …………...…………………………. |
|
2. Определение теплоты, объема, температуры и давления газов при взрыве заряда взрывчатых веществ ……………………………………………………. |
|
3. Средства и способы инициирования зарядов промышленных взрывчатых веществ …………………………………………………………...………………. |
|
4. Расчет, монтаж и проверка электровзрывной сети ………………………… |
|
5. Изучение конструкции и принципа действия взрывных машинок и приборов проверки электровзрывной сети …………………………………….. |
|
6. Изучение способов и механизмов заряжания шпуров и скважин …………. |
|
7. Расчет параметров буровзрывных работ при проходке горных выработок. Составление паспорта БВР …………………………………………...………… |
|
ВВЕДЕНИЕ
Практические и лабораторные занятия по дисциплине «Технология и безопасность взрывных работ» имеет цель помочь студентам ознакомиться с основами технологии взрывных работ, теорией взрывчатых веществ и способами ведения взрывных работ. Приобрести навыки проведения экспериментальных работ.
Задачей практических занятий по данной дисциплине является приобретение практических навыков и дополнение теоретических знаний технологии и безопасности ведения буровзрывных работ. Формирование у студентов знаний и умений по выбору рациональных способов и оборудования при производстве взрывных работ и связанных с этим обеспечением безопасности.
Настоящие указания содержат 7 работ по изучению характеристик промышленных взрывчатых веществ, способов и средств инициирования, заряжания и взрывания зарядов, а также методов расчета и составления паспорта буровзрывных работ.
Практическая работа № 1 Расчет кислородного баланса и составление рецептуры промышленных взрывчатых веществ
Цель работы: изучение состава взрывчатых веществ и получение навыков расчета химической реакции взрывчатого разложения основных промышленных ВВ.
Общие сведения
Кислородный баланс. Кислородным балансом называется отношение избытка или недостатка кислорода во взрывчатом веществе для полного окисления горючих элементов (водорода, углерода, металлов и т.п.), выраженное в грамм-атомах, к грамм-молекулярной массе ВВ. Кислородный баланс выражается в долях или процентах.
Под полным окислением понимается окисление водорода в воду, а углерода в углекислый газ. При этом выделяется также молекулярный азот и кислород. Если в составе ВВ находится металл, то образуется его высший окисел.
Реакции полного окисления:
С + О2 → СО2 + 396 кДж/моль;
Н2 + ½ О2 → Н2О + 283 кДж/моль при воде жидкой;
Н2 + ½ О2 → Н2О + 241 кДж/моль при воде парообразной;
2Al + 1,5 О2 → Al2О3 + 1671 кДж/моль.
Следовательно, если ВВ имеет состав в виде CaHbNcOd, то кислородный баланс (%)
где 16 – относительная атомная масса кислорода; МВВ – молекулярная масса ВВ.
При
d>2a+b/2
имеем положительный кислородный баланс;
при
d=2a+b/2
нулевой кислородный баланс;
при
d<2a+b/2
отрицательный кислородный баланс.
ВВ с нулевым кислородным балансом выделяют максимальное количество энергии и минимальное количество ядовитых газов.
При взрыве ВВ с отрицательным кислородным балансом в зависимости от относительного количества кислорода образуются либо ядовитая окись углерода (угарный газ) с меньшим выделением тепла, чем при образовании углекислоты, т. е.
С +0,5О2 → СО + 109 кДж/моль,
либо чистый углерод в виде сажи, резко снижающий образование газов.
При положительном кислородном балансе уменьшается выделение энергии, так как образуется ядовитая окись азота с поглощением тепла по реакции
0,5N2 + 0,5О2 → NО – 90,5 кДж/моль.
Пример 1. Определить кислородный баланс тротила С7Н5(NO2)3, относительная молекулярная масса которого 227.
Для полного окисления необходимо 2а + b/2 или 2•7 + 5/2= 16,5 атомов кислорода.
В наличии имеется 6 атомов кислорода. Следовательно,
Пример 2. Определить кислородный баланс граммонита 30/70. Граммонит 30/70 состоит из 30% аммиачной селитры NH4NО3 и 70% тротила.
Кислородный баланс аммиачной селитры АС, определенный вышеуказанным способом, равен 20%.
Кислородный баланс граммонита 30/70
0,3•20 +0,7 (-74) = -45,8%.
Рецептура промышленных ВВ. При изготовлении промышленных ВВ обычно состав подбирается таким, чтобы был нулевой кислородный баланс. Для изготовления патронированных ВВ принимается небольшой положительный кислородный баланс для окисления материала оболочки патронов. Для подземных работ ВВ не должен образовывать ядовитых газов более 40 л в пересчете на условную окись углерода при взрыве 1 кг. Если образуются окислы азота и сернистый газ, то для перевода их к условной окиси углерода принимается поправочный коэффициент соответственно 6,5 и 2,5.
Для открытых горных работ, особенно для ВВ, применяемых в обводненных условиях, требования к кислородному балансу ВВ не столь жестки.
Пример 1. Составить рецептуру игдаиита с нулевым кислородным балансом на основе аммиачной селитры и дизельного топлива (ДТ) с кислородным балансом -320%.
Количество весовых частей аммиачной селитры для окисления одной части дизельного топлива равно
Содержание дизельного топлива во взрывчатом веществе
Соответственно содержание аммиачной селитры
100-х=100-5,9=94,1%.
Следовательно, формула игданита
94,1% AC + 5,9% ДТ.
Пример 2. Определить рецептуру ВВ с нулевым кислородным балансом на основе аммиачной селитры и тротила C7H5(NО2)3.
Кислородный баланс тротила -74%, относительная молекулярная масса 227. Кислородный баланс аммиачной селитры +20%, относительная молекулярная масса 80.
Состав смеси должен отвечать условию:
х (—74%) + (100 — х) 20% = 0,
где х — содержание в смеси тротила, %.
Решение данного уравнения показывает, что х≈ 21% и (100 — х) = 79%. Такому составу смеси отвечают граммонит 79/21 и аммонит 6ЖВ.
Обозначим число молей аммиачной селитры через y, число молей тротила через z. Тогда из соотношения
получим
Приняв z=1, получим у = 10,7.
Следовательно, молекулярное уравнение граммонита имеет вид
z+10,7y = C7H5(NO2)3+10,7NH4NO3.
Пример 3. Определить молекулярную формулу гранулита АС-8, имеющего следующий состав:
89% аммиачной селитры NH4NО3; 3% солярового масла С16Н34 (относительная молекулярная масса 226);
8% алюминиевой пудры Аl (относительная молекулярная масса —27).
Обозначив число молей солярового масла х, аммиачной селитры y, алюминиевой пудры z, можно написать химическую формулу в виде
yNH4NO3+ xС16Н34+ zAl
В соответствии с весовым составом можно записать следующие соотношения
Отсюда у=83,9х; z= 22,4х.
Примем х=1. тогда молекулярное уравнение гранулита АС-8 имеет вид
83,9NH4NО3+С16Н34+ 22,4Аl.