Transcript Преузми
KARAKTERISTIKE RUDARSKIH EKSPLOZIVA Karakteristike rudarskih eksploziva zavise od sastava i kvaliteta sirovina za dobijanje eksploziva. Sastav eksploziva mora biti takav da pri eksploziji ne oslobađa štetne gasove ili ostavlja čvrste ostatke. Osobine rudarskih eksploziva mogu se grupisati u dve osnovne grupe i to: - fizičko - hemijske osobine; i - tehničko - minerske osobine. FIZIČKO-HEMIJSKE KARAKTERISTIKE EKSPLOZIVA Najvažnije fizičko-hemijske osobine eksploziva su: gustina, bilans kiseonika, hemijsko razlaganje eksploziva, brzina razlaganja, hemijska stabilnost, granični prečnik eksplozivnog punjenja, osetljivost na iniciranje, pritisak eksplozije, toplota i temperatura eksplozije, gustina patrone, vodootpornost i dr. GUSTINA Gustina je osobina od koje u velikoj meri zavise karakteristike eksploziva. Postoji nekoliko gustina eksploziva, kao što su: gustina punjenja, kritična gustina, nasipna gustina, gustina minskog punjenja i dr. Kritična gustina je maksimalna gustina pri kojoj eksploziv sigurno (stabilno) detonira. Pri daljem povećanju gustine iznad kritične eksplozija izostaje. BILANS KISEONIKA Bilans kiseonika predstavlja razliku količine kiseonika koja se nalazi u sastavu eksploziva (hemijski vezanog) i količine koja je potrebna za potpunu oksidaciju (sagorevanje) ugljenika, vodonika i drugih alkalnih metala. U zavisnosti od toga da li u gasovitim produktima razloženog eksploziva ima molekula kiseonika ili nema, razlikuju se tri slučaja: pozitivan bilans kiseonika, uravnotežen (nulti) bilans kiseonika, negativan bilans kiseonika. Bilans kiseonika za standardnu eksplozivnu materiju CaHbNcOd dat je izrazom: b M O2 K b d 2a 100% 2 ME gde je: d - broj molekula kiseonika u eksplozivu, a – broj molekula ugljenika u eksplozivu, b – broj molekula vodonika u eksplozivu, M O 2 – molekulska masa kiseonika, ME – molekulska masa eksploziva. Tabela IX-1. Bilans kiseonika nekih eksplozivnih materija Eksplozivna Bilans Eksplozivna Bilans materija kiseonika, % materija kiseonika, % natrijumnitrat +47,1 aluminijum -89,0 kalijumnitrat +39,6 drveno brašno -127,4 amonijumnitrat +20,0 trotil -74,0 nitroglicerin +3,52 papir -130,0 nitroglikol 0,00 drveni ugalj -191,0 heksogen -21,6 parafin -346,0 tetril -47,4 - [IX-1] HEMIJSKO RAZLAGANJE EKSPLOZIVA Hemijsko razlaganje eksploziva predstavlja oksidaciju sagorljivih elemenata u masi eksploziva, pri čemu nastaju produkti eksplozije. Jednačina hemijskog razlaganja za standardnu eksplozivnu materiju CaHbNcOd data je izrazom: C a H b N c O d aCO 2 b c 1 b H 2 O N 2 d 2a O 2 2 2 2 2 [IX-1] Brzina hemijskog razlaganja predstavlja brzinu provođenja energije aktiviranja kroz masu eksploziva. Na osnovu brzine hemijskog razlaganja eksplozivi se dele na: deflagrantne i brizantne. Kod deflagrantnih eksploziva energija aktiviranja prenosi se kroz masu eksploziva provođenjem toplote, dok kod brizantnih eksploziva putem detonacionog-udarnog talasa. Prenošenje energije aktiviranja putem detonacionog talasa je mnogo brže nego provođenjem toplote. Slika IX-1. Kriva udarnog talasa pri detonaciji: p-pritisak eksplozije; v-brzina rasprostiranja FIZIČKE KARAKTERISTIKE EKSPLOZIVA Granični prečnik eksplozivnog punjenja predstavlja minimalni prečnik punjenja ispod koga se ne može izazvati detonacija eksploziva. Početni inicijalni impuls predstavlja neophodan i dovoljno snažan impuls za početak razlaganja eksploziva, kako bi se eksploziv potpuno razložila sa najvećom brzinom detonacije. Početni inicijalni impuls može biti: toplotni (plamen, zagrevanje, snop zraka i sl.); mehanički (udar, trenje i dr.); hemijski (reakcije sa oslobađanjem toplote). Osetljivost (senzitivnost) eksploziva predstavlja otpornost eksploziva prema spoljnim faktorima, kao što su: vlaga, povišena temperatura, udar, potres, trenje itd. Higroskopnost je osobina pojedinih eksploziva da na svojim kristalnim površinama apsorbuju molekule vode iz vazduha, usled čega postaju praktično neupotrebljivi. Osetljivost prema toploti je naročito velika kod baruta, fulminata žive i azida olova, koji eksplodiraju pod dejstvom povišene temperature (iskra, plamen i sl.). Osetljivost eksploziva prema udaru i potresu kreće se u vrlo širokim granicama. Fulminat žive, azid olova i drugi inicijalni eksplozivi veoma su osetljivi na udar i potres, zbog čega se koriste za izradu sredstava za paljenje eksploziva. TOPLOTA I TEMPERATURA EKSPLOZIJE Toplota eksplozije je količina toplote koja se oslobodi pri potpunom eksplozivnom razlaganju 1kg ili 1mola eksploziva, pri stalnoj zapremini. Izražava se u kJ/molu ili kJ/kg. Određuje se eksperimentalno pomoću kalorimetra za eksplozive ili računskim putem. Temperatura eksplozije predstavlja maksimalnu temperaturu do koje se pri eksploziji zagreju produkti eksplozije. Zavisi od hemijskog sastava eksploziva i dobijenih produkata eksplozije. Određuje se eksperimentalno spektografskom metodom ili računskim putem. PRITISAK EKSPLOZIJE Pritisak eksplozije predstavlja zbir pritiska gasova i pritiska detonacije. Kod brizantnih eksploziva razlikuju se: pritisak gasova ostvaren neposredno posle eksplozije eksploziva u određenom prostoru, i pritisak detonacije ostvaren u sloju eksploziva zahvaćenog talasom detonacije. Tabela IX-1. Pritisak eksplozije nekih eksploziva Gustina Brzina Pritisak Pritisak Eksploziv detonacije detonacije gasova [kg/l] [m/s] [Mpa] [Mpa] crni barut 1,2 do 400 340 minerska želatina 1,63 7800 16800 5680 dinamit 1,53 6500 11000 2900 TEHNIČKO-MINERSKE KARAKTERISTIKE EKSPLOZIVA Najvažnije tehničko-minerske osobine eksloziva su: radna sposobnost, brizantnost, brzina detonacije, prenos detonacije, veličina i trajanje plamena eksplozije, osetljivost na udar, relativna radna sposobnost, sigurnost na metan i eksplozivnu ugljenu prašinu i dr. Radna sposobnost i brizantnost spadaju u grupu važnijih tehničkominerskih karakteristika eksploziva, na osnovu kojih se u praksi najčešće vrši izbor eksploziva. RADNA SPOSOBNOST Radna sposobnost se definiše kao ukupno dejstvo pritiska gasova i pritiska detonacije, ili ukratko kao jačina eksploziva. Eksperimentalno radna sposobnost se može odrediti na sledeće načine: proširenjem standardnog olovnog bloka-metoda Traucla, balističkim klatnom (tzv. relativna radna sposobnost), podvodnom eksplozijom, krater testom i drugim metodama. Metoda proširenja standardnog olovnog bloka, Traucl test, predstavlja jednu od najstarijih i najčešće primenjivanih metoda za ispitivanje efikasnosti eksploziva. Radna sposobnost po ovoj metodi predstavlja proširenja cilindrične bušotine u olovnom bloku prečnika 200mm i visine 200mm. Izražava se u cm3. Radna sposobnost eksploziva po Trauclu računa se po obrascu: V = (V1 K) – V0 ; cm3 [IX-1] gde je: • V1 - zapremina proširenja u bloku posle eksplozije; cm3 • V0 - zapremina bušotine u bloku pre eksplozije; cm3 • K - korekcija vrednosti V1 u zavisnosti od temperature bloka pre eksplozije; %. BRIZANTNOST EKSPLOZIVA Brizantnost je mera moći drobljenja (rasprskavanja) i svodi se uglavnom na detonacioni pritisak. Brizantnost se određuje po metodi Hesa, ređe po metodi Kasta. Po Hesu brizantnost se određuje na osnovu zbijanja standardnih olovnih valjaka, koje izvrši eksploziv pri detonaciji iznad valjaka. Izražava se u mm. BRZINA DETONACIJE Brzina detonacije predstavlja brzinu detonacionog talasa koji se kreće kroz masu eksploziva konstantnom brzinom. Brzina detonacije određuje se po metodi Dotriša (Dautrich), svetlosnim ili optičkim hronografom i elektronskim brojačem. Najčešće korišćena metoda za određivanje brzine detonacije eksploziva je metoda po Dotrišu, koja se zasniva na upoređenju brzine detonacije detonirajućeg štapina i brzine detonacije ispitivanog eksploziva. Brzina se izražava u m/s. Razorna snaga eksploziva zavisi od brzine detonacije. Ukoliko je detonaciona brzina veća i razorna snaga eksploziva je veća i obratno. PRENOS DETONACIJE Prenos detonacije je sposobnost eksploziva da se energija aktiviranja sa udarne patrone prenese na susednu pasivnu patronu eksploziva. Predstavlja maksimalno rastojanje u cm na kome dolazi do potpune detonacije pasivne patrone. VELIČINA I TRAJANJE PLAMENA EKSPLOZIJE Veličina i trajanje plamena eksplozije su važne osobine eksploziva za rudnike sa pojavom metana i eksplozivne ugljene prašine. Veličina plamena eksplozije raste sa količinom oslobođene toplote eksplozije. Trajanje plamena eksplozije kreće se između 0,0002s i 0,25 sekundi i raste sa količinom oslobođene toplote.