Реферат: Результаты экспериментальной оценки эффективности применения баллиститного ракетного топлива в качестве сенсибилизаторов в эмульсионных ВВ

Для правильной оценки работоспособности ВВ необходимо обеспечить одинаковые условия испытаний и исключить возможное влияние режима взрывчатого превращения. Это означает, что испытания необходимо проводить по одинаковой технологии на зарядах одинаковой массы, детонирующих в идеальном или близком к нему режимах. Все эти условия, в принципе, можно обеспечить при промышленных взрывах. Однако, подобные испытания являются дорогими, требуют много времени на подготовку и проведение. Кроме того, эти испытания проводятся в различных горно-геологических условиях без надежного контроля за свойствами горных пород и режимами взрывчатого превращения ВВ, что делает результаты подобных испытаний практически не воспроизводимыми.

Наиболее полно определить работоспособность промышленных ВВ позволяет метод, основанный на измерении воронки выброса. Данный метод прямо воспроизводит условия практического использования ВВ. Он достаточно широко известен и изучен, используется для моделирования промышленных взрывов и не требует сложной измерительной аппаратуры.

Несмотря на кажущуюся простоту этот метод включает в себя ряд особенностей, которые невозможно смоделировать в других испытаниях. При взрыве в породе учитывается часть энергии взрыва, расходуемая на ее деформацию и нагрев. Пористость породы создает условия взаимодействия с ней продуктов детонации. Важной особенностью взрыва на выброс является наличие свободной поверхности, преодоление сил тяжести при подъеме породы и сравнительно большие времена совершения работы.

Основным недостатком этого метода можно считать трудоемкость и сравнительно невысокую точность, так погрешность по оценке некоторых авторов может достигать 10-14%. Однако, представляется возможным уменьшить погрешность измерений за счет улучшения контроля за состоянием среды и повышения точности определения объема воронки выброса.

Как уже отмечалось, для достоверности определения работоспособности необходимо достижение идеальных или близких к идеальным режимов детонации. При диаметре открытого заряда более 100мм для большинства испытываемых ВВ прирост скорости детонации при увеличении диаметра практически прекращается. Это указывает на достижение близких к идеальному режимов детонации.

Для выхода на нормальный режим детонации необходимо, чтобы длина заряда при мощном инициаторе составляла не менее 3-х его диаметров. При подобном соотношении масса заряда диаметром 105 мм и длиной 3d_з при плотности ВВ 1,45г/см³ составляет около 3 кг.

Исходя из вышеуказанного, испытания по определению работоспособности ВВ проводились по воронке выброса. Поскольку изготовление изотропной прочной среды, в которой кроме воронки выброса можно было бы получить данные по качеству дробления породы, большого объема на один подрыв практически невозможно, при проведении испытаний было решено использовать песок. Важным его достоинством является изотропность, отсутствие прочности и близость по свойствам к реальным грунтам. Кроме того, возможно неоднократное проведение экспериментов с использованием одного и того же объема песка.

Для проведения экспериментов в песчаном карьере была подготовлена горизонтальная площадка размером 5ґ5 м с однородным по грансоставу песком плотностью 1,53-4,56 г/см³ и влажностью 5-10%. В центре площадки при помощи ручного бура подготавливали скважину, в которую вручную при помощи веревок опускали подготовленный заряд. Сверху скважину засыпали тем же песком.

После взрыва заряда и проветривания площадки измерялись радиус воронки и глубины по профилю, а затем расчитывался объем воронки. Самый простой и быстрый способ определения объема, при котором измеряются только радиус и глубина воронки. Объем в этом случае рассчитывается по формуле:

; (2)

Этот способ имеет весьма низкую точность и не может быть рекомендован к применению. Наиболее точным является способ со съемом профиля воронки. В этом случае через равные отрезки диаметра измеряется высота до стенки воронки.

Объем воронки вычисляется как сумма объемов элементарных усеченных конусов:

; (3)

Данный способ, как наиболее точный, использовался в данной работе для определения объема воронки выброса при оценке сравнительной эффективности ЭВВ. Для сравнительной оценки работоспособности были подготовлены заряды эмульсионного ВВ, содержащие 20%, 30%, 50% дробленной структуры БРТТ типа РСТ-4к и моноблочные заряды из БРТТ типа РСТ-4к. Масса зарядов составляла 3,0 кг, диаметр 105 мм, плотность 1,3-1,6 г/см³ . Заряды инициировались при помощи тротиловой шашки типа Т-400г диаметром 80 мм.

Значения глубин воронок по профилю и их диаметры представлены в табл.3:

Таблица 3.

ТНТ прессован-ный	РСТ-4к моноблоч-ный	Эмульсия+50% РСТ-4к	Эмульсия+30% РСТ-4к	Эмульсия+20% РСТ-4к
Расстояние по профилю воронки ri , см	Глубина по профилю воронки hi , см
0	0	0	0	0	0
25	26	12	15	19	22
50	46	28	30	33	49
75	77	49	47	54	82
100	94	68	62	73	91
125	113	81	76	86	107
150	124	95	85	92	122
175	122	107	94	104	122
200	111	111	97	112	115
225	95	97	96	119	99
250	72	81	92	99	85
275	53	59	83	75	70
300	27	35	68	58	54
325	0	20	54	33	29
350	0	37	17	22
375	22	0	0
400	0

Примечание: ширина воронки выброса эмульсия+30% РСТ-4к равна 370см

Схема расположения заряда в ЭВВ в скважине представлена на рис.5, а схема определения объема воронки на рис.6.

Рис.5. Схема расположения заряда в ЭВВ при оценке работоспособности по воронке выброса.

Рис.6. Схема определения объема воронки выброса.

Поперечные сечения воронок представлены на рис.7.

Зависимость объема воронки выброса от содержания утилизируемого пороха показана на рис.8. (эмульсия + РСТ-4к).

Рис.8. Зависимость воронки выброса от содержания утилизируемого пороха.

Все экспериментальные данные были приведены к единой влажности 5,2%, которая наиболее часто фиксировалась при проведении испытаний. Поскольку при проведении экспериментов влажность песка изменялась от 5,2% до 10,5%, возникла необходимость построения корректировочного графика, позволяющего при расчетах учитывать влияние влажности. Полученный корректировочный график представлен на рис.9. График построен по двум точкам, полученным в результате взрыва зарядов на одной глубине при разной влажности. Влажность песка определялась сушкой до постоянного веса при Т=90⁰ С проб песка, взятых с глубины расположения заряда (130 см).

Рис.9. Зависимость удельного расхода ВВ от влажности грунта

Для определения глубины заложения заряда, т.е. глубины, при которой удельный расход ВВ при взрыве на выброс будет минимальным, предварительно была проведена серия экспериментов с зарядами граммонита 79/21 массой 3 кг, расположенных на различной глубине. В результате проведенных экспериментов показано, что оптимальной глубиной заложения заряда является 125-130 см. В последующих экспериментах испытываемые заряды располагали на указанной глубине.

Относительная работоспособность ЭВВ определялась как отношение объема воронки выброса у тротила к объему воронки выброса у ЭВВ.Значения объема воронки выброса, относительной работоспособности и удельного расхода ВВ пред­ставлены в табл. 3:

Таблица 3

Результаты определения относительной работоспособности и удельного расхода для различных типов ВВ

Тип ВВ	Объем воронки выброса, л, (влажность 5,2%)	Относительная работоспособность	Удельный расход, кг/м3
РСТ-4к (моноблочный заряд)	3899,5	1,107	0,871
Тротил прессованный	4322	1,014	0,786
Крошка РСТ-4к + 75% раствор АС	5375,8	0,803	0,632
ЭСВВ + 20% РСТ-4к	4370,7	0,989	0,777
ЭСВВ + 30% РСТ-4к	5523,8	0,786	0,616
ЭСВВ + 50% РСТ-4к	4935,7	0,876	0,689

Как видно из результатов проведенных испытаний, содержание БРТТ в составе ЭВВ в пределах 35-38% оптимально, испытанные ЭВВ с использованием элементов утилизируемых БРТТ по работоспособности значительно (на 10-25%) превосходят тротил. Моноблочные заряды из БРТТ типа РСТ-4к по работоспособности уступают тротилу.

Для эмульсионных ВВ с различным содержанием утилизируемых БРТТ максимальной работоспособностью обладают составы, содержащие 37% дробленой структуры состава типа РСТ-4к. Зависимость относительной работоспособности ЭВВ от содержания БРТТ представлена на рис.10: