Взрывом называется явление крайне быстрого превращения вещества или
системы веществ из одного состояния в другое, сопровождающееся переходом
потенциальной энергии, заключенной в веществе, в кинетическую работу.
Одним из признаков взрыва является резкое увеличение давления в
окружающей среде и связанное с этим возникновение ударной волны и поля
напряжений. Он сопровождается также звуковым эффектом. Энергия,
выделяющаяся при взрыве, является эффективным средством разрушения и
перемещения горных пород.
По характеру протекания и источникам энергии взрывы подразделяют на
физические, химические и ядерные.
При физических взрывах происходит изменение физического состояния
вещества. Примерами их могут служить взрывы паровых котлов, баллонов
сжатого или сжиженного газа, мощные электрические разряды, взрывы
метеоритов при ударе
о Землю или в космосе и др.
При химических взрывах происходит чрезвычайно быстрое изменение
химического состава веществ, участвующих в реакции, с выделением тепла и
образованием газов. Обычно это изменение является результатом реакций
окисления горючих элементов, содержащихся во взрывчатых веществах или в
его составных частях. К этому типу взрывов относятся взрывы взрывчатых
веществ метановоздушной смеси, угольной пыли и др.
Ядерные взрывы основаны на цепных реакциях деления ядер с образованием
новых элементов.
В горном деле широкое распространение получили химические взрывы с
помощью взрывчатых веществ (ВВ), под которы-
ми понимают химические соединения или механические
смеси зеществ, способные под влиянием внешних импульсов к быстрым
(взрывным) превращениям, сопровождающимся выделением тепла и
образованием большого количества газообразных продуктов, способных
производить механическую работу. Химическое превращение взрывчатого
вещества происходит за счет окисления входящих в него компонентов.
При взрыве большинства ВВ горючие элементы водорода и углерода
окисляются кислородом, входящим в состав самого ВВ, в отличие, например,
от процесса горения, при котором окисление происходит за счет кислорода
воздуха. Это обеспечивает высокую концентрацию энергии в единице объема
ВВ. Отличительными признаками ВВ являются высокие объемная концентрация
энергии и скорость превращения, экзотермичность процесса, образование
газообразных продуктов и звуковой эффект.
Различают следующие формы взрывчатого превращения: горение, взрывное
горение и детонацию.
Процесс горения — переменная по скорости реакция окисления (от долей
сантиметра до нескольких метров в секунду), протекающая при высокой
температуре пламени и основанная на теплопередаче.
Детонация — распространение взрыва по массе ВВ со сверхзвуковой,
постоянной для данного ВВ скоростью. При детонации теплопередача
осуществляется ударной волной, представляющей собой скачок давления и
плотности, распространяющейся, например, под воздействием быстро
расширяющихся газообразных продуктов взрыва. В воздухе распространяется
воздушная волна.
Взрывное горение является как бы промежуточным режимом между горением и
детонацией. Скорость взрывного горения может достигать нескольких сот
метров в секунду.
Следует отметить, что в определенных условиях возможно изменение
скорости взрывчатого превращения. В результате этого взрывное горение
может перейти в детонацию или, наоборот, детонация — во взрывное
горение.
Наиболее эффективной формой взрывчатого превращения является детонация,
которую широко используют для разрушения горных пород, хотя в
определенных условиях находит применение и взрывное горение.
В горном деле наибольшее распространение получили взрывчатые смеси из
твердых веществ. ВВ содержат элементы, необходимые для нормального
протекания реакции и взрыва.
Для придания определенных свойств и характеристик смесям ВВ в их состав
вводят окислители, горючие добавки и сенсибилизаторы.
Окислители — вещества, содержащие избыточный кислород, который
расходуется при взрыве на окисление горючих элементов. В качестве
окислителей используют аммиачную, калие-вую и натриевую селитры, хлораты
и перхлораты калия и аммония, жидкий кислород и др.
Горючие добавки — твердые и жидкие вещества, как взрывчатые, так и
невзрывчатые, используемые для увеличения количества энергии, выделяемой
при взрыве. В качестве таких веществ используют сажу, древесную муку,
твердые и жидкие углероды, алюминиевую пудру, гексоген и др.
Сенсибилизаторы — взрывчатые соединения, отличающиеся высокой
чувствительностью к начальному импульсу и служащие для повышения
детонационной способности ВВ. В качестве сенсибилизаторов применяют
нитроглицерин, гексоген и другие вещества. В простейших типах ВВ роль
сенсибилизаторов выполняют древесная мука, уголь, соляровое масло и др.
Кроме окислителей, горючих добавок и сенсибилизаторов в состав ВВ вводят
ряд инертных и прочих добавок, способствующих улучшению
физико-химических, детонационных и предохранительных свойств ВВ. Так,
для повышения химической и физической стойкости ВВ применяют вещества,
называемые стабилизаторами. В таких ВВ, как динамит, стабилизаторами
являются мел и сода, в аммонитах — древесная, жмыховая и травяная .мука.
Иногда эти вещества выполняют роль и горючих добавок.
Для снижения чувствительности ВВ в их состав добавляют флегматизаторы. В
качестве последних используют вазелин, парафин, различные масла, тальк и
т. п.
Кроме упомянутых добавок, в состав некоторых ВВ вводят пламегасители —
вещества, способствующие уменьшению температуры и теплоты взрыва. В
качестве таких веществ используют чаще всего хлориды натрия и калия.