РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ
УСТОЙЧИВОСТИ ПВВ ПРОТИВ ВЫГОРАНИЯ
2.1. Исследование методов определения устойчивости ПВВ против выгорания
На выгорание ПВВ в шахтах впервые обратили внимание после грандиозной катастрофы в 1906г. во Франции на шахте "Курьер", где были обнаружены остатки выгоревших патронов гризунафталита. Сразу же Дотришем были проведены работы по установлению причин выгорания шпуровых зарядов. В результате шахтных исследований он установил, что, помимо низких детонационных свойств гризунафталита и его слабого инициирования, на выгорание ВВ оказывает влияние возможное образование в шпуре смеси ВВ с угольным штыбом [21].
В 30-е годы ХХ века изучение выгорания ПВВ проводили французские исследователи в этой области Одибер и Дельмас, которые, учитывая выводы Дотриша, разработали новый метод воспроизведения выгораний патронов ПВВ. Этот метод заключался в том, что патроны ВВ окружались угольной оболочкой, а на торцевой поверхности патрона ВВ располагался нагревательный элемент, который производил поджигание ВВ. Одибер и Дельмас установили, что достаточными условиями выгорания заряда являются контакт ВВ с угольной пылью и температура нагревания поверхности ВВ, равная 80-150оС.
Позже французский ученый Сарториус изучал возможность выгорания зарядов ПВВ от взрывного импульса. Он установил, что вполне доброкачественное ВВ способно выгорать, если между отдельными патронами заряда в шпуре при их детонации имелись воздушные промежутки определенных размеров.
В дальнейшем Галаджий и Бондаренко [22] усовершенствовали этот метод. Он заключалсявследующем,встальнуюмортирудлиной 1300мм, имеющую сплошной канал диаметром 75мм, помещают исследуемый заряд, окруженный угольной оболочкой, и с обеих сторон герметически закрывают металлическими пробками. Поджигание заряда осуществляют от взрывного импульса, создаваемого взрывом боевика - аммонита ПЖВ-20 массой 0,025кг. Основным показателем, определяющим способность ПВВ к горению от взрывного импульса, принято расстояние, при котором зафиксировано 50% передачи горения. В дальнейшем этот метод использовали Дубнов и Романов [23], проводившие исследования по изучению условий возбуждения горения ПВВ от взрывного импульса. Аналогичные исследования проводились Плантом в Англии.
Однако методы поджигания зарядов ПВВ от создаваемого патроном-боевиком взрывного импульса не получили дальнейшего развития. С одной стороны это связано с тем, что испытания были сопряжены с большими техническими трудностями, связанными с плохой воспроизводимостью результатов опытов, большим числом опытов, высокой трудоемкостью. С другой стороны, Галаджий на основании результатов исследований делает вывод, что "склонность" ПВВ к поджиганию по этому методу нельзя однозначно характеризовать расстоянием передачи горения от патрона-боевика, т.к. выгорание зависит от гораздо большего ряда факторов. Аналогичный вывод делают и Дубнов с Романовым, утверждая, что метод оценки склонности ПВВ к выгоранию должен сводиться к тому, чтобы тем или иным способом получить требуемую степень и характер деформации исследуемого заряда и затем испытывать его на способность к горению.
Поэтому в ряде стран появляются новые методы определения устойчивости против выгорания. В СССР МХТИ им. Д.И. Менделеева предлагает метод определения воспламеняемости ВВ в герметичной манометричеcкой бомбе. По этому методу воспламенение шашки ВВ производилось навеской из смеси (50/50) пироксилина №1 с тонкодисперсной аммиачной селитрой. По результатам опытов определяют минимальную навеску воспламенителя, которая вызывает горение образца ВВ.
За рубежом также проводились исследования по изучению выгораний ПВВ. В Англии [24] проводят испытания ПВВ на дефлаграционную безопасность. При этих испытаниях определяют горючесть ПВВ от стандартной навески воспламенителя, состоящего из 30% окиси меди, 60% силицида кальция и 10% красной охры. При испытании заряд ПВВ диаметром 36,5 мм, установленный вертикально на земле, не должен самостоятельно гореть.
В Бельгии и Германии испытания на устойчивость ПВВ против выгорания проводят по способу Одибера - Дельмаса, который доработан в Германии Аренсом [25] (см. рис 2.1), а в Бельгии - Гоффардом. Бельгийский способ несколько отличается от немецкого и состоит в следующем. Заряд из двух стандартных патронов окружают оболочкой из угольной пыли толщиной 1 см и устанавливают вертикально в стальной трубе длиной 0,35 м и внутренним диаметром 0,052 м. С одной стороны труба закрыта пробкой на резьбе, а с другой имеется сопло, диаметр которого можно менять. Нагревательный элемент помещен в верхний слой ПВВ, который представляет собой воспламенитель массой 20 г: 19 г испытываемого ПВВ и 1 г угольной пыли. Элемент нагревают в течение 3 мин. Навеска ПВВ сгорает и при фиксированном диаметре сопла определяют длину распространения горения в патроне. В Бельгии принят диаметр сопла 1,5 мм, а в Германии [25] определяют минимальный диаметр сопла (диаметр сопла варьируется от 2 до 6 мм), при котором горение по заряду распространилось не более, чем на 1 см. Кроме этого способа используют "способ термостата" [26]. В данном способе патрон, предварительно подогретый до 200?С, помещают в термостат из кизельгура. При выдержке патрона в течение 2-х часов в термостате температура патрона не должна подниматься более чем на 20-40?С. В этом случае считается, что ПВВ обладает устойчивостью против выгорания. В противном случае считается обратное.
Во Франции горючесть ПВВ определяют в короткой мортире диаметром 0,038м, которая в передней части герметизируется медной пластиной толщиной 0,5-2 мм, а сзади - специальной головкой. Испытываемый патрон ВВ диаметром 30мм и длиной 0,2м поджигают черным порохом, массу навески которого изменяют от 1 до 12г. Между навеской пороха и ВВ предусмотрено расстояние 0,15м. Находят навеску, не дающую воспламенения ВВ, и навеску, при которой происходит воспламенение, и определяют сред