Взрыв и взрывчатые вещества

Наиболее широкое применение аммиачноселитренные взрывчатые вещества впервые получили в Советском Союзе, где нашими учеными были разработаны новые составы этого типа, с успехом заменившие динамиты в горных взрывных работах.

Аммиачноселитренные взрывчатые вещества, как и динамиты, являются смесями, но основу их составляет не чувствительный и опасный нитроглицерин, а аммиачная селитра.

Аммиачная селитра — белый кристаллический порошок, легко поглощающий влагу из воздуха, — получается при соединении азотной кислоты и аммиака и широко применяется в качестве основного азотистого удобрения. Аммиак готовится из азота и водорода^[6] и является промежуточным продуктом при производстве азотной кислоты, получаемой окислением аммиака кислородом воздуха. Таким образом, исходными продуктами для получения аммиачной селитры являются вода и воздух, имеющиеся в неограниченных количествах, и размеры ее производства ограничиваются только мощностью заводов.

Давно уже стало известно, что аммиачная селитра даже сама по себе способна к взрыву. Это и не удивительно. Ведь в аммиачной селитре содержится и водород аммиака и кислород азотной кислоты; при их взаимодействии выделяется достаточно тепла и газов, чтобы реакция могла идти со взрывом. Однако сила этого взрыва невелика, так как в аммиачной селитре кислорода содержится значительно больше, чем его нужно для окисления водорода, и часть кислорода при взрыве остается неиспользованной. Если к аммиачной селитре добавить в тонко измельченном виде какое-либо вещество, содержащее много горючих элементов, например торфяную муку, муку сосновой коры, муку хлопкового жмыха и т. п., то углерод и водород добавленного вещества будут окисляться избыточным кислородом аммиачной селитры — получится дополнительное выделение тепла и увеличится сила взрыва. Такие взрывчатые вещества — динаммоны — имеют значительное применение в народном хозяйстве, особенно тогда, когда нужно экономить тротил.

Недостатком смесей аммиачной селитры с невзрывчатыми горючими вроде торфа является их трудная взрываемость. Чтобы вызвать взрыв динаммона, нужен сильный капсюль-детонатор. Для распространения взрыва диаметр патрона должен быть не слишком мал и динаммон должен быть рыхлым; в спрессованном состоянии он в обычных условиях не взрывается. Плохо — на малые расстояния — передается взрыв от патрона к патрону. Все эти недостатки смягчаются, если в качестве добавки к селитре применять такие вещества, которые не только содержат много горючих элементов, но и сами являются взрывчатыми. Чаще всего для этой цели применяется тротил; в нем, как уже отмечалось, горючих элементов имеется гораздо больше, чем может быть окислено кислородом, содержащимся в тротиле. В смесях с аммиачной селитрой тротил при взрыве сгорает полностью за счет своего собственного кислорода и избыточного кислорода аммиачной селитры, что увеличивает энергию взрыва. Помимо этого, тротил разлагается много быстрее, чем селитра, и таким образом повышает способность селитры к взрыву гораздо сильнее, чем торф или другие не способные к взрыву добавки.

Смешивая аммиачную селитру с тротилом в соотношении 80 : 20, получают порошкообразное взрывчатое вещество — аммотол 80 : 20, широко применяемый для снаряжения боеприпасов и в горном деле. В аммотоле содержится кислорода как раз столько, сколько нужно для полного окисления углерода и водорода; недостаток кислорода в тротиле возмещается избытком его в аммиачной селитре. Благодаря значительному содержанию в смеси взрывчатого тротила такая смесь легко и надежно взрывается в обычных условиях применения, в то же время она достаточно безопасна.

Эти свойства сохраняются, даже если снизить содержание тротила в смеси до 15–12 проц., заменив часть его тонкоизмельченным невзрывчатым горючим, например той же древесной мукой. Такие смеси значительно дешевле, чем тротил; кроме того, их можно применять также для взрывных работ под землей, в шахтах, где тротил не может быть использован, так как он образует при взрыве много ядовитой окиси углерода (угарного газа), отравляющей воздух шахты.

Особые и наиболее строгие требования предъявляются к аммонитам, применяемым в угольных шахтах. В этих шахтах, если они сухие, всегда имеется угольная пыль; кроме того, из угля выделяется горючий газ — метан. И пыль, и метан образуют в определенных соотношениях с воздухом смеси, способные к взрыву. Взрывы таких смесей, если они возникают, имеют особенно тяжелые последствия. Для предотвращения этих взрывов весь метан, выделяющийся из угля, посредством хорошей вентиляции разбавляют воздухом настолько, чтобы смесь утратила способность к взрыву. Можно также предупредить образование взрывоопасного пылевоздушного облака, увлажняя угольную пыль или покрывая поверхность выработки слоем негорючей пыли, а также другими способами.

Кроме этих мероприятий, во взрывоопасных угольных шахтах запрещается применять обычные аммониты, при взрыве которых образуются газы с высокой температурой, могущие вызвать взрыв метановоздушной или пылевоздушной смеси. Для взрывных работ в таких шахтах допускается применение только специальных аммонитов, в состав которых входят значительные количества поваренной соли, служащей для понижения температуры газов взрыва и уменьшения их способности возбуждать взрыв метановоздушных и пылевых смесей.

Применяя все эти меры, наша угольная промышленность добилась резкого повышения безопасности работ по добыче угля.

За рубежом, особенно в США, где существующие законы не обязывают шахтовладельцев принимать меры для предупреждения взрывов, техника безопасности стоит на очень низком уровне. Хозяева шахт часто не выполняют самых элементарных требований по обеспечению безопасности работы. Это приводит к тому, что на американских угольных шахтах несчастные случаи с большим числом жертв стали систематическим и массовым явлением. Так, за 13 лет, с 1930 по 1943 год, в угольной промышленности США, по данным официальной американской статистики, погибло 24 тысячи горняков, а общее число убитых, раненых и искалеченных составило 250 000.

Особенно увеличились несчастные случаи в США за последние годы. В марте 1947 года на шахте «Сентралия 5» в штате Иллинойс при взрыве погибло 111 горняков, а на шахте «Ориент 2» в Уэст-Франкфорте 21 декабря 1951 года при подземном взрыве газа было погребено 119 рабочих. Сам президент США вынужден был признать, что причиной взрыва было грубое нарушение шахтовладельцами правил техники безопасности.

Взрывы метановоздушных и пылевоздушных смесей происходили и в других странах, принимая иногда характер больших катастроф. Так на одной из шахт Франции взрыв угольной пыли, возникший от взрывных работ, производившихся без необходимых мер предосторожности, распространился на выработки общим протяжением более 100 километров; при этом погибли 1099 из 1664 горняков, работавших в шахте.

В шахте Гресфорд в Англии в 1934 году взрыв метана в угольной шахте привел к гибели 263 человек из 269, работавших в шахте. Взрывы газа и пыли в угольных шахтах с человеческими жертвами продолжают оставаться в капиталистических странах обычным явлением. Не проходит и дня, говорится в заявлении национальной федерации горняков Франции, без сообщения о катастрофах в угольных шахтах из-за пренебрежения со стороны шахтовладельцев к технике безопасности.

6. Применение взрывчатых веществ в народном хозяйстве

Самый старый и основной потребитель взрывчатых веществ в народном хозяйстве — это горная промышленность. При добыче полезных ископаемых их приходится отделять от массива в виде кусков таких размеров, которые удобны для погрузки и перевозки, а также для последующей обработки.

До XVII века эта работа производилась без помощи взрывчатых веществ. Рисунок 18, взятый из руководства по металлургии XVI века, показывает, как велась добыча руды 400 лет назад. В шахте разводился костер, который разогревал породу. Нагрев и последующее охлаждение вызывали образование трещин, которые облегчали отделение кусков руды. Это была крайне непроизводительная, тяжелая работа.

Рис. 18. Горные работы в XVI веке (Из книги Агриколы «О получении металлов» 1556 г.).

В настоящее время только добыча очень мягких пород, например песка или глины, производится без применения взрывчатых веществ, с помощью экскаваторов, скреперов и других машин. Сравнительно слабые породы, например, некоторые виды каменного угля, можно отделять от пласта при помощи отбойного молотка. Разработка более крепких пород требует уже более сильных воздействий, которые и получают при помощи взрывчатых веществ.