Особенности детонации промышленных ВВ

В теоретических исследованиях принято, что плоский фронт детонационной волны, распространяясь по заряду, сжимает находящиеся впереди слои ВВ, вызывая их химические превращения. Такой механизм детонации называется однородным (гомогенным), он может иметь место для однородных мощных ВВ (гексоген, ТЭН) при скоростях детонации 6-7 км/с.

Промышленные ВВ являются физически и химически неоднородными системами, этим и объясняются особенности их детонации по сравнению с классической теорией.

В промышленных ВВ могут содержаться высокоактивные индивидуальные ВВ, реагирующие в детонационной волне с большой скоростью (нитроглицерин, гексоген, ТЭН), и менее активные, но с сильно выраженными взрывчатыми свойствами (тротил), вещества со слабо выраженными взрывчатыми свойствами (аммиачная селитра), разлагающиеся при детонации со скоростью существенно (в 2-4 раза) меньшей, чем мощные ВВ, горючие материалы, не обладающие взрывчатыми свойствами (алюминий, древесная мука, парафин и др.), и совершенно инертные вещества, не принимающие участия в реакциях и претерпевающие лишь переходы из твердого или жидкого состояния в газообразное (пламегасители, вода в водосодержащих ВВ). Поэтому химические реакции промышленных смесевых ВВ происходят в несколько стадий.

Типичной для промышленных ВВ схемой взрывчатого превращения является первоначальное разложение или газификация в детонационной волне исходных компонентов (первичные реакции) и последующее взаимодействие продуктов разложения между собой или с веществами, не претерпевшими на первой стадии химических или фазовых превращений, например, алюминий и др. (вторичные реакции).

На детонационную способность промышленных ВВ существенно влияет равномерность размещения компонентов в заряде. Объясняется это тем, что общее время и полнота завершения реакции зависят не только от скорости сгорания отдельных частиц (первичные реакции), но и от скорости вторичных реакций, проходящих в газовой фазе и определяемых условиями смешивания продуктов первичного распада. Чем мельче частицы разнородных компонентов и равномернее их распределение в объеме, тем быстрее завершается их сгорание, а также смешивание и взаимодействие продуктов сгорания.

Если ВВ представляет собой смесь нескольких компонентов, то на второй стадии продукты разложения гранул разнородных веществ взаимодействуют между собой. В производственных условия при взрывании скальных пород скважинными зарядами диаметром 200-250 мм гранулированные и водосодержащие ВВ детонируют со скоростью, приближающейся к максимальной. При взрывании зарядов меньшего диаметра, детонация протекает не в идеальном режиме.

Такой механизм детонации грубодисперсных ВВ аналогичен механизму взрывного горения для порошкообразных ВВ, согласно которому при детонации имеет место горение отдельных зерен, а их воспламенение происходит за счет адиабатического сжатия газовых включений в ВВ или за счет струй газов взрыва, проникающих между частицами ВВ.

Такой механизм назван академиком А.Я. Апиным – пробойно-струйчатым.