2.3. Ядовитые газы взрыва

Современные промышленные ВВ содержат органические и неорганические нитраты, нитросоединения и различного рода нитроуглеродистые соединения, поэтому основными ядовитыми газами, выделяющимися при взрыве, являются оксид углерода (угарный газ), оксид (NO) и диоксид (NO₂) азота.

На состав и количество ядовитых газов взрыва в первую очередь влияет кислородный баланс: чем больше он отклоняется от нуля, тем меньше потенциальная энергия ВВ по сравнению с тем уровнем ее, который был бы при нулевом Б_к, и тем больше выделяется ядовитых газов. При избытке кислорода образуется некоторое количество оксидов азота, а при недостатке – оксид углерода. Поэтому для подземных работ допускаются ВВ только с нулевым или близким к нулевому кислородным балансом. Для взрывания на земной поверхности могут применяться ВВ как с положительным, так и с отрицательным кислородным балансом.

Рецептуры ВВ составляются с таким расчётом, чтобы при реакции взрыва образовались в основном пары воды, азот и углекислый газ, т.е. газообразные продукты, наименее опасные для человека. Взрывчатые вещества с нулевым кислородным балансом теоретически не должно давать ядовитых газов. Однако практика производства работ патронированными ВВ показала, что из общего количества газообразных продуктов взрыва 5...10 % приходится на ядовитые примеси, в том числе до 45 л/кг оксида углерода и до 14 л/кг оксидов азота.

Главная причина образования значительного количества оксида углерода при взрывных работах – газификация парафинированной бумажной оболочки патронов под действием высокотемпературных паров воды и углекислого газа по таким реакциям (образование СО за счёт диссоциации СО₂не имеет существенного значения для большинства промышленных ВВ):

C + H₂O  CO + H₂;

C + CO₂  2CO.

Поэтому при изготовлении промышленных ВВ массу гильзы ограничивают: на 100 г ВВ масса бумажной обёртки не должна превышать 3 г и парафина – не более 2,5 г.

Образование оксидов азота при взрывных работах происходит, как правило, за счёт медленного горения частиц, разбрасываемых при детонации ВВ (в первую очередь аммиачной селитры), протекающего в низкотемпературном режиме при наличии сравнительно низкого давления, например, следующими путями:

2NH₄NO₃  2NO + N₂ + 4H₂O;

4NH₄NO₃  2NO₂ + 3N₂ + 8H₂O;

8NH₄NO₃  2NO₂ + 4NO + 5N₂ + 16H₂O.

В связи с этим для взрывных работ в угольных шахтах допускаются ВВ, при взрыве которых выделяется не более 80 л/кг условного оксида углерода.

Пересчёт оксидов азота на условный оксид углерода производится умножением количества оксидов азота на коэффициент, равный 6,5. Считается, что 1 дм³оксидов азота эквивалентен по токсичности 6,5 дм³, а сернистых газов – 2,5 дм³оксида углерода.

2.4. Определение энергетических характеристик взрывчатых веществ и взрыва

Главные энергетические характеристики ВВ – объём газообразных продуктов, теплота, температура и давление взрыва. Первые три характеристики являются важнейшими константами ВВ, а давление зависит не только от состава ВВ, но и от условий взрывания.