Определение ширины зоны химической реакции промышленного эмульсионного взрывчатого вещества порэмит 1А на основе принципа неопределенности в квантовой механике

Представлены результаты многолетних исследований детонационных характеристик промышленного эмульсионного взрывчатого вещества (ПЭВВ) порэмит 1А, проведенных Лабораторией разрушения горных пород ИГД УрО РАН. С 2004 по 2020 гг. проведены инструментальные замеры скорости детонации ПЭВВ порэмит 1А в полигонных условиях при диаметре гильзовых зарядов 100 мм. Согласно гидродинамической теории детонации проведен расчёт массовой скорости истечения продуктов взрыва и скорости звука в продуктах детонации. На основе феноменологического подхода к рассмотрению детонационных процессов во взрывчатых веществах (ВВ) по принципу неопределенности в квантовой механике, предложенному Лин Э. Э., рассчитаны параметры детонационной волны: время и ширина зоны химической реакции для ПЭВВ порэмит 1А. В результате проведенных исследований построены аппроксимирующие функции, установлена экспериментальная зависимость скорости детонации от плотности и получены расчетные зависимости ширины зоны химической реакции от скорости детонации и плотности ПЭВВ порэмит 1А. Представленные в статье корреляционные уравнения позволяют с определенной достоверностью определять скорость детонации и ширину детонационной зоны ПЭВВ порэмит 1А в зависимости от плотности. Скорость детонации ПЭВВ порэмит 1А соответствует ТУ 84—08628424—671—96 только при оптимальных значениях плотности ВВ в интервале значений от 1,2 до 1,24 г/см3. Стабильное протекание химической реакции за фронтом детонационной волны обусловлено плотностью ПЭВВ порэмит 1А от 1,18 до 1,27 г/см3 и скоростью детонации от 2700 до 4750 м/с при диаметре заряда 100 мм, при этом ширина детонационной зоны составляет от 14 до 25 мм. Определение ширины зоны химической реакции открывает возможность установления ряда параметров, позволяющих отслеживать влияние входящих в состав ПЭВВ компонентов на эффективность взрыва в известных условиях. В этом состоит инновационная направленность изучения детонационных характеристик эмульсионных ВВ в рамках темы №0405—2019—0005 государственного задания №075—00581—19—00.

Ключевые слова: детонационная волна, ширина зоны химической реакции, скорость детонации, плотность ВВ, время протекания химической реакции, детонационные характеристики, порэмит 1А, промышленное эмульсионное взрывчатое вещество (ПЭВВ).
Как процитировать:

Меньшиков П. В., Жариков С. Н., Кутуев В. А. Определение ширины зоны химической реакции промышленного эмульсионного взрывчатого вещества порэмит 1А на основе принципа неопределенности в квантовой механике // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5—2. — С. 121—134. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_52_0_121.

Благодарности:

Исследования выполнены в рамках Государственного задания №075— 00581—19—00, темы № 0405—2019—0005 (2019—2021 гг.). Авторы выражают особую благодарность руководству и работникам ПАО «Ураласбест» за поддержку и содействие в проведении исследований.

Номер: 5
Год: 2021
Номера страниц: 121-134
ISBN: 0236-1493
UDK: 534.222.2 + 622.235.213
DOI: 10.25018/0236_1493_2021_52_0_121
Дата поступления: 21.12.2020
Дата получения рецензии: 02.04.2021
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.04.2021
Информация об авторах:

Меньшиков Павел Владимирович1 — научный сотрудник, e-mail: menshikovpv@mail.ru;
Жариков Сергей Николаевич1 — канд. техн. наук, зав. лабораторией, ведущий научный сотрудник, e-mail: 333vista@mail.ru;
Кутуев Вячеслав Александрович1 — научный сотрудник, e-mail: slavik1988@mail.ru;
1 Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН), Екатеринбург, Россия.

 

Контактное лицо:
Список литературы:

1. Юханссон А. К., Персон  П.  Детонация  взрывчатых  веществ  /  Под  ред. В. К. Бобылева ; пер. с англ. — М.: Мир, 1973. — 352 с.

2. Зельдович Я. Б. К теории распространения детонации в газообразных системах // Журнал экспериментальной и теоретической физики. ‒ 1940. ‒ Т. 10. — № 5. — С. 542—568.

3. Neumann J. Theory of detonation waves // Office of Scientific Research and Development Rept. 1942. No 549.

4. Doring W., Burkhard G. Contribution to the theory of detonation // Tech. Rept. Wright-Patterson Air Force Base, Dayton, 1949.

5. Бондаренко И. Ф., Жариков С. Н., Зырянов И. В., Шеменев В. Г. Буровзрывные работы на кимберлитовых карьерах Якутии. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2017. — 172 с.

6. Орленко Л. П. Физика взрыва и удара: учебное пособие для вузов. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. — 304 с.

7. Горинов С. А. Инициирование и детонация эмульсионных взрывчатых веществ. – Йошкар-Ола: ООО ИПФ «Стринг», 2020. − 214 с.

8. Белин В. А., Кутузов Б. Н., Ганопольский М. И. и др. Технология и безопасность взрывных работ. — М.: Издательство «Горное дело», 2016. − 424 с.

9. Белин В. А. Исследования качества взрывных работ при использовании эмульсионных взрывчатых веществ // Взрывное дело. − 2020. − №127/84. − С. 37—64.

10. Лин Э. Э. Определение ширины детонационной зоны на основе принципа неопределенности // Письма в журнал технической физики. — 2011. — Т.37. — № 10. — С. 9—12.

11. Lin E. E. Detonation zone width determination based on uncertainty principle // Technical Physics Letters. 2011, Т. 37, No 5, pp. 449—450. doi.org/10.1134/ S1063785011050257

12. Меньшиков П. В., Шеменев В. Г., Синицын В. А. О возможности определения ширины зоны химической реакции на примере эмульсионного взрывчатого вещества «Фортис» // Проблемы недропользования. — 2015. — № 4. — С. 77—83. DOI: 10.18454/2313—1586.2015.04.077

13. Лавров В. В. О возможности определения размеров зоны детонационной волны косвенными методами // Институт проблем химической физики РАН. — Черноголовка, 2013. — URL: http: // conf.nsc.ru/explosion/ru/scientific_program (дата обращения: 01.09.2020).

14. Сильверстов В. В., Караханов С. М. Влияние плотности эмульсионного ВВ на ширину зоны реакции // Взрывное дело. — 2006. — № 96/53. — С. 189—199.

15. Эмульсионное промышленное взрывчатое вещество «Порэмит-1А». Технические условия ТУ 84—08628424—671—96. — Дзержинск: ФГУП ГосНИИ «Кристалл», 1996. — 19 с.

16. Кутуев В. А. О взаимосвязи между скоростью детонации и временем газификации на примере промышленного эмульсионного взрывчатого вещества порэмит 1А // Проблемы недропользования. — 2017. — № 2. — С. 106—111. DOI: 10.18454/2313— 1586.2017.02.106

17. Матухно Н. С.,  Флягин  А.  С.,  Шеменев  В.  Г.,  Русских  А.  П.,  Леонтьева И. А. Особенности применения волокон хризотил-асбеста в качестве сенсибилизатора при производстве эмульсионного взрывчатого вещества // Вестник Технологического университета. — 2016. — Т. 19. — № 13. — С. 71—76.

18. Žganec S., Bohanek V., Dobrilović M. Influence of a primer on the velocity of detonation of anfo and heavy anfo blends // Central European Journal of Energetic Materials. 2016, Vol. 13, No 3, pp. 694—704. doi.org/10.22211/cejem/65017

19. Mishra, Arvind& Rout, M & Singh, Deepanshu& Jana, S. Influence of Density of Emulsion Explosives on its Velocity of Detonation and Fragmentation of Blasted Muckpile // Current Science (India). 2017, Vol. 112, No 3, pp. 602—608. doi.org/10.18520/cs/v112/ i03/602—608

20. Yang S., Zhang X., Peng W., Shu J., Qin S., Zhong B. Impact Initiation Characteristics of TATB Based Insensitive Explosives Mixed with HMX by Electromagnetic Velocity Gauges // Gaoya Wuli Xuebao. 2020, Vol. 34, No 3, pp. 033403. doi.org/10.11858/ gywlxb.20190852

21. Pooley J., Price E., Ferguson J., Ibsen M. Detonation Velocity Measurements Using Rare-Earth Doped Fibres, 2019, Sensors, 19. 1697. doi.org/10.3390/s19071697

22. Методика измерений скорости детонации взрывчатых веществ реостатным методом с использованием измерителя скорости детонации VODMate («Instantel», Канада): стандарт организации: СТО 01.01.004 — 2011 / ИГД УрО РАН. — Екатеринбург, 2011 — 17 с.

23. Методика измерений скорости детонации взрывчатых веществ реостатным методом, интервалов замедления между взрывами скважинных зарядов, ускорения сейсмических колебаний и давления на фронте ударной воздушной волны с использованием измерителя скорости детонации DATATRAP II DATA/VOD RECORDER: стандарт организации: СТО 01.01.001—2019 / ИГД УрО РАН. — Екатеринбург, 2019 — 28 с.

24. Харитон Ю. Б. Сборник научных  статей.  —  Саров:  ВНИИЭФ,  2003.  — 451 с.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.