К простейшим ВВ на основе аммиачной селитры относят смеси гранулированной селитры с жидкими или легкоплавкими нефтепродуктами, которые могут изготовляться непосредственно на горных предприятиях и на специализированных заводах. Простейшими эти ВВ называются по тому, что они не содержат нитросоединений.

Смеси гранулированной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами (дизельным топливом) начали применять на открытых горных разработках в США и Канаде в 1955 г. Их компоненты недефицитны и недороги. Смеси АС-ДТ намного безопаснее в обращении сравнительно с другими ВВ, так как они характеризуются весьма низкой чувствительностью к механическим воздействиям. В отличие от тонкодисперсных диамонов обладают хорошей сыпучестью и мало слеживаются.

Технология приготовления таких смесей чрезвычайно проста. Она сводится к простому механическому перемешиванию твердой и жидкой фаз, для чего пригодны простые по устройству лопастные смесители как в стационарных установках, так и на передвижных зарядно-смесительных агрегатах. Благодаря этим преимуществам смеси АС-ДТ оказалось возможным готовить на месте применения, а также осуществлять их механическое заряжание.

Благодаря низкой стоимости исходных компонентов и малых производственных затрат смеси данного типа имеют низкую стоимость и для горных пород малой и средней крепости являются одними из наиболее экономичных промышленных ВВ.

Смеси АС-ДТ применяют как на открытых, так и на подземных горных разработках, причем в последнем случае заряжание шпуров и скважин производят с помощью пневмозаряжающих устройств и с высокой плотностью благодаря хорошей уплотняемости этих ВВ, содержащих жидкую фазу.

Гранулированные ВВ почти везде за рубежом представлены простейшими двухкомпонентными составами типа АС-ДТ, а в ряде стран также и трехкомпонентными смесями с содержанием в составе алюминия. Простейшие гранулированные взрывчатые смеси в настоящее время - самое распространенное промышленное ВВ, доля потребления их достигает 50 - 60 % общего потребления промышленных ВВ, а в США - 85 %.

Недостатки смесей АС - ДТ:

смеси неводоустойчивы, под воздействием воды при содержании влаги более 5 % они теряют детонационную способность и поэтому их нельзя применять в обводненных забоях;

смеси недостаточно физически стабильны. При больших высотах скважинных зарядов жидкая ваза стекает в нижние слои заряда;

для взрывания (рыхления) крепких и особо крепких пород детонационные параметры этих ВВ (детонационное давление) недостаточно высоки.

Многочисленные попытки придать бинарным смесям АС-ДТ необходимую степень водоустойчивости не увенчались успехом.

Для заряжания скважин небольшой обводненности широко используют комбинированные заряды: нижнюю обводненную часть скважины заполняют водоустойчивыми гранулированными ВВ, например гранулотолом, а верхнюю, сухую часть - игданитами.

Комбинированные заряды позволяют решить и прблему повышения бризантного (дробящего) действия взрыва в нижней, наиболее трудновзрываемой части скважины, с хорошей проработкой подошвы.

Для повышения физической стабильности смесей АС-ДТ во многих странах применяют микропористую гранулированную селитру, изготавливаемую по специальной технологии. Она обладает повышенной впитывающей способностью по отношению к дизельному топливу. Если обычные сельскохозяйственные сорта аммиачной селитры (с гладкой поверхностью) впитывают 5 - 9 % дизельного топлива по массе, то микропористые сорта - до 12 - 16 %.

Физическая стабильность смесей может быть повышена и за счет применения более вязких, чем дизельное топливо, минеральных масел - солярового, индустриального и других, а также припудривания поверхности, смоченной жидкими топливами, и поверхности гранул тонкодисперсными твердыми горючими материалами - алюминиевой пудрой, древесной мукой и т.п. На этом принципе, в частности, основаны рецептуры многих российских простейших гранулированных ВВ, выпускаемых промышленностью.

В связи с тем, что аммиачная селитра при изготовлении простейших ВВ не измельчается (при пневмозаряжении происходит лишь частичное дробление гранул), взрывчатые характеристики ВВ этого типа существенно зависят от размера гранул селитры, их влажности, впитывающей способности, прочности, а также вязкости горючего. Энергетические характеристики смеси определяются ее химическим составом. Теплота взрыва будет наивысшей для смесей стехиометрического состава, отвечающего нулевому кислородному балансу. В случае трехкомпонентных алюмосодержащих ВВ она возрастает с увеличением соотношения между алюминием и жидким горючим.

Впитывающая (удерживающая) способность гранул селитры зависит от их пористости и влажности.

Установлена сильная зависимость впитывающей способности от влажности для непористой селитры марки Б. Впитывающая способность селитры марки Б с влажность около 0,9 % относительно дизельного топлива составляет в зависимости от размера гранул 6,3 - 8,8 %. Влияние влажности на впитывающую способность относительно различных горючих жидкостей еще более сильное.

Гранулы селитры насыщали горючими жидкостями до сохранения сухости их, определяемой на ощупь.

При влажности 0,19 % непористая аммиачная селитра впитывает 13,3 % дизельного топлива, 11,9 % глицерина, 18 % скипидара, 10,2 % поликсилоксановой жидкости и 8 % автола. При влажности селитры 0,26 % гранулы впитывают лишь 1,5 % дизельного топлива, 2 % глицерина или скипидара или поликсилоксановой жидкости, а также 2,5 % автола.

Чем меньше влажность аммиачной селитры, тем больше горючей добавки она впитывает. Увлажненная аммиачная селитра поглощает малое и примерно одинаковое количество горючих жидкостей независимо от их физических и химических свойств, причем это количество колеблется в пределах от 1,5 % до 2 %, в среднем составляя 2 %.

Поэтому для обеспечения нулевого или близкого к нулевому кислородного баланса в состав ВВ вводят дополнительно твердые горючие добавки, такие как древесная мука, уголь, сажа, стеарат кальция, полиакриламид и др.

Твердая горючая добавка должна быть пористой, способной поглотить ту часть жидкого горючего, которая не удерживается гранулами аммиачной селитры. С этой точки зрения лучшими твердыми горючими добавками являются каменный и древесный уголь, хорошо адсорбирующие жидкие компоненты.

При одинаковом химическом составе физические различия смесей обусловливают прежде всего различные значения величин критического dкр и предельного dпр диаметров заряда. Так, смесь дизельного топлива с непористой селитрой имеет dкр = 120 - 160 мм в патронах в бумажной оболочке, а с пористой селитрой - 70 - 100 мм.

При диаметре заряда больше критического, но меньше предельного, т.е. в области неидеального режима детонации, физические характеристики смеси влияют и на параметры детонации.

Известно, что введение в гранулированную аммиачную селитру на стадии кристаллизации некоторых поверхностно-активных веществ (ПАВ) способствует увеличению ее впитывающей способности и, соответственно, скорости детонации игданита при взрывании в стеклянных трубках диаметром 25 мм от 1,74 до 2,45 км / с.

Повышенной впитывающей способностью по отношению к дизельному топливу характеризуется водоустойчивая селитра марки ЖВК, содержащая соли жирных кислот. Игданит на ее основе отличается более стабильными физическими и взрывчатыми свойствами.

В США и Канаде выпускается гранулированная селитра с добавками ПАВ или припудренная пористым диатомитом (3 %).

При достижении предельного диаметра заряда физические особенности смеси (размер гранул, их впитывающая способность и др.) перестают влиять на параметры детонации, которые теперь зависят только от химического состава смеси и плотности заряда.

Величины dпр и dкр для простейших ВВ в сильной степени зависят от физико-механических характеристик оболочки заряда. В прочной и массивной оболочке они резко уменьшаются. Так, dкр для игданита в бумажной оболочке составляет 70 - 160 мм, а в стальной оболочке 18 - 30 мм. В практических условиях максимальная скорость детонации 3,8 - 4 км / с достигается при заряжании простейших ВВ в скважины, выбуренные в скальных породах, диаметром 1500 мм. Минимальная скорость детонации, отвечающая dкр, составляет 1,5 - 1,7 км / с в зависимости от свойств селитры и химического состава смеси.

При пневматическом заряжании скважин простейшими ВВ, содержащими жидкое или низкоплавкое горючее с явно выраженными пластическими свойствами (типа парафина, воска и т.п.), гранулы селитры дробятся, что приводит к более равномерному смешиванию компонентов и уплотнению ВВ в зарядной камере. Благодаря этому параметры детонации становятся более высокими, чем при засыпке вручную.

Давление детонации в точке Жуге для простейших ВВ в неидеальном режиме примерно в 3 раза, а в идеальном режиме в 1,6 раза ниже, чем у аммонита 6ЖВ в соответствующих режимах детонации, а импульс взрыва более растянут. Ширина зоны химической реакции игданита, рассчитанная по формуле Эйринга, в 17 раз больше ширины зоны аммонита 6ЖВ. Это приводит к более мягкому нагружению горных пород при взрывании их простейшими ВВ.

Оптимальное значение плотности простейших гранулированных ВВ составляет около 1,2 г / . Такая плотность при применении существующих моделей пневматических зарядчиков обеспечивается только при расстоянии от зарядной трубки до заряда ВВ не более 0,5 - 0,6 м. Практически же оно изменяется от 0,3 до 1,5 м. Сравнительные результаты испытаний показывают, что при применении насадки имеет место образование по длине заряда видимых кольцевых областей ВВ повышенной плотности (1,15 - 1,25 г / ) в той части заряда, где плотность его меньше 1 г / . Это объясняется трудностью сохранения оптимального расстояния между насадкой и зарядом ВВ при заряжании глубоких скважин.

В целях повышения энергетических характеристик простейших ВВ в их состав вводят алюминиевый порошок или пудру. Введение в состав этих ВВ 4 - 8 % алюминия с адекватным уменьшением содержания жидкого горючего, отвечающим близкому к нулевому кислородному балансу, приводит к повышению теплоты взрыва на 20 - 40 %.

Как ВВ, имеющие близких к нулевому кислородный баланс, игданиты и гранулиты относятся к классу II и могут применяться как на открытых, так и на подземных работах

4. Типовой проект БВР

4.1 Основные требования к взрывным работам