Технология и безопасность взрывных работ

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ
№ 3363
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ 
 
Кафедра физических процессов горного производства 
и геоконтроля
В.А. Белин
М.Г. Горбонос
Р.Л. Коротков
ТЕХНОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ 
ВЗРЫВНЫХ РАБОТ
Учебное пособие
Утверждено Методическим советом НИТУ МИСиС
Москва 2019

УДК 622.233:622.235 
 
Б43
Р е ц е н з е н т 
д-р техн. наук К.С. Коликов
Белин В.А.
Б43  
Технология и безопасность взрывных работ : учеб. пособие / 
В.А. Белин, М.Г. Горбонос, Р.Л. Коротков. – М. : Изд. Дом НИТУ 
«МИСиС», 2019. – 74 с.
ISBN 978-5-907061-08-8
Содержит сведения, необходимые для выполнения письменных работ для 
студентов заочной и дистанционной форм обучения по дисциплине «Технология и безопасность взрывных работ».
Для каждой письменной работы приведены необходимые теоретические 
и справочные материалы, методика выполнения самостоятельных работ, порядок оформления и варианты заданий.
Предназначено для студентов по специальности подготовки 21.05.04 «Горное дело», дипломникам при подготовки специальных частей выпускных квалификационных работ (ВКР).
УДК 622.233:622.235
В.А. Белин
М.Г. Горбонос
Р.Л. Коротков, 2019
ISBN 978-5-907061-08-8
НИТУ «МИСиС», 2019

ОГ
ЛАВЛЕНИЕ
Предисловие...............................................................................................4
1. Самостоятельная работа 1. Расчет кислородного баланса 
и кислородного коэффициента, теплоты взрыва и объема 
газообразных продуктов взрыва (ПВ) взрывчатого вещества (ВВ)......5
1.1. Методические указания по выполнению письменной работы .
... 5
1.2. Пример расчета термодинамических характеристик 
трехкомпонентного ВВ.
.......................................................................... 16
1.3. Варианты задания............................................................................ 18
2. Самостоятельная работа 2. Расчет параметров скважинных  
зарядов при взрывании на карьерах.......................................................20
2.1. Методические указания по выполнению письменной  
работы.
...................................................................................................... 20
2.2. Последовательность расчета и требования к оформлению 
письменной работы .
............................................................................... 47
2.3. Варианты задания для расчета параметров буровзрывных  
работ (БВР).
.............................................................................................. 57
3. Самостоятельная работа 3. Расчет параметров БВР  
при проведении подготовительных выработок  
и составление паспорта БВР...................................................................58
3.1. Методические указания по выполнению письменной  
работы .
..................................................................................................... 58
3.2. Пример расчёта параметров БВР при проведении  
подземных выработок.
............................................................................ 66
3.3. Варианты задания............................................................................ 71
Библиографический список....................................................................72
3

ПРЕДИСЛОВИЕ
Целью освоения дисциплины «Технология и безопасность взрывных работ» является подготовка будущих специалистов (горных инженеров) в области техники, технологии, организации и безопасности 
взрывных работ, позволяющая после завершения обучения овладеть 
комплексом компетенций, предусмотренных в сфере производственно-технологической, 
организационно-управленческой, 
научно-исследовательской и проектной деятельности, и получение права технического руководства взрывными работами при добыче твердых 
полезных ископаемых и строительстве подземных объектов в различных горно-геологических условиях.
При изучении дисциплины предусматривается выполнение двух 
письменных самостоятельных работ.
Самостоятельная работа 1. «Расчет кислородного баланса, теплоты взрыва и объема газообразных продуктов взрыва (ПВ) взрывчатого 
вещества (ВВ). 
Для специальностей «Горное дело»:
–
– «Открытые горные работы». 
–
– «Маркшейдерское дело». 
–
– «Горнопромышленная экология». 
–
– «Горные машины и оборудование».
–
– «Электрификация и автоматизация горного производства».
Самостоятельная работа 2. «Расчет параметров скважинных зарядов при взрывании на карьерах»
Для специальностей «Горное дело»:
–
– «Подземная разработка пластовых месторождений».
–
– «Подземная разработка рудных месторождений».
–
– «Шахтное и подземное строительство». 
–
– «Технологическая безопасность и горноспасательное дело».
Самостоятельная работа 3. «Расчет параметров БВР при проведении подземных выработок и составление Паспорта БВР».
4

1. Самостоятельная работа 1
РАСЧЕТ КИСЛОРОДНОГО БАЛАНСА 
И КИСЛОРОДНОГО КОЭФФИЦИЕНТА, 
ТЕПЛОТЫ ВЗРЫВА И ОБЪЕМА 
ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА (ПВ) 
ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА (ВВ)
1.1. Методические указания по выполнению 
письменной работы 
Кислородный баланс ВВ (Кб) и кислородный коэффициент (αк) характеризуют наличие избытка или недостатка кислорода в составе ВВ 
по сравнению с количеством, необходимым для полного окисления 
горючих элементов [1].
Под полным окислением понимается окисление водорода в воду 
(H2O), углерода в углекислый газ (CO2), алюминия в Al2O3.
Реакции полного окисления основных горючих элементов ВВ выглядят следующим образом: 
C + 2O = CO2 + 396 кДж/моль,
2Al +3О = Al2О3 + 1666 кДж/моль;
для жидкого агрегатного состояния воды
2H + O = H2O + 283 кДж/моль,
для парообразного состояния воды
2H + O = H2O + 241 кДж/моль.
Индивидуальные ВВ типа химических соединений. ВВ, состоящие 
из углерода, водорода, азота и кислорода, можно представить в виде 
так называемой условной (брутто) формулы вида СaНbNcOd, тогда 
кислородный баланс можно определить по формуле
[
(2
0,5 )] 16 100
б
ВВ
K
d
a
b
M
−
+
⋅
=
⋅
%. 
(1.1)
 
Кб 
где a, b, c, d – количество грамм-атомов углерода, водорода, азота и 
кислорода в составе ВВ (в брутто-формуле) соответственно;
	
MВВ - молекулярная масса, г-моль.
5

Кислородный коэффициент определяется по формуле
 
2
/ 2
к
d
a
b
α =
+
. 
(1.2)
Пример. 
Определить 
Кб 
для 
тринитротолуола 
(тротила) 
С7Н5(NO2)3, молекулярная масса которого Мвв = 227 г-моль.
Приводя химическую формулу к виду «условной» - С7Н5N3O6, 
определяем кислородный баланс 
Кб 
[6
(2 7
0,5 5)] 16 100 %
74 %
227
б
K
⋅
+
⋅
⋅
=
= −
−
⋅
.
Определяем кислородный баланс аммиачной селитры NH4NO3, 
молекулярная масса которой М = 80 г-моль:
Кб 
[3
(2 0
0,5 4)] 16 100 %
20 %
80
б
K
⋅
+
⋅
⋅
=
= +
−
⋅
.
Как видно из расчета, аммиачная селитра содержит избыток кислорода Кб > 0, вследствие чего она используется в большинстве промышленных смесевых ВВ как окислитель.
Для смесевых многокомпонентных ВВ, содержащих также алюминиевую пудру, обычно используется последовательность расчета:
–
– определяется количество г-молей компонент ВВ в 1 кг;
–
– вычисляется количество каждого из элементов, содержащихся в 
1 кг смеси (в г-атомах);
–
– составляется условная брутто-формула ВВ вида Сa Нb Nc Od Ale.
С учетом окисления алюминия в оксид Al2O3, рассчитывается Кб:
Кб 
[
(2
0,5
1,5 )] 16 100 %
1000
б
K
d
a
b
e
+
+
⋅
=
⋅
−
,
2
0,5
1,5
к
d
a
b
e
α =
+
+
.
Пример. Определить Кб и αк для смесевого трехкомпонентного ВВ, 
состоящего из 80 % аммиачной селитры, 15 % тротила и 5 % алюминия.
Рассчитаем элементарный состав 1 кг такого ВВ. Согласно процентному содержанию в 1 кг ВВ содержится 800 г аммиачной сели6

тры, 150 г тротила, 50 г алюминия, откуда получаем состав для 1 кг 
ВВ (левая часть реакции взрывчатого превращения): 
800/80 ⋅ NH4 NO3 + 150/227 ⋅ C7H5(NO2)3 + 50/27 ⋅ Al
или
10,0 ⋅ NH4 NO3 + 0,661 ⋅ C7H5(NO2)3 + 1,852 ⋅ Al.
где М = 80 – молекулярная масса аммиачной селитры, г-моль;
	
М = 227 – молекулярная масса тротила, г-моль;
	
М = 27 – атомная масса алюминия.
Откуда
∑N = 10 ⋅ 2 + 0,661 ⋅ 3 = 21,98;
∑C = 0,661 ⋅ 7 = 4,63;
∑H = 10 ⋅ 4 + 0,661 ⋅ 5 = 43,3;
∑O = 10 ⋅ 3 + 0,661 ⋅ 6 = 33,966;
∑Al = 1,852.
Условная (брутто) формула для рассматриваемого ВВ имеет вид
С4,63H43,3N21,98O33,97Al1,85.
Проверяется суммарная масса элементарной (брутто) формулы, 
которая должна быть равна 1000 ±2 г (1 кг):
4,63 12
43,3
21,98 14
33,97 16
1,85 27
1000,05
ВВ
M
=
⋅
+
+
⋅
+
⋅
+
⋅
=
г 
Кислородный баланс ВВ 
б
K
⋅
+
⋅
+
⋅
⋅
=
⋅
= +
−
%.
[33,96
(2 4,63
0,5 43,3 1,5 1,85)] 16 100%
0,6
1000
Кислородный коэффициент ВВ
33,96
1,009
2 4,62
0,5 43,3 1,5 1,85
к
α =
=
⋅
+
⋅
+
⋅
.
При известных значениях Кб для компонентов ВВ кислородный 
баланс смеси может быть определен по известному процентному соотношению компонентов.
7

Пример. Определить Кб граммонита 30/70, состоящего из 30 % аммиачной селитры, Кб = +20 % и 70 % тротила, Кб = -74 %:
б
K
⋅+
+
⋅−
=
= −
30 ( 20)
70 ( 74)
45,8%,
100
или, выражая содержание компонентов в долях, получаем
Кб 
0,3 ( 20)
0,7 ( 74)
45,8
б
K =
⋅+
+
⋅−
= −
%.
Можно решать обратную задачу. Задаваясь нужным кислородным 
балансом для смесевого ВВ, по известным значениям Кб для компонентов ВВ определяется их процентное соотношение.
Определим процентное соотношение компонентов ВВ с нулевым 
кислородным балансом (Кб = 0), состоящего из аммиачной селитры 
(Кб = +20 %) и тротила (Кб = -74 %).
Принимаем за х процентное содержание тротила в ВВ, тогда аммиачной селитры в составе ВВ будет (100 – х) %, откуда записываем 
следующее уравнение:
Кб 
(100
) ( 20)
( 74)
0
100
б
K
x
x
−
⋅+
+
⋅−
=
=
%
или
2000 – 20х – 74х = 2000 – 94х = 0.
Решая данное уравнение, находим состав ВВ:
х = 21 % - содержание тротила в составе ВВ;
100 - х = 79 % - содержание аммиачной селитры.
Такому составу соответствуют два типа ВВ: порошкообразный аммонит 6ЖВ и гранулированный граммонит 79/21: в числителе - содержание аммиачной селитры, в знаменателе – содержание тротила.
Соотношение компонентов, отвечающих нулевому кислородному 
балансу смеси, называют стехиометрическим.
По величине кислородного баланса, в зависимости от соотношения между a, b и d, все промышленные ВВ принято подразделять на 
три группы.
Первая группа - ВВ с положительным или нулевым Кб, т.е. с количеством кислорода в составе ВВ, достаточным для полного окисления горючих элементов:
d ≥ 2a + b/2, откуда Кб ≥ 0, aк ≥ 1.
8