ویژگی های مواد منفجره

نکات اولیه برای اشنایی مواد منفجره 

1. تفاوت خواص و ویژگی های مواد منفجره
2. هر ماده منفجره برای هدف خاصی به کار برده می شود
3. انتخاب  مواد منفجره بر اساس ویژگی های آن صورت می گیرد  

ویژگی های کلی مواد منفجره

حساسیت ماده منفجره	پایداری ماده منفجره
سرعت انفجار ماده منفجره	خاصیت آتش پذیزی ماده منفجره
قدرت ماده منفجره	فراریت ماده منفجره
چگالی ماده منفجره	شیمی ماده منفجره
مقاومت در برابر آب ماده منفجره	سمیت ماده منفجره

حساسیت

1. حساسیت نسبت به اصطکاک:
   افزایش اصطکاک بین دو جسم سبب بالا رفتن درجه حرارت بین آن دو جسم شدهو در نهایت منجر به انفجار خواهد شد  حساسیت به حرارت:   بالا رفتن درجه حرارت در مواد منفجره  سبب افزایش تولید گاز اشتعال و انفجار خواهد شد
2.  حساسیت به ضربه:
   بدین معناست که بر خورد و ضربه ماده منفجره باعث فشرده شدنآدیاباتیک گاز موجود در ماده منفجره می باشد که این امر سبب افزایش حرارت و در نتیجه انفجار ماده منفجره خواهد شد   
3. حساست به چاشنی:
   :یکی از ملاکهای انتخاب چاشنی مناسب  حساس بودن آن است که بسته به ابعاد ذرات ماده منفجره ،وزن مخصوص ماده منفجر،هشرایط فیزیکی ماده منفجره، مشخصات چاشنی
4. حساسیت به موج انفجار :
   انفجار یک ماده منفجره موج انفجاری را در فضای توسعه می‌دهد و به تدریج مستهلک می شودموج شوک ایجاد شده قبل از مستهلک شدن می تواند باعث انفجار ماده منفجره در نزدیک خود شود نحوه قرار گرفتن مواد منفجره در کنار یکدیگر بر انتقال انفجار اثر دارد به عنوان مثال دو ماده منفجره به صورت موازی کنار یکدیگر قرار بگیرند به دلیلهم پوشانی کردن هنگام انفجار و ماده منفجره تداخل امواج بسیار بیشتری نسبت به زمانی که به صورت سری پشت سر هم دیگر قرار گرفته اند منتقل می کندانتقال انفجار در فضای باز یعنی روی سطح کمتر از فضای بسته های درون چال است
5. حساسیت به جرقه :
   مواد منفجره تا اندازه به جرقه حساس و این ممکن است ناشی از تخلیه بار الکتریکی و جرقه ناشی از فولاد و سوختن چوب باشد  منفجره حساس به جرقه: فلومینات جیوه ،بی کربنات آلومینیوم،باروت،ازتور سرب،تتریل .مواد منفجره غیر حساس به جرقه: ترکیب B،ترکیب C3،پتن (PETN):پنتا اریتریتول تترا نیترات ،(TNT):تری نیترو تولوئن،(RDX):هگزوژن ترکیب الی

سرعت انفجار

سرعت سوختن ماده منفجره اصطلاح سرعت حرکت موج انفجار در طول ماده منفجره  به دو صورت خواهد بودقطر چال

1. سرعت سوختن بیش از سرعت صوت (تندسوز) 
2. سرعت سوختن کمتر از سرعت صوت (کندسوز)

 موادتندسوز(DETONATION):انفو/TNT

مواد کندسو (DEFLAGRATION): باروت

نحوه اندازه گیری سرعت انفجار

آزمایش دوتریچ (DAUTRICHE)

در یک محفظه استوانه ای مقدار زیادی مواد منفجره ریخته و دهانه ورودی آن را  بوستر قرار می دهیم در طول استوانه دو برش زده و چاشنی قرار میدهیم چاشنی(A) و(B )را قرار می دهیم و دو عدد چاشنی درون استوانه را با استفاده از فیلتیه اطمینان  و یک صفحه سربی به هم متصل می کنیم دونقطه  روی صفحه سربی در نظر میگیریم . نقطه اول(M) وسط بی چاشنی(A) و(N) نقطه ی آخر دقیقا جایی که چاشنی(B )قرار دارد فیتیله انفجاری قرارداده  .

چاشنی بوستر عمل کرده و شوک انفجار ناشی از آن ماده منفجره اصلی منفجره کرده وانداره فاصله طی شده بین دو چاشنی(A)و (B ) در سرعت دو فیتیله انفجاری روی صفخه سربی تقسیم بردو برابر فاصله بین همان دو فیتیله انفجاری روی صفحه سربی به ما سرعت انجفار را میدهد

آزمایش کرونوگراف :

که به سادگی قابل انجام هست یک سیلندر پر از ماده منفجره و یک ماده منفجره تندسوز در ابتذای ان است سپس دو چاشنی  که متصل به یک کرنوگراف هستند .هنگامه انفجار کرنوگراف و زمان انفجار محاسبه و با داشتن فاصله دو چاشنی  می‌توان این ترتیب سرعت این انفجار به دست آورد

پارامترهای موثر بر سرعت انفجار

1. وزن مخصوص ماده منفجره
   رابطه مستقیم با سرعت انفجار
2. ابعاد ذرات ماده منفجره
   رابطه عکس با سرعت انفجار دارد
3. قدرت چاشنی
   رابطه مستقیم دارد استفاده از چاشنی های ضعیف  باعث کاهش سرعت انفجار، انفجار ناقص و سوختن مواد منفجره شده است
4. قطرچال
   قطر چال خرج گذاری شده رابطه مستقیم با سرعت انفجار دارد .

 قطر بحرانی: حدالقل اندازه قطر چال انجفاری که باید حفرشود تا ماده منفجره بتواند درفرایند انفجار خود ا شروع کند

 قدرت ماده منفجره :

1. حجم گاز تولید شده
2. حرارت ایجاد شده  

منفجره به دو صورت وزنی(WEIGHT) و قدرت حجمی(BULK)  بیان می شود و معمولاً قدرت ماده منفجره را به نسبت تی انمواد منفجره معمولاً چگالی بین هشت دهم تا یک و شش دهم گرم بر سانتی متر مکعب را دارد تی می سنجد

آزمایش هاون سربی :

آزمایش خمپاره پلاستیکی:

  چگالی ماده منفجره:

مواد منفجره معمولاً چگالی بین .8تا 1.6 گرم بر سانتی متر مکعب را داردپس در نتیجه هرچه مقاومت سنگ بیشتر بیشتر ماده منفجره مورد نیاز است پس استفاده از خرج با چگالی بالاتری ما نیاز داریم.

همواره بین چگالی خرج گذاری و چگالی چال اختلاف وجود دارد  نزاجا چگالی چال همواره بزرگتر از چگالی ه مواد منفجره ماست  قسمت اضافی آن به وسیله هوا پر شده بالای خرج گذاری قسمت فوقانی فرج گذاری هم گل گذاری (STEMMING) می شود جهت عدم خروج انرژی حاصل انفچار

مقاومت در برابر آب:

همواره مقداری رطوبت در سنگ و خاک و هوا موجود می باشد

اکثر معادن در ایران عملیات انفجار خود رابالاجباردرشرایط و محیط مرطوب انجام میدهندکه ب اثرات نامطلوبی به بار می آورد

1. تغییر در پایداری حساسیت و حتی سرعت انفجار
2. بی اثر شدن و تجزیه مواد منفجره  
3. پایین آمدن درجه حرارتی و کاهش راندمان

اقدامات لازم هنگام مواجهه با چالش‌های آبدار

1. استفاده از مواد منفجره با پوشش پلاستیکی
2. استفاده از مواد منفجره ژلاتینی و امولسیون ها

 طبقه بندی مواد منفجره از لحاظ مقاومت در مقابل آب

1. عالی: تحت هر شرایط خاص خود را از زمان خرج گذاری تا زمان انفجار می کند  
2.  خوب: نسبت به آب مقاومت مطلوبی داشته ولی زمان کمتری نسبت به مواد با درجه عالی خواص خود را حفظ میکند  
3. نسبتاً خوب: برای آتشباری های سریع در محیط های مرطوب و نمناک مناسب هستند
4. بد: تنها کاربرد این مواد فقط و فقط در محیط های خشک هستند

  پایداری:

منظور از پایداری قدرت تحمل شرایط محیط انبار شده برای مدت معین و و دمای معین است،به عنوان مثال نیتروگلیسیرین در دمای ۸۰ درجه به مدت ۲۰ دقیقه قابلیت پایداری دارد  

عوامل موثر بر پایداری مواد منفجره

1. ساختار شیمیایی ماده منفجره
2. درجه حرارت محیط مخصوصاً انبارداری
3. نور خورشید
4.  رطوبت کلی 

آتش گیری

مواد منفجره مواد سوختی هستند که باید یک سری نکات را در رابطه با استفاده از آن رعایت می کنیم

1. دوری از استعمال دخانیات در مجاورت ماده منفجره
2. در شرایط رعد و برق اجتناب از هرگونه عملیات انفجار

 سمیت  

سمیت  در مواد منفجره به دو بخش

1. وضعیت پیش از انفجار که  تماس  با نیتروگیلسرین و مسمومیت از طریق پوست  ایجاد می شود
2.  سمیت پس از انفجار که ناشی از تنفس گازهای سمی حاصل از انفجار (So2،Co،Sh،)می باشد

اقدامات لازم جهت کنترل انتشار گازهای سمی حاصل از انفجار

1. اکسیژن بالانس ماده منفجره را به تعادل برسانیم
2. محل های گود خود را پاکسازی کنیم  
3. چال‌ها را کاملا مسدود کنیم
4.  فشنگ ها و چاشنی ها کاملاً با یکدیگر در ارتباط باشند 
5.  قطر بحرانی رعایت شود
6. در محیط های زیرزمینی حد امکان پاکسازی محیط فاقد تهویه انجام شود  

فراریت 

رعایت چند نکته راجع به  فراریت مواد منفجره

1. حد امکان استفاده از ترکیبات فرار در مواد منفجره را کاهش دهیم
2. گاز های ایجاد شده باعث تجزیه مواد منفجره خواهد شد
3. فراریت گازی باعث مشکل در نگهداری و حمل و نقل ماده منفجره خواهد شد

 رابطه بین ویژگی های مواد منفجره

اصولاً ویژگی های مواد منفجره را نسبت به دو عامل یعنی چگالی و ابعاد دانه ها می سنجند

ویژگی های مد نظر ما حساسیت ، سرعت انفجار  و قطر بحرانی  است

چگالی ماده منفجره:

1. چگالی ماده منفجره با قطر بحرانی چال: رابطه مستقیم
2. چگالی ماده منفجره نسبت به  حساسیت ماده منفجره :شیب ملایم نزولی خواهد بود
3.  چگالی ماده منفجره نسبت به سرعت انفجار : رابطه مستقیم

ابعاد دانه بندی:

1. ابعاد دانه های ماده منفجره نسبت به قطربحرانی چال:رابطه مستقیم 
2.  ابعاد دانه های ماده منفجره نسبت به سرعت انفجار: رابطه عکس
3.  ابعاد دانه های ماده منفجره   نسبت به حساسیت: شیب ملایم  نزولی خواهد بود

شیمی مواد منفجره

ترکیب شیمیایی مواد منفجره به چند دسته تقسیم می شوند

1. ترکیبات معدنی  (نیمه ارگانیک)
2. ترکیب آلی(ارگانیک)
3. مواد سوختنی اکسیدکننده(مواد اضافی)

نام برخی ترکیات شیمیایی موجود در  ماده منفجره

آمونیوم:NH4	نیترو:NO2	ازتور:N3	متیلن(سوخت اضافی):CH6
آمینو:NH2	نیتروزو:NO	هیدروکسیل:OH	بنزن:C6H6
نیترات:NO3	دیازو:N2	فولمنیک:ONC	میلینیت:C6H2(NO2):

درمواد منفجره غالباً از نیتروژن به عنوان پایه ثابت ترکیبات یاد می شود، فرایند انفجار یک فرایند گرمازاناشی از انفجار ماده منفجره  که با تصاعد گرما حرارت در کسری از ثانیه حجم عظیمی گاز منتشر می‌شود که  انرژی زیادی ازاد می‌کند

پس اگر در بالانس ترکیبات اصلی انفجاری سهل انگاری کنیم انفجار ناقص خواهد یا به عبارتی راندمان انفجاری ما کاهش می‌یابد و انرژی کامل مدنظر ما از انجفار حاصل نمی‌شود

نیتروژن

گاز نیتروژن در هوا به صورت حنثی و با درصد ۷۸ موجود است

و جز گازهای پایدار محسوب می شود و سخت واکنش می دهد ولی در صورت انجام واکنش دیگر گاز نیتروژن ما پایدار  نیست و ناپایدار خواهد بود  (به عنوان مثالNO،سایر ترکیبات مشابه)

اکسیژن

بسیار ناپایدار بوده و سریع واکنش داده ترکیبات ناپایدار اکسیژن (کلرو،کلرات،نیترو ،نیترات،کربن مونوکسید،…) 

در مواد منفجره یک نکته بسیار حائز اهمیت است و آن هم بالانس اکسیژن موجود بدین معنا که اکسیژنی که داخل فرمول هست کفاف اکسیژن محصولات حاصل از انفجار را بدهد اگر این ترازو درست نباشد چند حالت پیش می آید

1. اکسیژن بالانس منفی
    سوختن ناقص  محصولات و کمبود اکسیژن در این شرایط ،انژی آزاد شده در هر گرم ماده منفجره کاهش می یابد و مطلوب ما نیست  محصولات تزار منفی انفجار (کربن،گاز هیدروژن،کربن مونوکسید)
2.  اکسیژن بالانس خنثی:
   بهترین شرایط  از لحاظ فرایند همین خنثی بودن است  و بالانس تراز اکسیژن  در این شرایط برقرار است که موجب انرژی حداکثری انفجارمیشود محصولات تراز خنثی انفجار (کربن دی اکسید،اب،گاز نیتروژن، نمک ها،ترکیبات سولفاته) 
3. اکسیژن بالانس مثبت:
   در این شرایط هم  به دلیل ازدیاد اکسیژن  از راندمان کاری ما کاهش پیدا میکند  محصولات تراز مثبت انفجار(گاز اکسیژن، نیتروزو(NO)

آنفو: آمونیوم نیترات + سوخت مایع گازویئل (راندمان بالا و درجه حرارت بالا)

به عنوان پرکاربردترین ماده منفجره مورد استفاده در معادن ایران یاد می‌شود

انرژی آزاد شده در انفجار آنفو 

1. اکسیژن بالانس منفی :820 کالری بر گرم
2. اکسیژن بالانس مثبت:610 کالری بر گرم
3. اکسیژن بالانس خنثی:900 کالری بر گرم  

مثال اضافی:

دی نیتروگلیکلC2H4(NO3)2:بالانس خنثی

ملینیت C6H2(NO2): بالانس منفی ناقص

نیتروگلیسیرین C3H5(NO3)3: بالانس

مکانیسم انفجار

فرایند انفجار فرایندی است کاملاً شیمیایی که باآزاد شدن گرما حرارت همراه  است

از قبل می دانیم که  مواد منفجره به دو دسته کند سوز تند سوز تقسیم می‌شوند 

تفاوت این دو نوع سوختن در زمان و  و سرعت سوختن آن است

مواد کند سوز  با یک شیب ملایم شروع به سوختن می کند از حدی تجاوز نمی کند

سرعت واکنش در ایندا برای هردو مواد کندسوز و تند سور صفر است ولی در میلی یامیکروثانیه این تقاوت رخ میدهد

(ماده منفجره تندسوز سرعت حدالقل سرعت مورد نیاز 4هزارمتر برثانیه)

در انفجار تخریب صورت میگیرد ولی در کندسوز فقط سوختن اتفاق می‌افتد

موادتند سوز در درجه اول شبیه مواد کند سوز می سوزند ولی در کسری از ثانیه به حد نهایی خود رسیده و همین امر سبب انفجار خواهد شد و سپس به تعادل باز میگزدد

انرژی حاصل از انفجار به دو صورت:

1. فشار ضربه و موج ضربه  (Detonation pressure)
   موج ضربه در ستون ماده منفجره مستقیم منفجر شده و بسته محیط انفجارو جنس سنگ  سرعت مختلف خواهد داشت  این بسته از محل انفجار مستهلک شده و در آخر میرا می شود، فشار انفجار و موج ضربه به دلیل خاصیت موجی و شوکی بودن آن عدم خردایش را در پی دارد و موجب ترک های اطراف سنگ میشودبه عبارت دیگر این شوک کمک کننده انفجار اصلی است، سرعت انتشار وسرعت انفجار یکسان است. مقدار فشار موج ضربه تابع سرعت انفجار و اجزای تشکیل دهنده آن است و و به صورت حدودی بین ۵ تا ۱۵ درصد فشار انفجار را تشکیل میدهد این مقدار در نزدیکی ۴ به ۹ درصد می رسد اما به دلیل فاصله ای که بین چاله و ماده منفجره درون  چال  ایجاد می شود  حدود ۶۵% از انرژی موج می رود پس بدین طریق می توان گفت انرژی موج ضربه حدود ۳ تا ۵ درصد از انرژی کل را در بر میگیرد
2. انرژی ناشی از انبساط گازها( فشارچال)
   این انرژی به صورت انبساط گازی رخ می دهد و عموما محصولات گازی به شکل توده ای و پر فشار و با حرارت زیاد به دیواره چال برخورد کرده و پس از ورود به ترکها و درزه های ایجاد شده ناشی از فشار انفجار باعث جابجایی و کنده شدن سنگ می‌شود.مقدار فشار چال تابع درجه حرارت و حجم گاز ایجاد شده است.