Решаемая проблема. В ходе исследования обосновывается выбор использования эмульсионных и гранулированных взрывчатых веществ с различными детонационными характеристиками для широкого круга горных пород.

Методы исследования. Поведение продуктов детонации может быть описано уравнением состояния вида:

$$P_{d}=\frac{\rho _{vv}\cdot D^{2}}{(n+1)(1-\alpha _{kov}\cdot \rho _{vv})}$$

Показатель политропы определяется, решая уравнение, предложенное Ландау и Станюковичем:

$$D^{2}=[4A\cdot (n+1)+2(n^{2}-1)]\cdot Q+10^{10}\cdot \rho _{vv}^{n-1}\cdot b$$

Поверхностью произвольного разрыва считается такая часть пространства, на которой газодинамические и термодинамические параметры среды изменяются чрезвычайно быстро. Расчет в первоначальный момент времени значений ударных волн, которые возникают в непосредственной близости от поверхности скважины между продуктами детонации и горной породой, следует использовать общие закономерности ударной волны, распространяющейся в продуктах детонации и ударной волны в горной породе, которая граничит с зарядом взрывчатого вещества. Еще одним условием,  которое определяет искомое решение преломления детонационной волны в горную породу, следует отнести равенство давлений и массовых скоростей на поверхности разрыва, которое обеспечивается за счет изменения параметров течения в продуктах детонации.

При преломлении детонационной волны на стенке взрывной полости в горную породу реализуются различные механизмы преломления волн для эмульсионных взрывчатых веществ: 1) значения давлений продуктов детонации могут находится выше ударной адиабаты горной породы; 2) значения давлений продуктов детонации могут ниже ударной адиабаты горной породы.

Детали исследования. Были выбраны следующие взрывчатые вещеста: Нитронит Э-70, Эмульсолит А-20 и ANFO. Нитронит Э-70 представляет собой эмульсионное взрывчатое вещество, предназначенное для ведения взрывных работ на месторождениях ведущих добычу полезного ископаемого открытым способом для горных пород с коэффициентом крепости до 20 по шкале Протодьяконова. Представляют собой механическую смесь эмульсии, пористой гранулированной аммиачной селитры, дизельного топлива и газогенерирующей добавки. Аналогом Нитронита является Эмульсолит А-20, но есть разница в содержании газогенерирующей добавки: для Нитронита добавляют один процент сверх объема эмульсии, а у Эмульсолита один процент от всего объема. Также Эмульсолит является более энергетическим взрывчатым веществом из-за более высокой плотности заряжания и теплоты взрыва по сравнению с Нитронитом. ANFO – является гранулированным взрывчатым веществом и представляет собой стехиометрическую смесь аммиачной селитры и дизельного топлива. Данное взрывчатое вещество является неводоустойчивым, но по сравнению с эмульсионными взрывчатыми веществами более дешевым в изготовлении. Поэтому данное взрывчатое вещество будет всегда использоваться на горном производстве.

Для расчета использовались следующие физико-механические свойства горных пород:

1. Гранит: плотность породы $$\rho _{m}=2600$$  кг/м³, скорость продольной волны $$C_{p}=5000$$ м/с, коэффициент Пуассона v = 0,16.

2. Песчаник: плотность породы  $$\rho _{m}=2200$$ кг/м³, скорость продольной волны  $$C_{p}=2100$$ м/с, коэффициент Пуассона v = 0,16.

3. Алевролит: плотность породы $$\rho _{m}=2200$$ кг/м³, скорость продольной волны $$C_{p}=1400$$ м/с, коэффициент Пуассона v = 0,28.

На рисунке 1 нанесены экспериментальные и расчетные точки. Экспериментальные данные были получены для ряда промышленных взрывчатых веществ в различных горных породах. Наибольшие значения относятся к акустически жестким породам и к высокобризантным взрывчатым веществам.

В результате следует отметить, что коэффициент передачи давления в разные горные породы для одного взрывчатого вещества изменяется и растет с уменьшением акустического импеданса горной породы. При этом коэффициент передачи давления для разных взрывчатых веществ в одной горной породе имеет незначительное различие.

Заключение. Несмотря на различия в детонационных параметрах взрывчатых веществ, на ударную адиабату горной породы может передаться определенная величина детонационного давления. Это связано с перераспределением движения в газообразных продуктов взрыва, поскольку в них возникает волна вторичного сжатия. Можно сделать ряд рекомендаций по выбору взрывчатого вещества по параметру коэффициента передачи давления. Выбор взрывчатого вещества следует определять при сравнении скорости детонации и скорости продольной волны в массиве, поэтому наиболее оптимальным вариантом будет вариант, когда скорость детонации близка к скорости продольной волны. Если при этом необходимо повысить степень дробления горной массы, то следует увеличить плотность заряжания. Для полускальных горных пород, у которых скорость детонации превышает скорость звуковых волн, не следует применять выскобризантные взрывчатые вещества, поскольку коэффициент передачи давления практически не изменяется по сравнению с низкобризантными взрывчатыми веществами, при этом большая часть энергия волны напряжений будет рассеяна на излишнее переизмельчение породы.