Plastické trhaviny

(zpracoval: Kattar)
Zdroj:  Novodobá vrtací a trhací technika


Plastické trhaviny plastifikované nitroglycerinem

Plastické (želatinované) trhaviny obsahují nitroglycerin a nitroglykol zpravidla ve formě trhací želatiny (rosolovité, želatinové hmoty připravené rozpouštěním 7 až 8 % nitrocelulózy v 92 až 93 % nitroglykolu, nitroglycerinu nebo jejich směsi). Trhací želatina je nejen nejvýkonnější průmyslovou trhavinou, ale i standardem pro hodnocení pracovní schopnosti trhavin a nositelkou základní charakteristiky plastických trhavin. 
Plastické trhaviny jsou obvykle na mechanické namáhám i vůči teplotě citlivější než trhaviny sypké. Vyrábějí se tak, že se do připravené želatiny vmíchají a prohnětou další součásti trhaviny, jako jsou ledky, dřevná moučka, nitrolátky a barvivo. Těstovitá hmota je více nebo méně plastická, což kromě jiného závisí i na obsahu želatiny. Trhavina se plní do náložek a balí.


Jako příklad chemického složení plastických trhavin lze uvést např. francouzské druhy: 

Dynamit Gomme A (92 % nitroesterů a 8 % nitrocelulózy),

Dynamit Gomme BAM (60 % nitroesterů, 3 % nitrocelulózy, 6 % dřevné moučky a 31 % ledku amonného), 

Nobelite (60 % dusičnanu sodného, 22 % nitroesterů, 14 % dinitrotoluenu a 4 % dřevné moučky) 

a polo-plastický Dynalite (75 % ledku amonného, 12 % nitroesterů, 6 % hliníku, 5 % dinitrotoluenu a 2 % dřevné moučky).


Nitroglycerin a nitroglykol do značné míry určují vlastnosti želatinovaných trhavin. Tyto trhaviny zapáleny plamenem v malém množství a na volném prostranství shoří; ve větším množství přejde hořeni ve výbuch a v uzavřeném prostoru nastane rovněž po krátkém, hoření výbuch. Je známo mnoho úrazů způsobených zanedbáním této skutečnosti.
Plastické průmyslové trhaviny dovolují (při vhodné technologii nabíjení) dosahovat relativně vysokých hodnot náložové hustoty a tím i objemové koncentrace energie ve vrtu. Tím je dána účelnost jejich použití především pro vrty malých průměrů při rozpojování obtížně rozpojitelných hornin.
Plastické průmyslové trhaviny detonují svou vyšší detonační rychlostí jen při dostatečně velkém počinu; jsou-li přivedeny k detonaci pouze rozbuškou nebo bleskovicí, pak u trhavin starších několik týdnů (tedy prakticky v naprosté většině použití) nastává jen detonace metastabilní a detonační rychlost nepřekročí hodnotu 3 000 m/s. Právě tak jsou hodnoty přenosu detonace u trhavin několik týdnů (a více) po výrobě výrazně nižší. Metastabilní detonaci u běžných (nezcitlivěných) plastických průmyslových trhavin lze zjednodušeně vysvětlit úbytkem vzduchových, bublinek v trhavině. Vzduchové bublinky nebo některé inertní zcitlivující přísady představují v trhavině centra "horkých jader". Úbytek přenosu detonace (a jeho vzrůst po opětovném prohnětení trhavinové masy, tj. vytvoření nových center horkých jader) znázorňuje obrázek.


GRAF  

Jestliže máme u běžných plastických průmyslových trhavin zajistit detonaci vyšší detonační rychlostí (zhruba nad 5 000 m/s), musíme použít počinové nálože z brizantní výbušné sloučeniny nebo z plastické průmyslové trhaviny se stabilizovanou detonační rychlostí.

 

Název trhaviny

Druh a konzistence trhaviny

Výbuchové teplo [kcal/kg]

Měrný objem plynů [1/kg]

Hustota masy trhaviny [g/cm3] 

Detonační rychlost [m/s]

Přenos detonace [cm]

Brizance (Hess) [mm]

Trauzlova zkouška [mm]

Pracovní schopnost bal. mož.  

Objemová koncentrace energie [kcal/1t] 

Doporučené užití v minimálním průměru v [mm]

Použitelnost ve vodě 

Nejobvyklejší balení

Danubal důlní poloplastická 1060 886 1,10 3800 15 13 360 --- 1166 30 + MN 
Perunit 20 důlní plastická 1115 853 1,48 5600 7 16 400 84 1650 28 ++ VN
Perunit 22 důlní plastická 1050 812 1,50 5740 10 16 365 84 1575 28 ++ C, KN, MN
Perunit 28 důlní plastická 1145 862 1,48 6000 14 20 440 90 1694 25 ++ C, KN, MN
Danubit 1 důlní plastická 1050 862 1,45 5000 8 15 --- 87 1542 28 ++ C, KN, MN
Danubit 4 důlní plastická 1230 845 1,47 5500 8 17 --- 89 1808 25 ++ KN, MN
Perunit 44 důlní plastická 1148 801 1,48 6100 20 22 400 88 1669 20 +++ MN
Danubit geofex speciální plastická 1065 783 1,55 6400 15 19 370 80 1650 20 +++ MN
Infernit PN 40 speciální plastická 1070 700 1,50 6200 15 24 310 73 1605 20 +++ C, KN, MN 
Semtex speciální plastická 1085 950 1,47 7600 1 22 350 69 1594 20 +++ MN
Bipolit speciální plastická 595 479 1,55 2500 7 ---- .--- 36 922 23 ++ MN

Vysvětlivky k tabulce:

Ve sloupci "Použitelnost ve vodě", značí: + trhaviny poněkud vodovzdorné, ++ trhavinyny vodovzdorné, +++trhaviny vysoce vodovzdorné.

Ve sloupci "Nejobvyklejší balení" značí: KN- velkoprůměrové nálože v kartónových obalech, VN- velkoprůměrové nálože v obalech plastické hmoty, MN- maloprůměrové nálože, C- cihly z trhavinové masy

 

Plastické trhaviny se stabilizovanou detonační rychlostí

Stálosti vyšší detonační rychlosti plastických trhavin se dosahuje senzibilizující (zcitlivující} přísadou, kterou mohou být buď brizantní výbušná sloučenina (např. pentrit nebo hexogen) v množství nad 15 až 20 %, nebo inertní látky o vysokém bodu tání a velké hustotě (např. síran barnatý) v množství zpravidla 5 až 8 %.
Z plastických trhavin se stabilizovanou detonační rychlostí má velmi dobré charakteristiky Danubit Geofex 2. Vyrábí se v běžných maloprůměrových náložkách i v náložkách pro druhotné rozpojování přiloženou náloží a též ve velkoprůměrových náložích pro počin hromadných odstřelu a pro geologický průzkum.
VCHZ Synthesia v Semtiné vyrábí především Perunit 44 určený hlavně pro trhací práce ve vrtech malých průměrů při rozpojování hornin o vyšších hodnotách akustické impedance a Infernit PN 40, dodávaný zejména pro sekundární rozpojování, popřípadě pro počinové nálože.
 
Tyto trhaviny jsou z našich průmyslových výbušin nejcitlivější na náraz a mechanické namáhám, a proto je nutno zacházet s nimi obzvlášť opatrně. Při správném zacházení jsou tyto trhaviny bezpečné a ve srovnání s běžnými plastickými trhavinami mají i vetší schopnost řádně detonovat pod vyššími sloupci vody.

 

Trhaviny plastifikované vodou

Za zvláštní druh plastických trhavin je nutno pokládat trhaviny plastifikované vodou - TPV, které se v poslední době staly jednou z nejdůležitějších povrchových trhavin pro hromadné odstřely. 

Jejich základní složení - dusičnan amonný + senzibilizátor +  voda ( + pomocné přísady) - je v určitém rozporu s dřívějšími názory o nepřípustnosti většího obsahu vody v amonoledkových trhavinách. K jejich vzniku vedla především snaha připravit co nejlevnější amonoledkovou trhavinu o větší hustotě, než jakou mají sypké amonoledkové trhaviny.

Hlavní původce TPV - M. A. COOK - označil tyto trhaviny jako disperzi nasyceného vodného roztoku dusičnanu amonného s celistvými zrny tohoto okysličovadla a senzibilizační přísadou.
V USA a Kanadě byly směsi TPV pro svou kašovitou konzistenci nazvány ,,slurry explosives"; pro svou větší hustotu (proti směsím DAP) se někdy značí též DBA (,,dense blasting agents"). V SSSR se obvykle značily tyto výbušiny "hydromex". 

Základní složení sovětské trhaviny je: 65 % dusičnanu amonného, 20 % tritolu a 15 % vody (zhruba stejné jako u americké směsi DBA 1).


Jako senzibilizátor se zprvu (od r. 1955} používal především tritol. Později byla tato složka zčásti nebo i úplně nahrazena práškovým kovem (hliník, ferosilicium), popřípadě jinými přísadami. Konzistence dnešních TPV je od tekuté (např. náš Permon extra 18) až po těstovitou. Jednou z nejhustších TPV s velkou pracovní schopností, resp. objemovou koncentrací energie je směs MS 80, vyráběná americkou firmou DoW Chemicals; tato směs obsahuje kromě dusičnanu amonného a vody hliník jako senzibilizátor a guar-gum s boritany jako plastifikátor.

Někteří američtí výrobci dodávají roztok dusičnanu a ostatní složky včetně želatinační přísady oddělené, což umožňuje připravovat výbušinu teprve na místě spotřeby. Hlavní oblasti použití TPV jsou clonové a plošné odstřely, při nichž se TPV nabíjí zpravidla ke dnu vrtu, kde je žádoucí větší objemová koncentrace energie než při ústí vrtu. V USA bylo již vyvinuto a částečně zavedeno nabíjecí zařízení, které mísí směs TPV podle programátoru; ke dnu vrtu se nabíjí směs s větším obsahem senzibilizátoru a s větší pracovní schopností, v částech vrtu, kde je záběr zeslaben, nabíjí se směs s menší pracovní schopností atd.
Senzibilizátorem je tritol; čím je jeho obsah ve směsi větší a čím jemnější je jeho zrnění, tím nižší je kritický průměr TPV, ale tím je i vyšší výrobní cena trhaviny. Permon extra 9 je určen především k nabíjení do spodní Části vrtů clonových a plošných odstřelů. Permon extra 18 je polotekuté až tekuté konzistence (podle teploty), takže se může do ukloněných vrtů (až 70° od svislice) i nalévat. To umožňuje používat této trhaviny i pro havarované (zúžené, částečně ucpané apod.) vrty clonových odstřelů a tak využít i vrtů, které by jiným druhem trhaviny již nebylo možno nabít. 

Tabulka vlastností některých trhavin plastifikovaných vodou.

Název

Permon extra 9

Permon extra 18

 Výbuchové teplo [Kcal/kg] 791 700
Hustota masy trhaviny 1,48 1,35
Objemová koncentrace energie [Kcal/1t] 1 170 910
Přenos detonace [cm] 1 na dotek
Detonační rychlost [m/s] 4 200 3 900
Obsah vody v [%]  9 18
Minimální průměr [mm] 65 80

 


Pracovní schopnost našich TPV nedosahuje hodnot trhavin plastifikovanych vodou, vyráběných za přísady hliníku. Celková spotřeba těchto trhavin u nás tvoří jen zlomek množství používaných v některých západních státech. Jednou z příčin je nepříznivá relace cen trhavin TPV k cenám jiných průmyslových trhavin.
I když se v zahraničí používá místy TPV zvláštních složení i pro málo-průměrové vrty v rudných dolech, lze směsi TPV obecně charakterizovat jako trhaviny povrchové, se značně negativní kyslíkovou bilancí a s velkým obsahem kysličníku uhelnatého ve výbuchových zplodinách.


Plastické trhaviny na bázi brizantních výbušných sloučenin

Zcela zvláštním případem (z hlediska průmyslové aplikace) jsou plastické trhaviny speciální, jejichž převážnou součást tvoří brizantní ("vojenské") výbušné sloučeniny. Tyto trhaviny jsou obdobou ,,plastiků''' používaných pro destrukční účely ve válečné technice, popřípadě jsou s nimi i shodné.
Nejjednodušším případem takových speciálních trhavin jsou směsi 75 až 95 % brizantní výbušné sloučeniny (jako pentritu nebo hexogenu) a 5 až 25 % plastifikátoru (např. kaučuku).

Tyto trhaviny vykazují vysokou brizanci; jejich detonační rychlost je 6500 až téměř i 8 000 m/s, hustota se pohybuje kolem 1,5. Ve srovnání s plastickými průmyslovými trhavinami na bázi nitroesterů jsou chemicky i fyzikálně stabilnější a také ovsem podstatně dražší.

Synthesia Pardubice vyrábí plastickou speciální trhavinu na bázi pentritu, nazývanou Semtex. Dodává se buď jako počinové nálože, nebo ve tvaru táhlé kontinuální nálože, z níž střelmistr odděluje před použitím potřebné množství trhaviny odkrojením. Používá se pro druhotné rozpojování vývrtovou náloží s vodní ucpávkou, popřípadě pro destrukční účely jako nálož vývrtová nebo přiložená.

Tato trhavina je manipulačně dosti výhodná, neboť je velmi necitlivá k mechanickému namáhání, lze ji krájet nožem a nevydává těkavé, fyziologicky nepříznivé výpary (i když její základní součást může být označena za látku jedovatou). Pro silně negativní kyslíkovou bilanci a z ní rezultující složení zplodin ji musíme pokládat za trhavinu povrchovou.
Jako trhavina málo citlivá k nárazu je ve srovnání s běžnými průmyslovými plastickými trhavinami jen málo citlivá k roznětu. Spolehlivou detonaci od rozbušky zajistíme jen při takovém uložení rozbušky, při němž je nejméně celá část dutinky, v níž je uložena sekundární náplň rozbušky, obklopená trhavinou. Při roznětu bleskovicí nestačí vždy jen přiložit bleskovici k roznětu; bleskovici je nutno provléknout trhavinou, nebo těsně a pevně přiložit po délce nejméně 30 cm, anebo těsné přiložit (nejméně po délce 10 cm) dvoubloskovici. 

Vojenská plastická trhavina C-4:


C-4

 


Poloplastické průmyslové trhaviny

Poloplastické trhaviny jsou jakýmsi přechodem mezi trhavinami plastickými a sypkými, a to nejen svou konzistencí, obsahem nitroesterů a vlhkovzdorností, ale i základními výbusinářskými vlastnostmi a výrobními náklady.


U běžných průmyslových trhavin se spotřební lhůta pohybuje zhruba kolem šesti měsíců od dne výroby (podle podmínek skladování). Speciální plastické trhaviny jsou vlhkovzdorné i vodovzdorné a jejich hlavní funkční a manipulační vlastnosti jsou téměř stejné po dobu několika let (u některých druhů i desítek let).
Danubaly jsou relativně vodovzdorné, mají poměrně příznivé hodnoty výbuchového tepla (dík obsahu hliníku) a již se rozsáhle uplatňují.
Poloplastické trhaviny úspěšně nahrazují dražší plastické trhavinv především v horninách středně rozpojitehiých.