مواد منفجره

انواع مواد منفجره از معدودی اجزاء که همگی شناخته شده هستند و ایمنی کار با آنها تایید شده است ساخته می شوند . این مواد انرژی را به صورت ذخیره در خود نگه می دارند و آماده برای اجرای مقاصد نظامی و مهندسی می باشند.

در پی سالهایی که پروژه های معدنی و عمرانی در سراسر جهان به انجام رسیده ثابت شده است که استفاده از مواد منفجره ارزان تر، سریعتر، پرکاربردتر و نیز ایمن ترین راه اجرای طرح های معدنی و عمرانی می باشد. نکته قابل توجه در استفاده از مواد منفجره ایمنی بسیار بالای مواد منفجره می باشد، که این امر موجب گشته است که مهندسان اجرا، استفاده از مواد منفجره را به ماشین آلات ترجیح می دهند.

مقدمه

بخش عمده ای از فعالیت های آبادانی هرکشور در فهرست زیر جا دارد .

- استخراج معادن

- سد سازی

- حفر تونل و ترانشه برای ساختن راه و راه آهن

- حفر کانال و تونل برای انتقال آب

- ایجاد فضاهای زیر زمینی

- بندر سازی و اسکله سازی

- لوله کشی

- راهسازی

- تسطیح کوه و تپه برای کشاورزی و عمران

- توسعه شهر ها و تخریب بناهای قدیمی

در گلیه موارد فوق قسمتی از هزینه را شکستن سنگ تشکیل می دهد. مصالاً در استخراج معادن باید اقدام به ایجاد راه ، تونل ، ویا تونل شیب دار نمود تا به کانسار رسید و سپس ماده معدنی را به قطعات قابل حمل از توده کنسار چدا کرده و به محل مصرف حمل نمود. اجرای این ملیات مستزم شکستن سنگ است. در ساختن راه و راه آهن برای جفر تونل و ترانشه نیز باید اقدام به شکستن سنگ نمود . بررسی سایر موارد ذکر شده نیز نشان میدهد که یکی از نکات مشترک آنها، شکستن سنگ است.

در ایران معادن متعددی در حال بهره برداری هستند . بخش بزرگی از مساحت ایران را سلسله کوههای البرز و زاگرس پوشانده اند . حدود 1500 کیلومتر مرز آبی در جنوب و 500 کیلومتر مرز آبی در شمال کشور وجود دارد . وجود سنگ در برنامه های عمرانی که باید در هر نقطه از ایران اجرا شود محسوس است و در اجرای این برنامه شکستن سنگ امری اجتناب نا پذیر میباشد.

برای شکستن سنگ احتیاج به نیروی است که بر مقاومت سنگ غلبه کرده و آن را بشکند. این نیرو را میتوان از منابع زیر تامین کرد:

الف: نیروی انسانی

ب: ماشین

ج: ماده منفجره

الف – نیروی انسانی :

در قدیم با روشهای زیر اقدام به شکستن سنگ می کرده اند:

1- سنگ را با سوزاندن چوب در روی آن داغ کرده و سپس آب سرد روی آن می پاشیدند.

2- سنگ را در محل های مرتفع برده و به پائین پرت می کرده اند

3- با استفاده از پتک یا ابزار های وزین به سنگ ضربه زده و آنرا می شکستند.

وجه مشترک همه روشهای ذکر تولید بسیار کم و خستگی زیاد است. شاید برای شکستن یک قطعه سنگ در شرایط خاص و نبودن وسیله مناسب بتوان یکی از این روشها را بکار برد ، اما برای تولید زیاد و اجرای کارهای توسعه و عمران در مقیاس کلان به هیچ یک وجه تجویز نمی شوند.

ب – ماشین :

ماشین دارای قدرت به مراتب زیادتر از انسان است اما در همه جا و همه شاریط قابل استفاده نیست . یک بولدزر یا بیل مکانیکی قوی قادر به خرد کردن هر نوع سنگ نبوده و بعلاوه در بسیاری موارد مثل شکستن سنگ در زیر آب ، حفر تونل و ایجاد گذرگاه در سنگ ، کارگاه استخراج معادن و شبیه آنها قابل استفاده نیست . گرچه به سبب پیشرفت تکنولوژی ، ماشین های جدید نظیر ماشین حقر تونل ( T.B.M ) به بازار عرضه شده ، باز هم در بسیاری شرایط نمی توان از این ماشینها استفاده کرد.

ج – ماده منفجره :

ماده منفجره مطمئن ترین ابزار برای شکستن سنگ است زیرا از قدرت لازم برای شکستن سنگ برخوردار است و در همه شرایط از قبیل حقر تونل خرد کردن سنگ در زیر آب ، ایجاد معبر باریک یا عریض در سنگ و نظائر آن قابلیت کاربرد دارد. هنر ماده منفجره این است که انرژی خودر را در زمان بسیار کوتاه ازاد میکند و بهمین دلیل قادر است هر نوع سنگی را بشکند. گرچه ماده منفجره ویراین را به ذهن تداعی می کند اما امروزه به عغنوان ابزار مهندسی معرفی می شود که دارای قابلیت هاز زیر در شکستن سنگ می باشد:

- سریع

- ارزان

- ایمن

- قابل انعطاف برای کار در محل های مختلف زا زیر آب تا قله کوه

مقدار ماده منفجره در هر کشور میتواند شاخصی برای ارزیابی کمیت برنامه های توسعه آن کشور باشد. مصرف سالانه مواد منفجره صنعتی در ایران حدود 30000 تن است از مصرف سالانه مواد منفجره صنعتی در دنیا آمار دقیقی در دست نیست اما با توجه به برخی آمارهای موجد ، مقدار ماده منفجهر که سالانه در دنیا بمصرف کارهای عمرانی و استخراج معادن می رسد حدود 8 میلیون تن برآورد می شود. به تناسب مساحت و در مقام مقایسه با سایر کشورها، مصرف ماده منفجره در ایران کم است. جدول زیر جایگاه ایران در مصرف ماده منفجره را تا حدودی نشان می دهد

عنوان	دنیا	ایران
میانگین مصرف سرانه مواد منفجره در سال به کیلوگرم بر نفر	6/1	53/0
میانگین مصرف کشوری مواد منفجره در سال به کیلوگرم بر هکتار	6/0	19/0

تاریخچه مواد منفجره

شکستن سنگ با استفاده از مواد منفجره از ابتدای قرن هفدهم همزمان با شناسایی باروت شروع شد. در سال 1838نیتروسلولز توسط T.J.Plonze و در سال 1846نیتروگلیسیرین توسط Sobrero Ascanio تکمیل ورساخته شد و آنرا Piroglycerine نامید .در سال 1867 آلفرد نوبل برای سهولت حمل نیتروگلیسیرین آنرا جذب Kieselguhr(دیاتومیت)کرد و جسمی پلاستیکی شامل 75% نیتروگلیسیرین بدست آمد. این ماده می تواند تا سه برابر وزن برابر وزن خود نیتروگلیسیرین جذب کند و محصول آن Guhr Dynamite نامیده شد.دینامیت مشتق از یونانی (dynamis) بمعنی نیرو می باشد . در سال 1875 آلفرد نوبل نوعی دینامیت از ژلاتین انفجاری ساخت که مخلوطی ژلاتینی شکل از 92% نیتروگلیسیرین و 8% نیترو سلولز بود که هنوز هم از مواد منفجره قوی صنعتی است. بدنبال آن در سال 1879 از مخلوط کردن نیترات سدیم و سایر مواد به ژلاتین انفجاری مواد منفجره ضعیفتر بدست آمد . انواع زیادی از مواد منفجره بر این اساس ساخته شده اند . مواد منفجره اکسیژن مایع در 1895 ساخته شد و نیترات آمونیوم بعنوان یک ماده منفجره در سال 1867تولید گردید اما کاربرد مخلوط آن با سوخت مایع بعنوان یک ماده منفجره صنعتی از سال 1955 میلادی متداول شد. در سال 1920 از اختیلاط دینیتروگلیکل به دینامیت ها از یخ زدن آنها جلوگیری شد. در دهنه های 1950 و 1960 مواد منفجره ژله ای و در دهه ، 1960 و 1970 مواد منفجره امولسیون ساخته و به بازار تحویل شد.

طبقه بندی مواد منفجره

انواع مواد منفجره را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد.

مواد منفجره	هسته ای – شیمیائی – مکانیکی
مواد منفجره شیمیائی	کند سوز – تند سوز
مواد کند سوز	مجاز – غیر مجاز
مواد منفجره تند سوز	اولیه – ثانویه

مواد منفجره مکانیکی:

مواد خنثی هستند که تحت تاثیر حرارت خیلی سریع تبخیر شده و فشار لازم را به دیواره ظرف وارد می کند.

مواد منفجره هسته ای :

شمامل پلوتونیم ، اورانیوم235، یا موادی شبیه آ«هاست که از نظر اتمی فعالند. فعل و انفعال اتمی تا سطحی بحراین قابل کنتل است و بعد از این ، انفجار بسیار مخربی روی خواهد داد. مواد هسته ای می توانند تا 1014× 4 کیلوگرم بر متر کار بازاء هر کیلوگرم مواد تولید کنند. در صورتیکه TNT که یک ماده منفجره شیمیائی است می تواند 104× 2/1 کیلوگرم متر کار بازاء هر کیلوگرم تولید نماید.

مواد منفجره شیمیایی

مواد منفجره شیمایی به دو دسته اثلی تند سوز و کند سوز تقسیم می شوند. در مواد منفجره تند سوز سرعت فعل و انفعالات 1500 تا 8000 متر بر ثانیه و فشار ایجاد شده از انفجار 3500 تا 250000 اتمسفر می باشد . مواد تند سوز خود به دو بخش تقسیم یم شوند : تند سوز اولیه که با اندکی تحریک از قبیل جرقه ، شعله و ضربه منفجر می شوند. تندسوز ثانویه که برای انفجار صحیح نیاز به یک موچ انفجار دارند.

در مواد منفجره کند سوز، سرعت انفجار به چند متر بر ثانیه می رسد و فشار وارده تا 3500 اتمسفر ممکن است برسد . این نوع مواد منفجره باری آنکه در معادن گازدار یاگرد زعال دار بکار روند بایند مراحل آزمایشی خاصی را بگذرانند. این نوع مواد اغلب ترکیب نیترات آمونیوم می باشند . مواد منفجره کند سوز ( مانند باروت ) در امور نظارمی به عنوان خرج پرتابی مصرف می شوند.

مواد منفجره تند سوز در جائی مثرف می شوند که فشار زیاد و آزاد شدن سریع انرژی مودر نیاز باشد. این مواد برای معدن کاری و سازیر کارهای مهندسی ، شکل دادن به فلزات و بریدن فلزات ، تخریب بناها و غیره بکار می روند.

انفجار

تجزیه یا سوختن سریع مواد منفجره را که منجر به آزاد شدن بسیار سریع گاز و حرارت زیاد می گردد ، انفجار می نامیم . این واکنش ، فشار بسیار زیاد به محیط اطراف خود وارد می کند و موجب شکستگی و تخریب می گردد.

بطور کلی مواد سوختنی هریک با سرعتی معینی می سوزند. واضح است که در شرایط معمولی نفت سریعتر از چوب و باروت سریعتر از نفت می سوزد . سرعت سوختن باروت در شرایط معمولی و در هوای آزاد 1 سانتی متر بر ثانیه می باشد. چنانچه شرایطی فراهم شود که ماده سوختنی با سرعتی به مراتب بیشتر مثلاً 1500 تا 8500 متر بر ثانیه بسوزد در این صورت پدیده اخیر را انفجار می نامند. میز توان گفت هر ماده سوختنی قابل انفجار است در صورتیکه شرایط مورد لزوم زیر فراهم باشد:

1- اکسیژن به اندازه کافی موجود باشد.

2- امکان ترکیب سریع اکسیژن با ماده سوختنی فراهم باشد.

خاصیت مواد منفجر ه آزاد کردن انرژیشان در مدت زمان کوتاه می باشد، نه به دلیل بالا بودن انرژی آنها، ثابت شده است که انرژی نهفته در نفت بسیار بیشتر از نیترو سلولز (NC) که یک ماده منفجره فوق قوی، صنعتی است ولی قدرت انفجاری این ماده چنان زیاد است که بهیچ وجه به صورت خالص از آن استفاده نمی کنند. برای درک مطلب به این مثال مشهور توجه کنید:

مهلک بودن ضربات یک کارته باز به دلیل قدرت بالای ضربات وی نیست بلکه به دلیل سریع بودن ضربات وی می باشد.

شرایط ایجاد انفجار

برای انجاد یک انفجار اجزایی لازمند که هریک نقش معینی در انفجار دارند. برای درک مطلب به مقایسه یک فشنگ جنگی و چال معدنی توجه کنید:

فشنگ:

- لوله ای فلزی به نام پوکه فشنگ که درون آن مقداری باروت به عنوان خرج اصلی قرار می گیرد.

- باروت ( خرج فشنگ ) که انفجار آن موجب پرتاب گلوله می شود.

- چاشنی که خود یک نوع ماده منفجره است و در اثر تحریک ناشی از سوزن اسلحه منجر شده و موجب انفجار باروت می گردد.

- گلوله در دهانه فشنگ جا داده شده است. گاز ناشی از انفجار باروت فشار بسیار زیادی را اعمال نموده موجب پرتاب گلوله می شود.

چال معدنی:

- چال : که عبارت است از چاله ای با قطری معین ( که قطر آن بنا به تشخیص مهندس می باشد ) محل قرار گیری خرج اصلی می باشد.

- آنفو : پر استفاده ترین ماده منفجره صنعتی است که به عنوان خرج اصلی استفاده می شود.

- چاشنی : که معمولاً از دینامیت استفاده می شود و موجب انفجار خرج اصلی می شود.

- گل گذاری: بستن روی چال معدنی که از عوامل تعیین کننده در عملکرد مناسب چال می باشد و باعث انتقال قدرت گازهای ناشی از انفجار به دیواره های سنگی است.

مواد منفجره معمول در معادن ( مواد منفجره صنعتی ):

برای مطالعی مواد منفجره صنعتی آنها را به دسته های زیر تقسیم می کنیم:

1- مواد منفجره دانه ای ( مانند باروت و نترات آمونیم )

2- مواد منفجره ژله ای

3- دینامیت ها

مواد منفجره پودری:

باروت:

باروت خرج پرتابی است و در کشورهای صنعتی دیگر کاربردی ندارد اما متاسفانه در ایران برای خرد کردن سنگها از آن استفاده می شود.

باروت مخلوط مکانیکی از نیترات سدیم یا پتاسیم ، ذغال و گوگرد است. باروت سیاه قدیمی ترین ماده منفجره است که شناسخته شده و برای اولین بار حدود 2000 سال پیش بکار برده شده است. در سال 700 میلادی به اروپا رسید. تا سال 1313 برای آتشبازی از آن استفاده می شد. در آن سال که توپ در آلمان ساخته شد بعنوان خرج پرتابی مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1613 بوسیله ساکسنی بعنوان ماده منفجره در معادن مصرف شد

آنفو (ANFO):

آنفو به معنی مخلوط نیترات آمونیم و سوخت مایع است. به دلیل ارزان بودن و ایمنی بسیار بالا کاربرد بسیار بالای در معادن روباز و زیر زمینی در سراسر دنیا دارد که در ایران تنها در معادن روباز از آن استفاده می شود.

مواد منفجره ژله ای

این مواد بر اساس آب و نیترات آمونیوم ساخته شده اند . این مواد در محیط مرطوب قابل استفاده اند و ایمنی کار با آنها بسیار بالا می باشد و به دو دسته عمده :

- ژله ای

- امولسیون

تقسیم می شوند.

دینامیت ها

دینامیت یک اسم عام است که به بسیاری از مواد منفجره خشک اطلاق می شود. دینامیت برای اولین بار توسط آلفرد نوبل ساخته شد و مرکب از 75% نیتروگلیسیرن و 25% دیاتومیت بود.

انواع دینامیت ها:

دینامیت ها را بر اساس نوع مواد ترکیبی طبقه بندی می کنند:

- دینامیت استرایت : اولین نوع دینامیتی که توسط آلفرد نوبل ساخته شد.

- دینامیت آمونیاکی

- دینامیت استرایت ژلاتینی

- ژلاتین انفجاری

- دینامیت آمونیاکی ژلاتینی

- دینامیت نیمه ژلاتینی

- دینامیت مخصوص

سایر مواد منفجره صنعتی

- اکسیژن مایع (LOX)

- مواد منفجره مکانیک

برخی از مواد منفجره که بعنوان ماده اولیه در ساخت مواد منفجره بکار میروند:

آزید ( ازتور ) سرب: ازتور سرب در اثر شعمل منجر می شود. در ساخت چاشنی های صنعتی و نظامی استفاده می شود.

دی آزودی نتروفنل ( DDNP ):

مانند ازتور سرب در ساخت چاشنی استفاده می شود.

فولمینات جیوه:

اولین بار توسط نوبل در سال 1861 بعنوان چاشنی نیتروگلیسیرین بکار گرفته شد. اما امروزه از ازتور سرب و فولمینات جیوه به جای آن استفاده می شود.

فولمینات نقره :

این ماده به علت قیمت و حساسیت بیش از فولمینات جیوه ، هرگز مصرف تجاری پیدا نکرده است، بلکه مقداری در کارهای آتشبازی مصرف دارد.

استیفنات سرب :

بعنوان خرج آتش زنه مصرف نیم شود بلکه برای آتش زدن ازتور سرب در چاشنی های الکتریکی استفاده می شود.

تتراسن :

به خاطر ویژگی های خاص این ماده از آن در ساختن چاشنی ها استفاده می شود.

نیترات آمونیوم (AN):

نتیرات آمونیوم ارزان ترین و ایمن ترین ماده منفجره استو در ساخت مواد منفجره صنعتی و نظامی کاربرد دارد. مهم ترین کاربرد های آن در ساخت آنفو و کود های شیمیایی می باشد.

نیترو سلولز (NC):

در خرجهای پرتابی و مواد منفجره صنعتی بکار می رود.به دلیل حساسیت بسیار بالای آن در آب یا الکل حمل می شود. با آنکه سمی نیست اما کسانی که با آن کار می کنند لازم است بعد از کار حمام کرده و لباسهایشان را عوض کنند.

نیترو گلیسیرین (NG):

در سال 1846 ساخته و در سال 1861 بوسیله نوبل به عنوان ماه منفجره به کار گرفته شد. نیتروگلیسرین از اجزای اصلی مواد منفجره صنعتی است. در ساخت خرجهای پرتابی نیز به کار می رود. مختصری نیز مصرف داروئی دارد ( سبب اتساع شریان مشود )

بخار آن پس از تنفس وارد خون می شود و باعث سردرد شدید میشود.

گلیکول دی نیترات (GDN):

برای پایین آوردن درجه انجماد انواع دینامیت استفاده می شود.

تری نترو تلوئن (TNT):

در ساخت مواد منفجره صنعتی، خرجهی پرتابی، بمب ها و نارنجک استفاده می شوند.

مواد منفجره ای که شبانه روز با آنها سرو کار داریم:

- گاز خانگی

- فندک

- حشره کشها

- نفت سفید

- بنزین

- جوشکاری های بی احتیاط

- منبع سوخت مایع

- دیگ زودپز

منبع :

آتشکاری در معادن – رحمت الله استوار – جهاد دانشگاهی امیر کبیر – چاپ پنجم 1384

مواد منفجره

مطالب مشابه :

آموزش تخریب وانفجارات

178 - زندگینامه آلفرد نوبل (کلیک کنید)