2. Взрывчатые вещества в нефтяной промышленности.

В нефтяной промышленности взрывчатыми веществами производят так называемое торпедирование нефтяных скважин, переставших давать нефть. После подрыва заряда взрывчатого вещества на дне скважины она вновь начинает давать нефть. Таким путем возвращен в строй не один десяток, казалось, уже выработанных нефтяных скважин.В последнее время взрывчатые вещества стали применять для открытия новых месторождений нефти и других полезных ископаемых.

Описание процесса.

Заряд помещается на небольшой глубине в земле. Его взрыв вызывает в ней распространение волн наподобие тех, которые возникают при землетрясениях. Встречая на своем пути слои различных пород или жидкостей, волны отражаются от каждого из них по-разному. Отраженные волны, возвращающиеся на поверхность земли, записываются чувствительными приборами. По характеру этих записей и можно судить о том, есть ли в районе взрыва месторождения полезных ископаемых.

В металлургической промышленности к взрывчатым веществам прибегают в тех случаях, когда в доменных печах образуются «козлы» — глыбы застывшего металла, что бывает при нарушении нормальной работы печи. В еще горячем металле бурят углубления; в них помещают и взрывают один за другим маленькие заряды взрывчатого вещества. Заряды берут такой величины, чтобы их взрывы были достаточно сильны для откола кусков металла, но не повреждали печи.

Разрушение каменных строений, которые требуется иногда сносить при реконструкции городов, быстро и безопасно производится также взрывным способом. Опыт таких работ показывает, что при правильном расчете и размещении зарядов никаких повреждений соседних зданий и разлета осколков не бывает. Звук взрыва, который производится обычно ночью (чтобы не мешать днем большому уличному движению), бывает глухим и нерезким; часто жители близлежащих домов, просыпаясь утром, с удивлением обнаруживают, что одного из зданий по соседству нет.

Промышленные взрывчатые вещества и средства взрывания для открытых горных работ. Расчет параметров скважинных зарядов.

Разрушение массива горных пород взрывом зависит от множества факторов. Сложность заключается в том, что реальная среда – не является однородной.  Реальный массив разнороден по минеральному составу, стратиграфическому строению и трещиноватости. Это усложняет механизм разрушения действием взрывчатого вещества. Для достижения максимальной эффективности разрушения горных пород взрывом существует множество теорий и расчетов, но все они сводятся к выбору наиболее дешевого и работоспособного ВВ и определению оптимального его количества в той или иной категории пород.  Поэтому в условиях действующих предприятий, и особенно при проектировании карьеров и разрезов важно правильно оценить прочностные и структурные свойства горных пород. Для удобства расчетов все горные породы разделены на классы и категории пород по трудности взрывания, а для каждого класса принят свой эталонный удельный расход ВВ как по взрываемости, так и для рыхления и выброса. 

В качестве эталонного принят взрыв на дробление 1 кубического метра монолитной породы при наличии шести свободных поверхностей (свободно подвешенный куб) с расположением заряда эталонного ВВ (аммонита № 6ЖВ) в центре куба и степенью дробления породы равной двум.

Классификация взрывов.

По своей природе взрывы делятся на физические, химические и ядерные. При физических взрывах происходят преобразования без изменения химического состава взрывчатого вещества или смеси (беспламенное взрывание с помощью углекислоты и сжатого воздуха). Например взрывы паровых котлов, баллонов со сжиженным газом, электрические разряды и т.д. 

При химических происходят чрезвычайно быстрые окислительные химические реакции с образованием новых соединений, выделением теплоты 3400 – 6000 Дж/кг и газов (взрывы ВВ, метана, угольной или другой органической пыли, паров горючих жидкостей). При ядерных происходит цепная реакция деления атома с образованием новых элементов.При взрывных работах в промышленности применяются в основном химические взрывы.

Классификация зарядов по результатам их действия подразделяется на три класса:

• заряд нормального действия n = r/w = 1,0;

• заряд усиленного действия n = r/w > 1,0 ;

• заряд уменьшенного действия n = r/w< 1,0, 

где n - показатель действия взрыва; r – радиус воронки взрыва; w – линия наименьшего сопротивления. Характеристика взрыва зарядов промышленных ВВ

Взрывчатыми веществами (ВВ) называют индивидуальные химические соединения или смеси веществ, которые обладают свойством быстрой химической реакции под воздействием инициирующего импульса, сопровождающейся образованием газообразных продуктов и крайне быстрым выделением теплоты. Элементарный состав большинства ВВ и взрывчатых смесей представлен в основном углеродом, водородом, азотом и кислородом.

Поэтому продукты взрыва таких взрывчатых веществ и смесей могут состоять из следующих газов: СО₂; СО; Н₂О; Н₂; N₂; NO; NO₂; O_2.Существует три наиболее характерные формы превращения ВВ: термическое разложение, горение, детонация. Термическое разложение происходит при нагреве ВВ ниже температуры вспышки. Горение возникает при сильных местных нагревах ВВ выше температуры его вспышки( поджигании, разогреве трением и т. п.) и характеризуется медленным (от миллиметров до сантиметров в секунду) распространением по веществу зоны реакции (пламени0 в результате прогрева впереди лежащего ВВ. Детонация – процесс взрывчатого превращения, вызываемый прохождением по взрывчатому веществу ударной волны, распространяющейся с постоянной для данного ВВ и данного его физического состояния сверхзвуковой скоростью. 

К взрывчатым химическим соединениям, используемым в качестве ВВ, относятся ниросоединения (тротил и др.) нитроэфиры (нитроглицерин и др.) Вследствие высокой чувствительности и соответственно опасности производства индивидуальные химические соединения редко используют в качестве промышленных ВВ. На практике используют различные взрывчатые смеси : например граммонит 79/21 состоит из 79 % аммиачной селитры и 21 % тротила.

Поэтому к промышленным ВВ используемых в горном деле относятся химические соединения и смеси, достаточно безопасные в обращении, эффективные в применении, технически и экономически доступные в изготовлении, не меняющие своих физических и химических свойств при хранении и применении. По физическому состоянию промышленные ВВ подразделяются на порошкообразные, гранулированные, прессованные, литые, пластичные и льющиеся (подразумевается, те которые можно перекачивать насосами).

На открытых горных работах в зависимости от горно-геологических и других факторов используются различные ВВ, которые в настоящее время можно выбрать по справочной литературе. В таблице 10 приведен перечень некоторых ВВ, используемых на открытых горных работах. Следует иметь ввиду, что промышленные ВВ, допущенные Госгортехнадзором России, периодически обновляются. Некоторые ВВ снимаются с производства и применения, другие водятся.

В последние годы на базе теоретических и экспериментальных исследований сформировались новые прогрессивные направления. Это применение бестротиловых взрывчатых веществ, приготовляемых непосредственно на горных предприятиях как гранулированных (игданиты и гранулиты УП), так и водоустойчивых эмульсионных ВВ (акватолы, порэмиты, сибириты, эмульсолиты и др.); повышения КПД взрыва за счет перераспределения его энергии во времени и пространстве и управление степенью дробления горных пород, а также комплексной механизации взрывных работ. Средства взрывания и способы инициирования. 

Для того чтобы взрыв состоялся заряд ВВ необходимо инициировать. Совокупность принадлежностей для инициирования зарядов промышленных ВВ называют средствами взрывания или инициирования. К ним относятся капсюли детонаторы (КД), огнепроводный шнур, детонирующий шнур, электродетонаторы, приротехнические реле КЗДШ (короткозамедленное взрывание детонирующим шнуром) и РП – 8 промежуточные детонаторы (боевики, тротиловые шашки )взрывные машинки для электровзрывания и другие.

На открытых горных работах в основном роль инициатора, размещаемого в заряде промышленного ВВ, выполняет детонирующий шнур (ДШ), сердцевина которого изготовлена из мощного высокочувствительного ВВ (тэна). Для возбуждения взрыва один конец ДШ соединяется с капсюлем - детонатором или электродетонатором. Другой конец соединяется с промежуточным детонатором. Обычно это тротиловая шашка. Кроме этого используются пиротехнические замедлители (например РП – 8, КЗДШ).

На открытых горных работах используются три способа инициирования: огневое, электрическое и электроогневое. Для огневого инициирования применяют капсюли - детонаторы, огнепроводный шнур (ОШ) и средства зажигания ОШ. Для электрического инициирования используют электродетонаторы, соединительные провода, средства контроля целостности и сопротивления взрывной сети, источники тока для подрыва ЭД.В электроогневом взрывании совмещены принципы огневого и электрического способа взрывания. Сущность его состоит в том, что в качестве средств взрывания применяют зажигательные трубки, но их поджигают электрическим способом из укрытия. 

Более подробно взрывное дело изложено в специальной литературе, Например, в учебнике профессора А.Ф. Суханова и Б.Н. Кутузова. На карьерах наибольшее распространение получил электрический способ взрывания с использованием детонирующего шнура. Заключается он в следующем.

Подбираются и проверяются электродетонаторы, пиротехнические замедлители (обычно КЗДШ), детонирующий шнур, промежуточные детонаторы (обычно тротиловые шашки типа ТП – 400, ТГ- 500) составляется схема взрывной сети и ее расчет. Расчет заключается в определении длины детонирующих шнуров.

При взрывных работах с использованием электрического способа, соединения электродетонаторов для взрывания скважин выполняют по различным схемам соединения: последовательное, параллельное, параллельно-последовательное, последовательно-параллельное. В свою очередь параллельную схему подразделяют на параллельно-пучковую и ступенчатую. При взрывании больших групп зарядов применяют смешанные соединения, например, параллельно-пучковую схему. В ней электродетонаторы соединяются параллельно-попарно, пары электродетонаторов между собой – последовательно, а провода от групп зарядов подключаются к магистрали пучковым способом.

Заключение.

При выполнении реферата закрепила, обобщила и углубила свои знания по курсу «Процессы горных работ», получила навыки выполнения различных расчетов при выборе технологии, способа проведения процессов горных работ. Рассмотрена актуальная научная задача по разработке методов оценки безопасности и эффективности промышленных взрывчатых веществ, применяемых в качестве скважинных зарядов для ведения взрывных работ на дневной поверхности на открытых горных предприятиях.

Выполнение курсового проекта дала навыки технического мышления, работы с учебными и справочными литературами, делать расчеты и обосновывать решения выбора.

Список используемой литературы.

1. Воспламенение и горение порошкообразных металлов: Д. А. Я2009ников — Санкт-Петербург, МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009 г.- 432 с.

2. Вильямс Ф.А., Теория горения. - М.: Наука, 2001. - 615 с.

3. Хитрин Л.Н., Физика горения и взрыва. - М.:ИНФРА-М, 2007. - 428 с.

4.  «Задание и методические рекомендации по выполнению курсовой работы» И.Р. Бегишев, Москва 2010 г.

5. Водяник В. И. Взрывозащита технологического оборудования. — М.: Химия, 1991. — 256 с.

6. Зельдович Я. Б., Компанеец А. С. Теория детонации. — М.: Гостеоретиздат, 1955.

7. Водяник В. И. Оценка опасности взрывов больших газовых облаков в неограниченном пространстве // Безопасность труда в промышленности, № 11, 1990.

8.  Анистратов Ю. И. Технология открытых горных работ. Учебное пособие для вузов. М.: Недра, 1984.

9. Хохряков В. С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1990.

31