3. Класифікація промислових вибухових речовин (за умова-ми застосування)

У підземних виробках при розробці деяких корисних копалин зустрічаються горючі гази і пил, які, змішуючись з повітрям, утворюють газові і пилоповітряні вибухові суміші. Так, у калійних шахтах виділяються метан і водень, у мідно-колчеданових і сірча-них рудниках – вибуховий сірчаний пил, в озокеритових – пари бензину і сірководень, у вугільних шахтах – метан і утворюється вибуховий вугільний пил.

Підвищена небезпека підривних робіт у шахтах зумовлена наступними факторами: раптовим (впродовж декількох секунд після початку підривання шпурових зарядів ВР) виділенням значної кількості метану (до 150 м³ і більше) і утворенням тонкодиспер-сного вугільного пилу (до 150 кг і більше). Вибуховість газопило-повітряних сумішей наведена в табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Параметри спалахування сумішей

Суміш	Мінімальна енергія спалахування, Дж	Критична температура спалахування, К
Метаноповітряна (МПС)	0,28·10-3	923
Пилоповітряна (ППС)	15	1123

На чутливість метаноповітряної суміші до нагрівання, що харак-теризується температурою спалаху, впливають домішки деяких газів і розпилення твердих речовин. Одні з цих речовин підвищують чутливість до нагрівання, інші, навпаки, знижують. Оксид вуглецю (СО), діоксид азоту (NO₂) і кисень (О₂) підвищують чутливість метаноповітряної суміші до нагрівання, а азот і вуглекислота змен-шують. Аналогічно впливають на метаноповітряну суміш хлорис-тий натрій, калій та деякі інші речовини, що є інгібіторами чи негативними каталізаторами.

За нормальних умов метаноповітряна суміш вибухає при вмісті метану від 5% (нижня концентраційна межа спалахування – НМС) до 15% (верхня концентраційна межа спалахування – ВМС). Найсильніші вибухи відбуваються при вмісті метану близькому до стехіометричного, тобто 9,46% за об’ємом (стехіометричною називається газоповітряна суміш, у якій вміст горючих елементів достатній для повного окиснення повітря киснем).

При більшому вмісті метану чи повітря вибух буде слабкіший, тому що надлишковий компонент, не беручи участі у вибуху, поглинає частину теплоти вибуху на власне нагрівання.

Вибух метаноповітряної суміші описується рівнянням

Ділянка концентрацій між НМС і ВМС називається ділянкою спалаху.

Метаноповітряна суміш із вмістом метану до 5% горить при наявності постійного джерела запалення. Суміш, що містить понад 15% метану, може горіти спокійним полум'ям поблизу джерела запалення при надходженні кисню у зону горіння полум'я, наприк-лад, шляхом дифузії з повітря, що оточує полум'я.

Найбільший вплив на зміну концентраційних меж запалення мають: домішка інертних компонентів (знижують ВМС), вміст кисню (ВМС метанокисневої суміші дорівнює 61%), початковий тиск (при адіабатичному стисненні, як свідчать досліди, може вибухати метаноповітряна суміш, що містить від 2 до 75% метану, таке стиснення іноді можливе у привибійному просторі виробки від сильної ударної хвилі під час підривних робіт); початкова темпе-ратура (при підвищенні температури на кожні 100 ºС НМС знижується на 10%, а ВМС підвищується на 15%); домішка вищих гомологів метану (знижує НМС).

Як зазначалося, крім метану, небезпечний і вугільний пил. Вибухонебезпечним є дрібний (менш 1000 мкм) бархатистий вугіль-ний пил, який утворюється при розробці пластів, що містять понад 6% летких речовин. Небезпечним вважається пил з виходом летких речовин 27...35% і розміром часток 75...100 мкм. Для найнебез-печнішого вугільного пилу нижня концентраційна межа вибуху дорівнює 10 г/м³, верхня – 2500 г/м³. Найбільш руйнівним є вибух пилоповітряної суміші з 300 г пилу у 1 м³ повітря.

Один з найважливіших заходів із забезпечення безпеки підрив-них робіт у шахтах, які небезпечні через вибух пилу є застосування спеціальних ВР, які зменшують імовірність спалахування вибухоне-безпечної рудникової атмосфери. Такі ВР називають запобіжними. Тому особливе місце в системі класифікації ВР займає класифікація за запобіжністю, тобто за умовами застосування. В її основу покладено небезпечність виробок щодо метану і вугільного пилу, а також умов підривання зарядів ВР. За умовами застосування промислові ВР поділяються на дві групи і вісім класів (табл. 3.2).

Таблиця 3.2

Класифікація промислових ВР за умовами застосування

Клас ВР	Умови застосування	Колір обо-лонки пат-рона (смуги)
Незапобіжні ВР
І	Для підривання тільки на земній повер-хні	Білий
ІІ	Для підривання на земній поверхні й у підземних виробках, у яких відсутнє виділення горючих газів і утворення вибухового вугільного пилу	Червоний
Запобіжні ВР
ІІІ	Для підривання тільки по породі в підземних виробках, у яких виділяється метан, але немає вибухового вугільного пилу	Синій
IV	Для підривання по вугіллю і породі у підземних виробках, що проводяться по вугільному пласту, небезпечному за ви-бухом пилу, у якому є виділення метану, крім виробок з підвищеним виділенням горючих газів; для хитного підривання у вибоях підземних виробок вугільних шахт	Жовтий
V	Для підривання по вугіллю і породі в підземних виробках з підвищеним виді-ленням горючих газів, проведених по ву-гільному пласту, небезпечному за вибу-хом пилу (особливо небезпечних)	–//–
VI	Для підривання по вугіллю і породі у виробках з підвищеним виділенням го-рючих газів, проведених в умовах, коли можливий контакт бічної поверхні шпу-рового заряду з газоповітряною суміш-шю, що знаходиться в тріщинах гірсько-го масиву і перетинають шпур, або у виробці; для підривання у вугільних і змішаних вибоях (з кутом понад 10º), виробках, у яких виділяється горючий газ, при довжині виробок більш 20 м і проведенні без попередньо пробурених свердловин, що забезпечують провітрю-вання за рахунок загальшахтної депресії	–//–
VII	Для ведення спеціальних підривних робіт: вибухового перебивання дере-в'яних стояків під час посідання крівлі, при ліквідації зависань гірської маси у вуглеспускних виробках, для дроблення негабаритів у вибоях підземних виробок та ін.	–//–
Спе-ціаль-ний (С)	Для підривних робіт у шахтах, небез-печних за вибухом сірчаного пилу, вод-ню і важких вуглеводнів	Зелений

Чим більший номер класу, тим вищий рівень запобіжності ВР, тобто ВР є більш безпечними у відношенні займання газопило-повітряної суміші (щоб спростити відмінність класів ВР, патрони ВР поміщають в оболонки різного кольору чи наносять смугу встановленого кольору).

Конкретна область застосування ВР різних класів наведена у ЄПБ. Однак, більш запобіжну ВР допускається застосовувати в умовах, обумовлених для менш запобіжних, тобто допускається переміщення в табл. 3.2 знизу до верху (переміщення у зворотному порядку суворо заборонено).