книги из ГПНТБ / Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие

Наряду с этим примерно 15% общего количества ВВ должно обладать высокими взрывчатыми характеристиками, в том числе теплотой взрыва не ниже 1200 ккал/кг. Эти ВВ должны быть пред­ назначены для трудновзрываемых и обводненных пород.

Для заряжания обводненных скважин необходимо ВВ хорошо тонущее в воде и водоустойчивое, имеющее действительную плотность

при использовании по опыту карьеров комбината Ураласбест машин

примыкающем к стационарному узлу подготовки селитры для за­ правки зарядных машин. Путем смешивания селитры и гранулотола с соляровым маслом создают игданит, зерногранулиты 80/20, 30/70 и другие ВВ; в скважинах с проточной водой применяют гранулотол. Это позволит крупным горным предприятиям, использующим заряд­ ные машины, получить большую экономию средств и уменьшить потребление более дорогих водоустойчивых ВВ, так как после от­ качки до 70% воды скважины можно заряжать более дешевыми зерногранулитами. Кроме того, доставка отдельно гранулотола и селитры стоит дешевле, чем доставка готового ВВ.

Удобное и простое изменение состава ВВ с использованием машин позволит рациональнее применять ВВ с высоким содержанием более дорогого тротила.

Для суровых климатических и гидрогеологических условий Севера целесообразно использовать горячельющиеся твердеющие смеси селитры, тротила и алюминиевой пудры.

Для взрывания негабарита целесообразно использовать ВВ с не­ большим критическим диаметром, порошкообразной или пластичной структуры.

Подземные работы в шахтах и рудниках, не опасных по газу и пыли. Большое разнообразие условий взрывания (проведение вертикальных и горизонтальных выработок, отбойка угля в лавах, руды в тонких жилах и мощных месторождениях с резко различными физико-механическими свойствами, шпурами и скважинами диа­ метром 40—190 мм) обусловливает необходимость разнообразного ассортимента ВВ.

ВВ, предназначенные для проведения выработок небольшого сечения и отработки жильных месторождений малой мощности, характеризуются высокой детонационной способностью, причем с уменьшением диаметра заряда требования к энергетическим пока­ зателям ВВ предъявляются более жесткие. Этим требованиям в наи­ большей степени отвечают скальные аммониты и детониты.

В СССР ведутся исследования по созданию многокомпонентных мощных высокоплотных пластитов. Должны быть продолжены ра-

боты по разработке менее чувствительных к механическим воздей­ ствиям и более устойчивых к низким температурам высокоплотных пластичных ВВ на основе жидких нитроэфиров и других соеди­ нений.

Для взрывания зарядов диаметром 40—190 мм требования к де­ тонационной способности могут быть несколько ниже, но зато на первый план выдвигаются вопросы стоимости взрывных работ и ко­ личества выделяемых при взрыве ядовитых газов. Успешное при­ менение на некоторых рудниках простейших грубодисперсных ВВ (игданитов и гранулитов) при их механизированном заряжании показывает, что работа над рецептурами этих ВВ будет развиваться по пути создания гранулированных составов с разной объемной концентрацией энергии. В сочетании с механизированным заряжа­ нием неоспорима перспективность разработки и применения грану­ лированных ВВ.

Г л а в а I V

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВВ

§18. Основы теории воспламенения метано-воздушной среды

иметоды испытания предохранительных ВВ

Атмосфера многих подземных выработок шахт и рудников содер­ жит горючие газы и пыль (метан, водород, сероводород, угольную, серную и колчеданную пыль и т. п.), которые при определенном содержании в смеси с воздухом образуют взрывоопасную среду.

Взрывоопасные концентрации получаются при содержании в воз­ духе 4,5—15% метана или 10—600 г/м3 угольной пыли.

Угольная пыль считается взрывоопасной, если уголь содержит не менее 10% летучих компонентов. Смесь метана и угольной пыли

тем быстрее происходит вспышка. Так, смесь метана с воздухом при

пламенения смесей горючих газов с воздухом под влиянием тепло­ вого импульса и от взрыва ВВ, установили, что метано-воздушная среда воспламеняется от соприкосновения этой смеси с пламенем взрыва.

Температура взрыва ВВ значительно выше минимальной темпе­ ратуры воспламенения метано-воздушной смеси (даже у специальных предохранительных ВВ она составляет 1700—2000° С). Но если время воздействия высокой температуры будет меньше времени задержки вспышки, последняя может не произойти. В этом заключается основ­ ной принцип теории, которую можно назвать температурной, так как главное в ней — сопоставление температуры газов взрыва с темпе­ ратурой воспламенения метано-воздушной смеси. Согласно этой

предохранительных свойств ВВ может служить температура взрыва.

Воспламенение пылевоздушных смесей при взрыве изучено го­ раздо меньше, чем метано-воздушных смесей. Основной причиной воспламенения угольной пыли считается воздействие на нее газов взрыва, особенно при наличии в них вторичных реакций окисления, резко увеличивающих продолжительность действия пламени при взрыве. Пламя взрыва разогревает пылевоздушную смесь, вызывая выделение летучих компонентов из пыли. Смесь этих горючих газов с воздухом может достичь взрывоопасных концентраций и вызвать

«

6

Рис. 20. Испытание предохранительных В В на опытном штреке:

вспышку. Особенно опасны в отношении воспламенения пылевоздушной смеси условия контакта между зарядом ВВ и пылью в шпуре,

метан) ВВ с пониженной температурой взрыва.

Современные предохранительные ВВ, безопасные с точки зрения воспламенения метано-воздушной смеси, могут считаться безопас­ ными и в отношении воспламенения пылевоздушной смеси. Из-за невозможности определить теоретически степень безопасности ВВ для шахт, опасных по газу или пыли, разработаны специальные методики испытаний предохранительных промышленных ВВ.

Испытания проводят в стальной трубе диаметром 1200—1500 мм, открытой с одного конца. В днище закрытого конца трубы имеется отверстие, к которому подкатывается стальная мортира с отверстием, имитирующим шпур диаметром 55 мм и длиной 900 мм. Со стороны

мортиры в трубе бумажной диафрагмой отделяют камеру объемом 10—11 м3 , в которую вводят испытываемую смесь газов или пыли.

Необходимую концентрацию газов создают воздушной мешалкой пропеллерного типа, а пылевое облако образуют в результате вы­ броса в камеру угольной пыли весом 6 кг из специальной мортиры зарядом весом 50 г. Пылевое облако создается за 5—10 с до взрыва основного заряда.

При испытаниях по газу в канал мортиры помещают заряд весом 600 г так, чтобы расстояние ВВ от устья шпура было не менее 5 см. Устье шпура забивают глиняной забойкой толщиной 1 см. Испыта­ ние применяемых ВВ повторяется три раза; для новых ВВ опыт повторяется 10 раз.

При испытаниях по пыли в мортиру помещают заряд весом 700 г

Для дополнительной оценки предохранительных ВВ заряд взры­ вают не в канале мортиры, а в желобе и вблизи места взрыва рас­ полагают преграду, которая увеличивает вероятность воспламенения смеси. При испытаниях меняют расстояние мортиры (желоба) от преграды и угол между вертикальной плоскостью преграды и стенкой желоба (см. рис. 20). Иногда производится одновременный взрыв зарядов, расположенных в двух мортирах, с каналами или желобами, расположенными под различными углами друг к другу.

Наиболее опасная ситуация создается в забое, когда детонация заряда затухает и переходит в горение. Причины отказов и выгорания зарядов в последние годы изучались в МакНИИ, в Карагандинском отделении ВостНИИ и других организациях.

При неудовлетворительном качестве предохранительных ВВ (по­ вышенной влажности, при слежавшихся патронах и т. д.) или вслед­ ствие технологических нарушений детонация заряда ВВ в шпуре может прекратиться и перейти в горение. В первом и особенно во втором случаях качество взрыва может быть низкое, возможны аварии, связанные с ликвидацией отказов, и вспышки находящихся в атмосфере шахты метана и угольной пыли.

Выгорание заряда происходит в течение нескольких секунд, за это время в выработке может возникнуть взрывоопасная атмо­

воспламенение метана. Поэтому необходимо исключить условия взрывания, при которых могут произойти детонация зарядов и их выгорание.

Экспериментально установлено, что отказ заряда может про- -

15—30 мс, а при двух 5—15 мс, заряд в соседнем шпуре будет обна­ жен раньше его инициирования, в результате чего может произойти затухание детонации.

§ 20. Принципы составления рецептур предохранительных ВВ В настоящее время в СССР принята, как указано выше, следу­

ВВдля взрывания угля (IV к л а с с ) ;

ВВповышенной предохранительности (V к л а с с ) ;

ничение энергии (теплоты) взрыва до 900 ккал/кг. При более высокой теплоте взрыва газы имеют повышенную температуру, большую скорость разлета, что увеличивает вероятность воспламенения ме- тано-воздушной смеси.

Для уменьшения теплоты взрыва в состав предохранительных ВВ вводят инертные добавки (КС1, NaCl, Na 2 C0 3 и др.), которые сни­ жают температуру взрыва вследствие поглощения тепла на свое нагревание, плавление и испарение; продукты взрыва, перемешанные с метано-воздушной смесью, тормозят развитие вспышки метана, выполняя роль ингибиторов; способствуют полноте протекания не­ которых реакций взрыва, что уменьшает длительность пламени и ве­ роятность воспламенения метано-воздушной смеси.

Наибольшая опасность имеет место в случаях, когда после взрыва предыдущей серии частично или полностью обнажается заряд после­ дующей серии.

Для этих условий разработаны селективно детонирующие ВВ, которые состоят из небольшого процента высокоактивных компо­ нентов, реагирующих при любых условиях, и из малоактивных компонентов, вступающих в реакцию только при создании в течение

то газы взрыва от реакции активных компонентов быстро расши­ ряются и вследствие быстрого спада давления основная масса ВВ не детонирует.

Тонкое измельчение инертных добавок улучшает предохрани­ тельные свойства ВВ, но снижает их детонационную способность. Крупное измельчение дает противоположные результаты, поэтому целесообразно тонко измельченную инертную добавку вводить в со­ став ВВ в виде гранул.

В обычных предохранительных ВВ пламегаситель равномерно перемешан с массой ВВ (аммониты АП-4ЖВ, АП-5ЖВ и ПЖВ-20). Обладая хорошими предохранительными свойствами, они имеют пониженные мощность и чувствительность к начальному импульсу,

а также к передаче детонации, поэтому возможны отказы и выгорание этих ВВ в шпурах. Для увеличения надежности детонации предохра­ нительные ВВ выпускают в патронах увеличенного диаметра (36 мм).

вливают толщиной не более 5 мм. Наиболее перспективными в на­ стоящее время считаются предохранительные ВВ в жестких обо­

статков, обнаруженных при промышленных испытаниях мипорита, его пока не применяют в угольной промышленности.

ВВ V и V I классов применяют для взрывания в особо опасных условиях, а также для создания водораспылительных завес.

Эффективно применение патронов ВВ в водонаполненных поли­ этиленовых оболочках (рис. 21). Патрон ПВП-1У состоит из двух ампул. Внутренняя ампула заполнена зарядом ПЖВ-20 весом 120— 150 г, а промежуток между внутренней и наружной ампулами — раствором аммиачной селитры концентрацией до 60%.

У г л е н и т Э-6 имеет работоспособность 130—170 см3 , содержит нитроэфиры и обменные соли, характеризуется пониженной склон­ ностью к выгоранию по сравнению с аммонитом ПЖВ-20. При взрыве