Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология и безопасность взрывных работ. Учебник
.pdf
эмульсии производят введением в нее стеклянных или полых
микросфер или газогенерирующей добавки (нитрид натрия
или вспененный мазут), которые создают в массе эмульсии газовые микрополости, повышающие чувствительность эмульсии к детонации.
Эмульсолиты – патронированные эмульсионные ВВ.
Детониты – порошкообразные смеси аммиачной сели-
тры, тротила, алюминиевой пудры и нитроэфиров.
Предохранительные ВВ – победит, углениты, серный и
нефтяной аммониты, аналогичны по составу аммонитам с добавками пламегасителей и жидких нитроэфиров.
Динамиты – многокомпонентные смеси на основе жела-
тинированных нитроглицерина и нитрогликоля, содержат
30 % и более нитрожиров.
Оксиликвиты – органические вещества (поглотители) с
большой удельной поверхностью (торф, опилки древесины
и т.п.), пропитанные жидким кислородом.
51
8. ТРЕБОВАНИЯ
К ПРОМЫШЛЕННЫМ ВЗРЫВЧАТЫМ
ВЕЩЕСТВАМ
Для взрывания на земной поверхности. ВВ могут иметь
большой критический диаметр (100 мм), т.е. пониженную детонационную способность в зарядах малого диаметра. Такие ВВ
обеспечивают более равномерное дробление породы при взрыве
за счет уменьшения зоны переизмельчения вблизи заряда.
При отбойке на карьерах к ВВ не предъявляются жесткие
требования в части количества ядовитых газов, выделяемых
при взрыве ВВ.
Перспективно применение водосодержащих суспензионных и эмульсионных ВВ, часть из которых имеет хорошую водоустойчивость и кислородный баланс, близкий к нулевому.
Большие объемы взрывных работ на карьерах требуют одновременного заряжания большого количества скважин, поэтому ВВ должны обладать высокой сыпучестью.
При больших значениях ЛНС основное влияние на качество взрывных работ (ВР) оказывает трещиноватость пород.
Величина удельной энергии ВВ при больших диаметрах зарядов играет меньшую роль, поэтому можно применять ВВ
с невысокой теплотой взрыва (до 4000 кДж/кг). Такие ВВ обеспечивают в большинстве случаев хорошее дробление породы
при относительно невысокой стоимости самих ВВ.
Значительная часть россыпных ВВ должна быть водоу-
3
стойчивой и иметь плотность более 1 г/см
нии обводненных скважин ВВ хорошо тонуло в воде.
На карьерах небольшой производительной мощности с небольшим объемом потребления ВВ проще применять ВВ только заводского изготовления, на крупных изготовление ВВ производится на месте.
Для взрывания на подземных рудниках и в шахтах, не опасных по взрыву газа или пыли. ВВ должны:
– содержать минимальное количество мелких пылевидных
фракций;
– обладать минимальной склонностью к электризации;
, чтобы при заряжа-
52
– быть пригодными к пневмозаряжанию;
– устойчиво детонировать в зарядах диаметром 60 мм любой длины при добавлении в заряд до 3 % воды;
– обладать средней энергетической характеристикой на
уровне 4000 кДж/кг, примерно 15 % ВВ должны обладать
энергией 5000 кДж/кг;
– устойчиво детонировать при попадании в них до 6 %
воды;
– чувствительность ВВ должна обеспечивать их надежное
инициирование с помощью патрона – шашки массой до 200 г
или ДШ с навеской ВВ в 1 м шнура 20 г и выше.
В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют
граммонит 79/21, а также простейшие гранулиты с добавками
алюминия в виде пудры.
ВВ для проходки выработок. Они должны удовлетворять
следующим требованиям:
– патронированные ВВ должны иметь плотность
3
1,2…1,5 г/мм
;
– ВВ должны быть в водоустойчивых оболочках.
В основном применяются детониты, граммонит 79/21, гра-
нулит АС-8В, аммонит 6ЖВ.
Для взрывания в шахтах опасных по взрыву газа или пыли:
– применяются предохранительные ВВ;
– возможна инертизация призабойной зоны;
– используются беспламенное взрывание и невзрывные
способы разрушения – предохранительные ВВ.
Два типа ВВ в настоящее время на горных предприятиях
нашей страны не применяются.
53
9. ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ
РЕЦЕПТУР ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
Кроме перечисленных основных взрывчатых компонентов
в состав аммиачно-селитренных ВВ входят невзрывчатые органические горючие добавки, богатые горючими элементами (водородом и углеродом), которые окисляются избыточным кислородом аммиачной селитры с выделением тепловой энергии.
В качестве горючей добавки в составе карботолов – горяче-
льющихся ВВ с минимальным содержанием воды – применяют карбамид (мочевину). Карбамид участвует в реакции взрыва с селитрой:
3NH
с выделением тепла q = 3200 кДж/кг и газов vr в количестве
970 л/кг. Замена воды в составе водосодержащих ВВ на карбамид
увеличивает теплоту взрыва на 345…380 кДж/кг. Простейшие
смеси (селитра – карбамид) взрываются в зарядах диаметром
40 мм от детонатора со скоростью 2,2…2,5 км/с. Это позволяет
уменьшить содержание тротила в составе карботолов до 15 %.
Из жидких горючих добавок применяется соляровое масло
всех выпускаемых марок (до 6 %).
В качестве металлической горючей добавки все шире при-
меняется алюминий в виде пудр и порошков, которые повышают теплоту взрыва за счет большого количества тепла, выделяемого при окислении алюминия, и повышает объемную
концентрацию энергии ВВ благодаря увеличению плотности
ВВ. Дефицитный алюминий в составе ВВ можно заменить недорогими ферросплавами, содержащими
лиций (ФС) и силикокальций (СК). Ферросилиций содержит
кремний (20…80 %), алюминий (1…3 %), хром (0,2…0,4 %)
и марганец (0,2…0,6 %), а силикокальций содержит кальций
(10…30 %), алюминий (1…2 %), железо (6…25 %).
В состав водоустойчивых ВВ входят гидрофобные добавки
(парафин, асфальтит, стеарат кальция и т.п.), которые также
выполняют роль горючих.
Для загущения растворов аммиачной селитры в водосодер-
жащих ВВ и карботолах применяют натриевую соль карбок-
+ СО(NH2)2 → СО2 + 8Н2О + 4N2 + q + v
4NО3
r
кремний, ферроси-
54
силметилцеллюлозы (КМЦ), полиакриламид (П) и изредка гуаргам, так как последний получают только по импорту.
Гуаргам – белый порошок с сероватым оттенком, получает-
ся размолом бобов тропической акации. Является эффективным
загустителем с добавками буры, оксидов сурьмы и висмута.
Структурообразующие добавки (сшивки) применяют для
создания поперечной связи макромолекул загущающих полимеров. Для этой цели применяют сульфат хрома, бихромат натрия, сернокислый алюминий, буру, калиевые квасцы хрома
и т.п.
Простейшие ВВ, не содержащие тротил. К ним относятся
перечисленные ниже ВВ.
Динамоны – двухкомпонентные порошкообразные ВВ, не
содержащие тротила. В их состав входят аммиачная селитра,
соляровое масло и алюминиевая пудра.
Игданит представляет собой смесь 94 % гранулированной
аммиачной селитры и 6 % солярового масла, изготовляемую
непосредственно на карьере в зарядных машинах или на стационарных пунктах. Предназначен для использования в сухих
забоях или заряжания сухой части скважины при комбинированных зарядах.
Гранулиты – бестротиловые ВВ заводского изготовления,
состоящие из гранулированной аммиачной селитры, покрытой минеральным маслом и твердой мелкодисперсной горючей добавкой.
Для детонации зарядов простейших ВВ необходимо приме-
нение промежуточных детонаторов из патронов аммонита 6ЖВ.
Тротилсодержащие гранулированные и порошкообразные
ВВ для открытых и подземных горных работ. К ним относятся
приведенные ниже ВВ.
Граммониты. Наша промышленность выпускает следу-
ющие граммониты, называвшиеся ранее зерногранулитами:
50/50 (только для открытых работ); 79/21 и 82/18 (для подземных и
открытых работ). Числитель дроби в марке ВВ означает процентное содержание селитры, а знаменатель – содержание тротила.
Граммоналы – гранулированная затвердевшая смесь ам-
миачной селитры и алюминия в расплавленном тротиле. Вы-
55
пускали два сорта этих ВВ для открытых работ (граммоналы
А-45 и А-50) и один сорт (А-8) для подземных работ.
Аммонит 6ЖВ представляет собой плохо сыпучий, пылящий порошок желтого цвета, имеющий нулевой кислородный
баланс, состоящий из 79 % селитры и 21 % тротила.
Скальный аммонит – аммонит с добавкой 24 % гексогена
и 5 % алюминиевой пудры.
Водосодержащие ВВ – акватолы, ифзаниты, ГЛТ – обладают большой плотностью и скоростью заряжания, водоустойчивостью, большой скоростью детонации и низкой чувствительностью к внешним воздействиям.
Эмульсионные ВВ – порэмит состоит из горячего раствора
аммиачной и натриевой селитр, минерального масла и эмульгатора (мазута).
Пороха бывают дымные и бездымные. Дымные содержат
75 % калиевой селитры, 15 % древесного угля и 10 % серы.
Бездымные изготавливаются на основе нитроэфиров.
Принципы составления рецептур предохранительных ВВ.
В настоящее время в нашей стране принята следующая классификация предохранительных ВВ:
– ВВ для взрывания только в породных забоях (III класс);
– ВВ для взрывания угля и смешанных забоев (IV класс);
– BB повышенной предохранительности (V класс);
– ВВ высокопредохранительные (VI класс).
Одно из главных требований к предохранительным ВВ –
ограничение энергии (теплоты) взрыва до 3750 кДж/кг. При
более высокой теплоте взрыва газы имеют повышенную температуру, большую скорость разлета, что увеличивает вероятность воспламенения метано-воздушной смеси.
Для уменьшения
теплоты взрыва в состав предохранительных ВВ вводят инертные добавки, названные пламегасителями (КСl, NaCl, Na
и др.), которые также снижают темпе-
2CО3
ратуру взрыва.
56
10. СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ОТКАЗОВ
ВЗРЫВОВ И ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
МЕТАНО-ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ
И УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ
Атмосфера многих подземных выработок угольных шахт
и некоторых рудников содержит горючие газы и пыль (метан,
водород, сероводород, угольную, серную и колчеданную пыль
и т.п.), которые при определенном содержании в воздухе образуют взрывоопасные смеси.
Взрывоопасные концентрации получаются при содержа-
3
нии в воздухе 4,5…15,0 % метана или 10…600 г/м
пыли.
Угольная пыль считается взрывоопасной, если уголь содержит не менее 10 % летучих компонентов. Смесь метана и угольной пыли в воздухе увеличивает взрывоопасность атмосферы,
поэтому предельно допустимые концентрации угольной пыли
установлены для шахт, опасных по газу, – 7 г/м
не более 1 %.
Причины отказов и выгорания зарядов предохранительных
ВВ. Наиболее опасная ситуация создается в забое, когда детона-
ция заряда затухает и переходит в горение. При неудовлетворительном качестве предохранительных ВВ (при повышенной
влажности, слежавшихся патронах и т.д.) или вследствие технологических нарушений детонация заряда ВВ в шпуре может
прекратиться и перейти в горение. В первом и особенно во втором случае качество взрыва может быть низкое, возможны аварии, связанные с ликвидацией отказов, и вспышки находящихся в атмосфере выработки метана и угольной пыли.
Канальный эффект появляется при наличии зазора между патронами ВВ и стенкой шпура. Сущность канального эффекта заключается
и стенкой шпура распространяется ударная волна со скоростью больше скорости детонации ВВ. В результате возможно
раздвигание патронов ВВ, а также их переуплотнение.
Способы снижения вероятности отказов. Для обеспечения
качественного взрыва и полной детонации зарядов необходи-
в том, что по кольцевому зазору между ВВ
57
угольной
3
, а по метану –
мо выполнять следующие правила: ЛНС для заряда в шпурах
должна быть не менее 0,5 м; содержание метана у забоя и на расстоянии до 20 м должно быть не более 1 %; заряд, состоящий
из нескольких патронов ВВ, следует вводить в шпур одновременно. Суммарный интервал замедления при короткозамедленном взрывании (КЗВ) в шахтах, опасных по газу и пыли, выбирают так, чтобы в месте расположения зарядов за этот интервал
не образовалось взрывоопасных концентраций метана и угольной пыли. Для угольных и смешанных забоев институтами
МакНИИ и ВостНИИ был установлен суммарный интервал замедления электродетонаторов при использовании ВВ IV класса
220 мс, а V…VII классов – 320 мс.
Для снижения вероятности возгорания и взрыва в призабойном пространстве существуют способы инертизации взрывоопасной атмосферы: применение водяных завес, воздушномеханической пены, распыленных ингибиторов и инертных
газов.
58
11. ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
СТОЙКОСТИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
При подготовке к заряжанию и в процессе заряжания ВВ
подвергается различным механическим воздействиям, которые
могут менять его свойства, санитарно-гигиенические условия
в зоне работы, а также уровень опасности выполнения этих работ.
Сыпучесть – способность ВВ свободно высыпаться из калиброванных отверстий. Хорошую сыпучесть имеют гранулированные ВВ, плохую – порошкообразные.
Расслаивание – свойство смесевых, россыпных ВВ самопроизвольно или в процессе заряжания разделяться на составные
компоненты, особенно когда компоненты имеют разную плотность.
Текучесть – способность водосодержащих ВВ вытекать из
емкостей и сквозь рукава и шланги под действием силы тяжести или избыточного давления.
Гигроскопичность – способность ВВ поглощать влагу из воздуха или при искусственном впрыскивании в него воды.
Водоустойчивость – способность ВВ противостоять проникновению воды в массу заряда и растворению компонентов
и устойчиво детонировать в окружении воды.
Пыление – способность сыпучих ВВ при операциях с ними измельчаться и выделять в атмосферу мелкодисперсные частицы.
Слеживание – способность ВВ терять сыпучесть при хранении и превращаться в прочную камнеобразную массу.
Электризация ВВ – способность движущейся смеси из частиц ВВ, взвешенных в воздушном потоке, электризоваться
(накапливать заряды статического электричества), что может
привести к взрывоподобным вспышкам.
Пылеобразование при заряжании – пыление ВВ значительно возрастает при низкой влажности воздуха и в холодное
время года.
Водосодержащие ВВ
зования и электризации не представляют.
Химическая стойкость – способность ВВ сохранять неизменными свои химические свойства при длительном хранении, транспортировании и нахождении в скважине.
никакой опасности в части пылеобра-
59
12. КИСЛОРОДНЫЙ БАЛАНС
6 16 96
а.е.м.
m =⋅=
( )
( )
7 12 5 1 3 14 6 16 227
а.е.м.
Mr = ⋅ +⋅+⋅ +⋅ =
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
Кислородный баланс характеризуют выраженным в процентах отношением избытка или недостатка кислорода в составе ВВ по сравнению с количеством, необходимым для полного окисления всех горючих элементов этого ВВ, к массе ВВ.
Кислородный баланс наиболее просто определяется выраженным в процентах отношением атомных единиц массы избытка или недостатка кислорода к молекулярной массе ВВ:
mm
−
тр
K
= ⋅
Б
Mr
где m – имеющееся количество кислорода в составе ВВ, а.е.м.;
– требуемое количество кислорода, а.е.м.;
m
тр
Mr – молекулярная масса ВВ, а.е.м.
Задача 12.1. Определить кислородный баланс тротила
(NO2)3.
С
7Н5
Решение
1. Имеющееся количество кислорода:
2. Требуемое количество кислорода:
– для полного окисления углерода до CO
углерода требуется два атома кислорода):
C
7 2 16 224 а.е.м.;m =⋅⋅ =
тр
– для полного окисления водорода до H
водорода требуется 0,5 атома кислорода):
Н
5 0,5 16 40 а.е.м.;m =⋅ ⋅=
тр
– азот в горении участия не принимает, так как при полном окислении должен выделяться в чистом виде – N
Итого:
СН
тр тр тр
3. Молекулярная масса тротила:
100, %,
224 40 264 а.е.м.mmm= + = +=
(на один атом
2
O (на один атом
2
.
2
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]