ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Классификация ВВ. Основные требования к промышленным ВВ

Известно большое число химических соединений и смесей, которые способны под действием внешнего импульса взрываться. Они могут называться взрывчатыми системами. По своему физическому состоянию бывают:

  • • твёрдыми однокомпонентными химическими соединениями (гексоген, тэн, тротил) или смесями (аммиачная селитра + тротил и т. д.);
  • • смесями жидких и твёрдых веществ (нитрозфиры + аммиачная селитра; соляровое масло + аммиачная селитра);
  • • смесями газов (метан + воздух, ацетилен + кислород и т. д.);
  • • смесями твёрдых и жидких веществ с газами (угольная, древесная или другая органическая пыль + пары керосина, бензина + воздух и т. д.);
  • • жидкими веществами (тринитроглицерин, динитрогликоль);
  • • смесями жидких веществ (тстранитрометан + бензол, четырёхок- сид азота + керосин и т. д.).

Для ведения взрывных работ в горной промышленности применяются промышленные взрывчатые вещества, на которые имеются ГОСТы или утверждённые в установленном порядке технические условия, а также журнальные постановления Ростехнадзора.

Практическое применение в качестве промышленных ВВ имеют первые две группы. Наибольшее распространение получили взрывчатые смеси из твёрдых веществ. Для взрывного бурения применяются ВВ из смеси жидких компонентов.

Промышленные ВВ должны обладать пониженной чувствительностью к внешним воздействиям, быть безопасными в обращении, при транспортировании и хранении, иметь относительно невысокую стоимость. Они не должны оказывать вредного влияния на организм человека как при их изготовлении, гак и в процессе применения. Вместе с гем промышленные ВВ должны обладать достаточной мощностью, безотказно детонировать от современных средств инициирования (СИ) или промежуточных детонаторов соответствующей мощности, обеспечивать устойчивую детонацию по всей массе ВВ, сохранять свои свойства в течение всего периода гарантийного срока хранения и иметь достаточную стойкость при длительном нахождении в зарядной камере.

При ведении взрывных работ на открытой поверхности нет ограничений по количеству ядовитых газов, выделяемых при взрывах, поэтому могут использоваться ВВ с кислородным балансом, не равным нулю. Однако применение ВВ с отрицательным кислородным балансом при взрывании на глубоких карьерах ограничено вследствие трудности удаления вредных газов из зоны глубоких горизонтов. Кроме того, ядовитые газы в течение почти 100 ч могут находиться в развале взорванной породы, проникать по трещинам в подземные выработки и вызывать отравление работающих там людей. Поэтому применение таких ВВ должно быть чётко регламентировано.

Промышленные ВВ, применяемые в подземных условиях, при взрыве не должны образовывать много ядовитых газов, а в шахтах, опасных по взрыву газа или пыли, дополнительно ещё должны иметь пониженную температуру взрыва.

ВВ должны обладать хорошей сыпучестью, минимальными слё- живаемостью при хранении и пылением при пересыпке, быть малочувствительными к механическим воздействиям, чтобы работы по заряжанию скважин могли выполняться зарядными агрегатами. В связи с необходимостью заряжания большого числа скважин ВВ должны сохранять постоянными свойства при нахождении в скважинах в течение времени подготовки блока к взрыву (7-10 суток и более).

При больших значениях линии наименьшего сопротивления (ЛНС) и диаметров заряда основное влияние на интенсивность дробления пород при взрыве оказывают трещиноватость пород и прочность отдельностей. Удельная энергия ВВ при крупных взрывах имеет меньшее значение, чем при отбойке шпурами и скважинами малого диаметра (70... 100 мм). Поэтому допустимо применение ВВ с относительно невысокой теплотой взрыва (до 4000 кДж/кг). Такие ВВ в большинстве случаев обеспечивают хорошее дробление породы при относительно невысокой стоимости самих ВВ. Эти ВВ особенно эффективны, если в результате механизированного заряжания увеличивается плотность заряда в скважинах и тем самым повышается объёмная концентрация энергии, т. с. количество энергии в единице объёма (1 дм3).

Примерно 15 % общего количества ВВ должно обладать высокими взрывчатыми характеристиками с теплотой взрыва не ниже 5 000 кДж/кг. Такие ВВ предназначены для дробления трудновзрываемых пород. Промышленными экспериментами на карьерах, разрабатывающих крепчайшие железистые кварциты (Кривой Рог, КМА), установлено, что при использовании высокоплотных (р > 1,4 г/см3) водосодержащих ВВ со скоростью детонации зарядов 5 км/с и более высоких расчётных удельных расходов ВВ (1,2... 1,7 кг/м3) не только достигается интенсивное их дробление, но и происходит взрывное разупрочнение части кусков, за счёт чего снижаются затраты на их механическое дробление и измельчение, увеличивается выход железа в концентрат. Такие же результаты могут быть получены на некоторых рудах цветных металлов. Значительная часть (до 40 %) ВВ должны быть водоустойчивыми и иметь плотность выше 1 т/м3. Это необходимо при заряжании обводнённых скважин. При этом смесь ВВ и воды должна устойчиво детонировать от мощного детонатора. Экономически целесообразно применение водосодержащих ВВ на предприятиях с годовым потреблением более 10 тыс. тонн.

Следует считать перспективным создание водоустойчивых ВВ для заряжания скважин с непроточной водой и ВВ с загущенным нерастворяе- мым раствором селитры, карбамида и т. п. (можно применять и при наличии проточной воды в скважинах), создание горячелыощихся ВВ плотностью более 1 т/м3 из смеси селитры, тротила, пудры, легко окисляющихся металлов и твердеющих растворов. Возможно при заряжании скважин использовать ВВ с меньшей водоустойчивостью в полиэтиленовых гирляндах, эластичных рукавах, имеющих общую плотность более 1 т/м3.

Особенно эффективно проводить заряжание обводнённых скважин неводоустойчивыми ВВ путём установки полиэтиленового рукава с помощью специальных устройств, начиная от дна скважины с одновременным вытеснением из неё воды. При этом возможно вести заряжание скважины после установки рукава вручную или с использованием зарядных машин. Наиболее эффективно использовать совмещение операций установки полиэтиленового рукава, вытеснение воды из скважин и её заряжание с подачей ВВ сжатым воздухом.

При заряжании обводнённых скважин ВВ в жёстких оболочках можно использовать гораздо более дешёвые ВВ, чем гранулотол или алюмотол. Однако такие конструкции зарядов ВВ могут быть эффективны только при обеспечении механизации заряжания и небольших объёмах взрывов.

С применением на крупных карьерах двухбункерных зарядных машин с устройствами для откачки воды из обводнённых скважин требования к ассортименту ВВ могут существенно измениться. На предприятие можно поставлять отдельно гранулотол и аммиачную селитру, которая размещается в другом хранилище, примыкающем к стационарному узлу подготовки селитры для зарядных машин. Заполнение бункеров селитрой и гранулотолом и размещение на машине ёмкости с соляровым маслом позволяет получать на горном предприятии непосредственно перед заряжанием блока различные ВВ (игданит, граммонит и т. д.), а также применять граиулотол в скважинах с проточной водой. Это позволяет крупным горным предприятиям, использующим механизированные пункты подготовки ВВ и зарядные машины, уменьшить потребление тротила и других дорогих водоустойчивых ВВ. При этом доставка на предприятие отдельно гранулотола и аммиачной селитры обходится дешевле, чем доставка смесевого ВВ, так как аммиачная селитра перевозится по регламенту обычных, а не взрывоопасных грузов.

В целом на крупных карьерах с механизацией взрывных работ объём применения ВВ, изготавливаемых на стационарных пунктах их подготовки, должен существенно возрасти. Стационарный пункт приготовления ВВ для бестрогиловых гранулированных и водосодержащих ВВ должен быть универсальным.

В настоящее время основной объём горных пород на карьерах отбивают зарядами, размещаемыми в вертикальных и наклонных скважинах диаметром 100...300 мм. ВВ, применяемые на карьерах, могут иметь критический диаметр более 100 мм, т. е. пониженную детонационную способность в зарядах малого диаметра. Эго могут быть грубодисперсные гранулированные ВВ с широкой зоной химической реакции. ВВ с такой характеристикой обеспечивают более равномерное дробление породы при взрыве путём уменьшения зоны переизмельчения у заряда.

Многообразие условий применения и высокие технические требования к промышленным ВВ вызвали необходимость иметь их широкий ассортимент, насчитывающий десятки наименований.

Промышленные ВВ классифицируются по ряду признаков, имеющих значение для практического использования.

По условиям применения ВВ подразделяются на восемь классов (табл. 3.1).

По физическому состоянию промышленные ВВ могут быть следующими: порошкообразными, шнекованными, прессованными, литыми, гранулированными (чешуйчатыми), водонаполненными, льющимися, горячельющимися, пластичными.

Компоненты гранулированных ВВ имеют гранулы размером 1.. .3 мм или чешуйки того же размера. Водонаполненные ВВ за счёт добавок воды с загустителем имеют слаботекучую медообразную консистенцию. Льющиеся ВВ имеют легкоподвижную консистенцию, допускающую их транспортирование по шлангам. Горячельющиеся водонаполненные ВВ легкоподвижной консистенции в горячем состоянии твердеют при нормальной температуре.

Пластичные ВВ и смеси твёрдых компонентов с жидкой жслатини- зированной массой сохраняют приданную им форму длительное время.

Классификация ВВ по условиям применения

Класс ВВ

Вид ВВ и условия его применения

Цвет

отличительной полосы или оболочек патронов

1

2

3

I

Непредохранительные ВВ для взрывания только на земной поверхности

Белый

II

Неирсдохранитсльныс ВВ для взрывания на земной поверхности и в забоях подземных выработок, в которых либо отсутствует выделение горючих газов и пыли, либо применяется инертизация призабойного пространства, исключающая воспламенение взрывоопасной среды при взрывных работах

Красный

III

Предохранительные ВВ для взрывания только по породе в забоях подземных вырабо ток, в которых имеется выделение метана и отсутствует взрывчатая пыль

Синий

IV

Предохранительные ВВ для взрывания по углю и (или) породе или горючим сланцам в забоях подземных выработок, опасных по взрыву угольной или сланцевой пыли при отсутствии метана; или по углю и (или) породе в забоях подземных выработок, проводимых по угольному пласту, в которых имеется выделение метана, кроме забоев, отнесённых к особо опасным но мегану при взрывных работах; или для сотрясательного взрывания в забоях подземных выработок

Жёлтый

V

Предохранительные ВВ для взрывания но углю и (или) породе в особо опасных по метану при взрывных работах в забоях подземных выработок, проводимых но угольному пласту, когда исключён контакт боковой поверхности шпурового заряда с метановоздушной смесью, находящейся либо в пересекающих шпур трещинах массива горных пород, либо в выработке

Жёлтый

1

2

3

VI

Предохранительные ВВ для взрывания по углю и (или) породе в особо опасных по метану при взрывных работах в забоях подземных выработок, проводимых в условиях, когда возможен контакт боковой поверхности шпурового заряда с метановоздушной смесью, находящейся либо в пересекающих шпур трещинах массива горных пород, либо в выработке; или в угольных или смешанных забоях восстающих (с углом более 10°) выработок, в которых выделяется метан, при длине выработок более 20 м и проведении их без предварительно пробуренных скважин, обеспечивающих проветривание за счёт общешахтной депрессии

Жёлтый

VII

Предохранительные ВВ и изделия из предохранительных ВВ IV—VII классов для ведения специальных взрывных работ (для водораспыления и распыления порошкообразных ингибиторов, для взрывного перебивания деревянных стоек при посадке кровли, при ликвидации зависаний горной массы в углеспускных выработках, для дробления негабаритов) в забоях подземных выработок, в которых возможно образование взрывоопасной концентрации метана и угольной пыли

Жёлтый

Специальный (С)

Непредохранительные и предохранительные ВВ и изделия из них, предназначенные для специальных взрывных работ, кроме забоев подземных выработок, в которых возможно образование взрывоопасной концентрации метана и угольной пыли

-

1-я группа

Взрывные работы на земной поверхности: импульсная обработка металлов, инициирование скважинных сосредоточенных зарядов; контурное взрывание для заоткоски уступов; разрушение мёрзлых грунтов; взрывное дробление негабаритных кусков породы; сейсморазведочные работы в скважинах; создание заградительных полос при локализации лесных пожаров и другие специальные работы

Белый

1

2

3

2-я группа

Взрывные работы в забоях подземных выработок, не опасных по газу и пыли, взрывание сульфидных руд, дробление негабаритных кусков породы; контурное взрывание и другие специальные работы

Красный

3-я группа

Прострелочно-взрывные работы в разведочных нефтяных, газовых скважинах

Чёрный

4-я группа

Взрывные работы в серных, нефтяных и других шахтах, опасных по взрыву серной пыли, водорода и паров тяжёлых углеводородов

Зелёный

Примечание. 1. Степень опасности забоев по метану при взрывных работах устанавливается специальными инструкциями или другими нормативными документами, утвержденными в установленном порядке. 2. Перечень конкретных видов подземных выработок, в которых должны применяться ВВ соответствующих классов, устанавливается Едиными правилами безопасности при взрывных работах или другими нормативными документами, согласованными Ростехнадзором и утверждёнными в установленном порядке.

Промышленные ВВ выпускаются в натренированном и непатро- нированном виде.

Патроны ВВ имеют цилиндрическую форму, диаметр и массу их принимают в зависимости от диаметра шпуров или скважин. Для льющихся ВВ в качестве оболочки могут быть использованы полиэтиленовые ампулы. Патронирование ВВ производится на заводе-изготовителе. При транспортировании и хранении патроны ВВ упаковывают в деревянные ящики, а непатронированные (россыпные) ВВ укладывают в бумажные или полиэтиленовые мешки.

Прессованные и литые ВВ изготавливаются в виде шашек. Шашки кумулятивных зарядов иногда заключают в корпуса и оболочки.

На всех патронах, пачках, мешках, ящиках ставится штамп завода- изготовителя с указанием индекса завода, наименования ВВ, номера партии, массы патрона, мешка, ящика, даты изготовления (месяц и год) в соответствии с существующим ГОСТом. Каждая партия ВВ сопровождается кратким руководством по применению, гарантийному сроку хранения, порядку испытаний, правилам обращения.

По характеру действия ВВ на окружающую среду их разделяют:

  • 1) на бризантные ВВ, которые в свою очередь могут быть подразделены на высокобризантные ВВ со скоростью детонации 5...7 км/с и бризантностыо 20...27 мм; бризантные ВВ со скоростью детонации 3,5...5,0 км/с и бризантностью 15...20 мм; низкобризантные ВВ со скоростью детонации 2...3,5 км/с и бризантностью 10... 15 мм;
  • 2) метательные ВВ со скоростью детонации менее 2 км/с (например, скорость взрывного горения дымного пороха равна 100...400 м/с).

Из бризантных ВВ выделяют первичные инициирующие ВВ, обладающие высокой чувствительностью, которые применяют для изготовления средств инициирования (капсюлей-детонаторов, электродетонаторов, детонирующего шнура). Для изготовления средств инициирования, применяемых в горной промышленности, используют гремучую ртуть Hg(CNO)2, азид свинца PbN6, тетрил Q,H2(N02)4NCH„ гексоген C3H6N606, тэн C5H8(0N02)4 и ТНРС C6H2(N02)302PbH20.

Промышленные (вторичные) ВВ предназначаются для дробления и разрушения горных пород. Детонацию этих ВВ вызвать труднее, чем инициирующих, поэтому их взрывают посредством взрыва инициирующих ВВ.

Особенность инициирующих ВВ заключается в том, что их горение очень легко и быстро переходит во взрыв. Горение бризантных (промышленных) ВВ переходит во взрыв лишь при некоторых особых условиях - большая масса, прочная оболочка, пористая структура и т. п. Горение же порохов, в принципе не отличающихся от бризантных ВВ по химическому составу, наиболее устойчиво и не переходит во взрыв даже при наличии больших масс ВВ и прочной оболочки, что обеспечивает их применение в огнестрельном оружии.

Промышленные ВВ могут быть индивидуальными (однокомпонентными) и смесевыми. К индивидуальным относятся химически однородные вещества. В молекулах этих веществ содержатся горючие элементы и окислитель.

Индивидуальные ВВ по экономическим соображениям, а также из- за высокой чувствительности используют преимущественно как компоненты смесевых ВВ и для изготовления средств инициирования. В качестве однокомпонентного промышленного ВВ применяют тротил, в сейсморазведке - иногда порох. Смесевые ВВ представляют собой механическую смесь, сплав, а также раствор двух или нескольких компонентов.

Наибольшее распространение получили взрывчатые смеси из твёрдых веществ. В состав смесей могут входить как взрывчатые, так и невзрывчатые компоненты. Химические вещества, используемые для изготовления смесевых промышленных ВВ, следующие: азотнокислые эфиры спиртов - тринитроглицерин, тетранитродиглицерин, динитрогликоль, тэн, применяемые при изготовлении нитроглицериновых ВВ и в качестве сенсибилизаторов других ВВ; азотнокислые эфиры клетчатки - коллоидный хлопок, используемый для желатинизации нитроглицерина; нитросоединения ароматического ряда - тротил (ТНТ), динитронафталин, используемые частично в чистом виде, а главным образом в качестве сенсибилизаторов механических смесей; тенерес (тринитроре- зорцинат свинца) и тетрил, применяемые при изготовлении детонаторов; соли азотной кислоты - аммиачная (АС), натриевая и калиевая селитры, применяемые при изготовлении различных сортов промышленных ВВ; соли азотистоводородной кислоты - азид свинца и гремучей кислоты - гремучая ртуть, применяемые при изготовлении детонаторов.

По химическому составу ВВ разделяют на аммиачно-селитренные, нитроглицериновые, нитропроизводные ароматического ряда, хлоратные, оксиликвиты и пороха. Основное практическое применение имеют ВВ трёх первых групп; хлоратные и перхлоратные ВВ почти не применяются из-за их высокой чувствительности к механическим воздействиям; оксиликвиты не получили распространения из-за их малой жизненности, а пороха применяются в сейсморазведке и при отбойке штучного камня.

По степени опасности при хранении и перевозке применяемые в промышленности взрывчатые материалы (ВМ) делятся на следующие группы:

I. ВВ с содержанием жидких нитроэфиров более 15 %, нефлегмати- зированный гексоген, тетрил.

II. ВВ на основе аммиачной селитры, тротил и его сплавы с другими нитросоединениями. ВВ с содержанием жидких нитроэфиров до 15 %, флегматизированный гексоген, ДШ.

III. Пороха дымные и бездымные.

IV. Все детонаторы и пиротехнические замедлители КЗДШ.

V. Перфораторные заряды и снаряды с установленными в них взрывателями для работы в глубоких скважинах.

ВМ различных групп следует перевозить и хранить отдельно. Допускается в отдельных случаях совместная перевозка ВВ и СИ. Это регламентировано Едиными правилами безопасности при взрывных работах.

Контрольные вопросы

  • 1. Каким могут быть ВВ по своему физическому состоянию?
  • 2. Перечислите основные требования, которым должны удовлетворять промышленные ВВ.
  • 3. По каким признакам классифицируются промышленные ВВ?
  • 4. В каких физических состояниях могут находиться промышленные ВВ?
  • 5. Назовите группы, на которые делятся промышленные ВВ по характеру действия.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >