Взрывные работы

В угольных шахтах, опасных по газу разрешается применять при взрывных работах только предохранительные взрывчатые вещества (ПВВ). В настоящее время ПВВ еще не могут быть признаны абсолютно безопасными для ведения взрывных работ во взрывоопасносной атмосфере шахт. В результате торможения реакции ингибитором, который находится в составе ПВВ, удается обеспечить взрывопредупреждение МВС при взрывных работах.
Adva Capotal
Перспективы развития экологически чистых взрывчатых веществ угольных шахт Украины.

УДК 622.235.
Ю.В. МАНЖОС, Ю.В. ПОДОВАЛЕНКО

В работе аналитически оценены современные перспективы развития и совершенствования экологически чистых взрывчатых веществ. Показано, что наиболее перспективным направленим исследования и разработки таких ВВ для угольных шахт Украины является создание и внедрение эмульсионных взрывчатых веществ.


Известно, что в процессе взрывчатого превращения ВВ выделяют большое количество газообразных продуктов, загрязняющих окружающую среду и без того испытывающую вредное влияние выбросов различных производственных предприятий. А ведь ВВ в настоящее время используются достаточно широко: ведение буро-взрывных работ, снаряжение боеприпасов различными методами, утилизация боеприпасов, приготовление смесевых ВВ. Оценивая экологическую безопасность промышленных ВВ учитывают, в основном, только токсичные газы, которые образуются в процессе химической реакции взрывчатого превращения (в основном NOx и СОх)[1].

В составе ВВ имеются компоненты, которые сами по себе являются опасными для здоровья людей и оказывают вредное влияние на окружающую среду. Большинство сенсибилизаторов, входящих в состав промышленных ВВ в достаточно большом количестве (тротил, гексоген, нитроэфиры и т.д.) являются вредными веществами и по токсическому воздействию согласно ГОСТ 12.1.005-88 и ГОСТ 12.1.007-76 относятся к I-II классу опасности. ПДК этих веществ в воздухе рабочей зоны должна быть не выше следующих значений [1]:

нитроэфиры – 0,02 мг/м3;
тротил – 0,1 мг/м3;
гексоген – 1,0 мг/м3.

Эти компоненты попадают в окружающую среду при заряжании скважин рассыпными ВВ, при разрушении оболочек патронов в процессе подготовки к взрыванию; при просыпании в процессе приготовления смесевых ВВ; а так же при проведении взрывных работ за счет частичного разброса ВВ с периферии зарядов при прохождении детонационной волны [1].

Одно из перспективных направлений создания экологически чистых ВВ — это разработка новых взрывчатых материалов в состав которых не входят в качестве сенсибилизаторов бризантные ВВ. Такое направление достаточно хорошо проработано для взрывчатых веществ, которые применяются при ведении взрывных работ на земной поверхности.

Проведенный анализ показывает, что в ряде случаев взрывчатые вещества, которые не содержат мощных высоко бризантных сенсибилизаторов выделяют в результате взрыва пониженное количество токсичных газов в продуктах взрыва в сравнении с обычными традиционными ВВ. В качестве примера можно привести разработанные Киевским предприятием «Техновзрыв» взрывчатые вещества под общим наименованием «Комполайты». Исследования, проведенные авторами работы показали, что при взрыве таких ВВ выделяется от 13 до 20 литров токсичных газов на 1 кг ВВ. Для сравнения 1 кг аммонита №6ЖВ при взрыве выделяет 60 — 70 литров токсичных газов.

Перспективным направлением в развитии экологически чистых ВВ стало создание эмульсионных ВВ (ЭВВ) [2]. ЭВВ стали революционным достижением науки о промышленных ВВ за последние 30 лет, что изменило концепцию организации и проведения взрывных работ на горных предприятиях и стимулировало развитие новых видов сырья, оборудования для производства взрывчатых материалов и зарядной техники [3].

Перспективность применения эмульсионных ВВ определяется также и тем, что на их основе появилась возможность решить практические задачи создания новых ВВ, которые отвечали бы современным требованиям горнодобывающей промышленности [4].

В состав эмульсионных ВВ не входят исходные материалы, классифицируемые как ВВ, они приобретают взрывчатые свойства лишь в конечной стадии приготовления. ЭВВ практически не чувствительны к случайному инициированию от трения, механических воздействий или огня и являются более безопасными в производстве, чем другие промышленные ВВ, кроме того, они не содержат в составе высокотоксичных веществ [2].

ЭВВ состоят из концентрированного (80 – 90%) водного раствора окислителя (например, селитры) в горючем компоненте (например, нефтепродукты), стабилизированного специально подобранными поверхностно-активными веществами – эмульгаторами. Такая рецептура дает составам ряд свойств, которые невозможно было достичь другими путями.

Принципиально рецептуры ЭВВ, которые применяются в разных странах мира, являются близкими. Они представляют собой концентрированные дисперсии водных растворов солей окислителей в среде углеводородов, содержащих добавку эмульгатора. Основные отличия состоят в типе используемого эмульгатора и способе сенсибилизации эмульсионной матрицы: введением микросфер (физический способ) или путем газогенерации (химический способ) [4]. Как показали исследования, в качестве горючего компонента при получении ЭВВ могут использоваться традиционные компоненты: мазут, дизельное топливо, индустриальные масла, а также нефтесодержащие промышленные отходы и продукты переработки однолетнего растительного сырья. В Украине разработаны ЭВВ, получившие название – «Украиниты», производство которых не требует сложного оборудования [2]. Украиниты (украинит-Д, украинит-ИД, украинит-МД, украинит-ИД-М украинит-ПМ-1) сохраняют устойчивость при введении в их состав полых стеклянных микросфер, что позволяет варьировать чувствительность ЭВВ в широких пределах [2].

Рецептура украинита предусматривает использование только отечественных продуктов. Изготовление ЭВВ и заряжание скважин осуществляется на основе имеющейся отечественной производственной базы. Эти обстоятельства, а также отсутствие в составе ЭВВ дорогостоящего и экологически опасного тротила, обеспечивают существенное сокращение затрат на взрывное дробление скальных пород и ускоряют переход карьеров на широкое использование экологически чистых, водоустойчивых и высокоэффективных ЭВВ [5].

Украинит-ПМ-1 имеет следующие характеристики.
Кислородный баланс, %
От -0,05 до -4,3
Теплота взрыва, кДж/кг
4100-4400
Объем газов взрыва, л/кг
721-750
Скорость детонации, м/с
4300-4400
Критический диаметр в стальной оболочке, мм
120-150
Чувствительность к капсюлю-детонатору
Не чувствителен
Чувствительность к удару по ГОСТ 4545: нижняя граница на приборе №2, мм >500
Водопроницаемость при контакте с водой 24 ч, г/см2 0.02
Количество вредных газов в пересчете на СО, л/кг 21,4

Составы украинитов подобраны так, что при взрыве степень завершения химических реакций достигает 97%. В облаке взрыва присутствуют преимущественно пары воды, углекислый газ и свободный азот [5].

В Украине Рубежанском казенном химическом заводе «Заря» серийно производятся такие ЭВВ как эмульхим ШМ — патронированное ЭВВ, разработанное специалистами РКХЗ «Заря».

В состав эмульсии эмульхима входят растворы аммиачной и натриевой селитры, карбамид, смесь минерального масла и эмульгатора собственной разработки. Для физической стабильности матрица эмульсии закреплена бутилкаучуком или полиизобутиленом. Эмульсия сенсибилизируется стеклянными микросферами. По внешнему виду эмульхим ШМ представляет собой желеобразную массу от белого до желто-коричневого цвета [6].

К сожалению все приведенные выше эмульсионные взрывчатые вещества предназначены для ведения взрывных работ в карьерах. Эмульсионные взрывчатые вещества для подземных работ и в частности для угольных шахт в Украине до настоящего времени не созданы.

За рубежом используются такие ЭВВ как нобелит, нобелан, патронированные ЭВВ типа нобелит-216Z.

Таким образом, снижение количества вредных выбросов в атмосферу стало возможным благодаря созданию новых экологически чистых ВВ не содержащих сенсибилизаторов на основе бризантных ВВ, в том числе и эмульсионных ВВ.

Эмульсионные ВВ по нашему мнению на сегодняшний день являются наиболее перспективными. Так как помимо экологической чистоты обладают рядом эксплуатационных и технологических преимуществ по сравнению с традиционными ВВ. В настоящее время необходимо проводить работу по созданию высоко предохранительных эмульсионных ВВ для угольных шахт.

Разработка и внедрение этих ВВ позволит существенно повысить безопасность ведения взрывных работ, так как эти ВВ практически не взрываются от механических воздействий, не выгорают в шпуровых зарядах и не выделяют при взрыве токсичных компонентов.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Манжос Ю.В., Галиакберова Ф.Н. Об экологической чистоте взрывчатых веществ. Материалы международной конференции «Экологические аспекты ведения взрывных работ» Яремча, 2006.
  2. В.П.Куприн, Р.С.Крысин, А.И.Глушко. Физико-химические свойства «Украинитов» как основы для создания промышленных ВВ и пунктов их приготовления на местах проведения взрывных работ., Материалы 1-ой Украинской научной конференции «Промышленные взрывчатые вещества и средства их инициирования» 24 – 26 мая 1994 г.Выпуск 1.г. Шостка, Сумская обл.1996г (с. 5-8).
  3. Свойства матричных эмульсий и взрывчатых веществ на их основе / Илюхин В.С., Соснин В.А., Черемухина В.И., Макогон Л.В. // Горный журнал. — 2003. — №12.
  4. Состояние и перспективы применения эмульсионных ВВ на комбинате / Мальгин О.Н., Кустов А.М., Шеметов П.А. // Горный журнал. – 2003. — №8.
  5. Украинит — ПМ-1: техника и технология изготовления / Крысин Р.С., Ищенко Н.И., Клименко В.А., Пивень В.А., Куприн В.П. // Горный журнал. -2004. — №8.
  6. Некотрые характеристики перспективных видов ВВ и СВ / Макаров О.И. // Горный журнал. – 2004. — №8.