Файл: Шепелев С.Ф. Газовость промышленных взрывчатых веществ на рудниках.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.07.2024
Просмотров: 76
Скачиваний: 0
А К А Д Е М И Я Н А У К К А З А Х С К О Й ССР
И Н С Т И Т У Т Г О Р Н О Г О Д Е Л А
С. Ф. ШЕПЕЛЕВ, В. Н. КУСТОВ, В. М. МУН
ГАЗОВОСТЬ
ПРОМЫШЛЕННЫХ
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
НА РУДНИКАХ
Ф
И з д а т е л ь с т в о « Н А У К А » К а з а х с к о й ССР
А Л М А - А Т А - 1 9 7 4
Ту- /JVi ^
УДК 622.8(075.8)
В книге рассматриваются вопросы образования ядови тых газов при ведении взрывных работ в подземных выра ботках, вопросы влияния некоторых физико-технических ха рактеристик горных пород на газообразование, количествен ной оценки задержания продуктов взрыва в отбитой руде и динамики выделения газов при ее выпуске. Описываются приемы определения газовости ВВ в производственных ус ловиях, существующие пробогазоотборники. в том числе ав томатические конструкции ИГД АН КазССР. Приводятся по ложения по определению общего количества образующихся газов при взрыве промышленных ВВ. Даются обширные фак тические данные по газовости ВВ, полученные в условиях производства, в том числе на горных предприятиях Казах стана.
Книга рассчитана на широкий круг специалистов — на учны х работников, производственников, проектировщиков и конструкторов, а также на студентов и преподавателей учебных заведений горного профиля.
Илл. 38, табл. 25, библ. 56.
Ответственный редактор О. А. Ахметов
0371—040 Ш м 405(07)—74 3 4 - 7 4
Издательство «Наука» Казахской ССР. 1974
П Р Е Д И С Л О В И Е
Бурное развитие горнодобывающей промышленности в результате применения новых технических средств и бо лее совершенной технологии добычи руд сопровождается существенным изменением факторов, способствующих безопасности горных работ и улучшению атмосферных ус ловий труда шахтеров. Проветривание — один из основ ных факторов, влияющих не только на создание микро климата в шахте, но и на повышение производительности труда подземных рабочих. Практикой доказано, что с улучшением вентиляции рабочих мест значительно уве личивается интенсивность производственной деятельности человека.
Современная технология подземной добычи руд связа на в основном со взрывными работами. При обычных й массовых взрывах образуется большое количество токсич ных газов, а нормативы вентиляции и длительность про ветривания выработок предопределяются их количеством. Известно, что объем образующихся ядовитых газов зави сит от типа ВВ, конструкции заряда, крепости пород, их минералогического состава, влажности, трещиноватости и других горнотехнических характеристик. Такое разнооб разие технических и природных факторов до настоящего времени осложняет расчет газовости ВВ, поэтому опреде ление этой величины пока производится путем постанов ки опытных взрывов непосредственно на рудниках. Опыты показывают, что в большинстве случаев установленная величина газовости ВВ не совпадает с рекомендуемой к использованию при проектировании проветривания выра боток в 40 л/кг израсходованного ВВ.
Таким образом, широкая постановка работ по изуче нию газовости ВВ на рудниках с различной горнотехниче ской характеристикой и технологией добычи представляет
з
важную задачу как с точки зрения выдачи определенных рекомендаций значений ее для конкретных объектов, так и необходимости накопления достаточного количества опытных данных для разработки практически приемлемо го метода предрасчета ее величины.
В нашей стране большой вклад в разработку методики, изучение и непосредственное определение газовости раз личных промышленных ВВ внесли Б. Д. Росси, В. А. Ассонов, П. А. Парамонов, И. Ф. Ярембаш, Е. Г. Морозов, А. Г. Алексеев и другие исследователи. В последние годы зна чительные работы по практическому определению газово сти применяемых ВВ на рудниках Казахстана провел ИГД АН КазССР. Однако разнообразие ВВ и условий их взрывания требует постановки таких опытов непосредст венно персоналом вентиляционных служб рудников. В настоящей работе приведены общие сведения о газообраз ных продуктах взрыва ВВ, методы производственного оп ределения газовости, конструкции совершенных пробоот борников газов после взрывных работ, фактические дан ные по газовости некоторых промышленных ВВ для ряда горных предприятий страны и методика определения газовыделения при выпуске отбитой горной массы.
Авторы выражают глубокую благодарность ответст венному редактору книги О. А. Ахметову и рецензентам за ценные замечания, которые улучшили содержание книги.
Отзывы и пожелания по работе просим направлять по адресу: 480100, г. Алма-Ата, пр. Ленина, 63, ИГД АН КазССР.
Г л а в а 1
ГАЗООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ ВЗРЫВА
Взрывы современных промышленных ВВ относят к ка тегории химических, под которыми подразумевается вне запное химическое превращение вещества, сопровождаю щееся выделением тепла и образованием газообразных продуктов. Работа по разрушению горного массива осу ществляется стремящимися к расширению нагретыми взрывными газами, и превращение ВВ в механическую ра боту будет тем полнее, чем больше образуется газов. Но объем последних служит и критерием допуска к примене нию ВВ на подземных работах, так как заключает в себе значительное количество ядовитых газов — окиси углеро да и окислов азота. Поэтому с расширением ассортимента и увеличением количества применяющихся ВВ санитарногигиеническое состояние атмосферы подземных выработок может существенно ухудшиться.
Общий объем газообразных продуктов нетрудно опре делить теоретически по реакции взрывчатого превраще ния, а также непосредственными измерениями после взрыва определенной навески ВВ в стальной бомбе. Оцен ка же количества ядовитых газов сопряжена с большими трудностями, поскольку здесь сказываются эффективность работы заряда, характер взрываемой среды, состав оболоч ки патронов и физико-химические свойства ВВ. Сущест венное значение имеет и незавершенность химического разложения ввиду разного охлаждения газообразных про дуктов при взрывах в шпурах и скважинах. В этой связи, опираясь на экспериментальные данные, процесс газооб разования целесообразно рассматривать применительно к конкретным горнотехническим условиям. Однако это не исключает широкой возможности теоретического поиска, основанного на анализе физико-химических явлений при взрыве.
5
Краткая характеристика ВВ, рекомендуемых к применению на подземных работах
Все взрывчатые вещества, применяемые в горной про мышленности, подразделяются на два класса — химиче ски однородные ВВ (тротил, нитроглицерин, пироксилин и др.) и взрывчатые механические смеси (аммониты, динамоны, акваниты, зерногранулиты и т. д.). Наибольшее рас пространение получили ВВ второго класса, так как они дешевле, безопаснее в обращении и обладают высокой раз рушающей способностью.
Взрывчатые вещества, рекомендованные к использова нию на подземных горных работах, по внешнему состоя нию можно разбить на следующие категории:
Е. Прессованные Аммонит скальный № 1.
II. Патронированные и россыпные ВВ, не содержащие нитроэфиров
Аммонит № 6 |
Аммонит № 7 ЖВ |
Аммонит № 6К |
Скальный аммонал № 3 |
Аммонит № б ЖВ |
Аммоналы водоустойчивые |
Аммонит № 7 |
Динафтанит |
|
Динамоны AM-10, АМ-8. |
III. Содержащие нитроэфиры |
|
Детонит 6 А |
Детонит 15А-10 |
Детонит 10 А |
Детонит М |
IV. Пластичные ВВ |
|
62% труднозамерзающий |
Акванит № 3 |
динамит |
Акванит № 16 |
Акванит № 2 |
|
V. Гранулированные россыпные ВВ |
|
Гранулиты АС-4, АС-8, С-2, М |
Грамманал А-8 |
Зерногранулит 79/21 |
Игданит |
Из указанных ВВ в последние годы широкое примене ние получили гранулированные, водонаполненные и низ копроцентные нитроглицериновые, позволяющие механи зировать процесс зарядки, а также повысить безопасность при их изготовлении и использовании.
Почти все промышленные ВВ относятся к механиче ским смесям, способным к совместному химическому взрывчатому превращению, в состав которых входят окис литель, например аммиачная селитра, и горючие компо
6
ненты. Если в качестве горючих компонентов используют ся невзрывчатые органические соединения, то такие ВВ выделяют в группу динамонов. Сюда относятся также гранулиты и игданит. В порошкообразные динамоны по мимо аммиачной селитры и горючих составляющих до бавляются алюминий и минеральное масло, однако в игданитах таких добавок нет. Это двухкомпонентная смесь из аммиачной селитры и дизельного топлива (4—6 %). В аммонитах и зерногранулитах в качестве горючей добавки используются взрывчатые нитросоединения — обычно тротил, — а высокоработоспособные ВВ этой группы со держат гексоген. В составе последних могут присутство вать и невзрывчатые горючие компоненты. Аммониты от зерногранулитов отличаются более мелкодисперсной структурой; это же относится и к аммоналам, только в их состав для повышения работоспособности вводится алюминиевая пудра. Для увеличения мощности и прида ния пластичности в аммиачно-селитренные ВВ добавляют до 15% нитроэфиров и они относятся к группе детонитов.
В настоящее время быстрое развитие и распростране ние получают водонаполненные взрывчатые вещества (акваниты и акватолы), которые отличаются высокой во доустойчивостью, скоростью детонации, большой плот ностью и подвижностью массы, а также безопасностью в обращении. ВВВ состоят из кислородоносителя, горючих компонентов и растворителя (воды). В целях обеспечения достаточной плотности заряжания необходимо, чтобы жидкая фаза составляла около 50 %, поэтому один или не сколько твердых компонентов должны хорошо растворять ся в воде. Помимо отмеченных составных частей многие
ВВВ содержат нитросоединения, выполняющие роль сен сибилизаторов, а также желирующие вещества для пре вращения жидкой суспензии в вязкую.
В таблице 1 приведена краткая техническая характе ристика взрывчатых веществ, используемых на шахтах, не опасных по газу и пыли. Как видно из таблицы, они имеют кислородный баланс, близкий к нулевому, так как последний во многом определяет состав и количество газо образных продуктов взрыва.
При положительном кислородном баланее кислород, необходимый для окисления горючих компонентов, со держится в ВВ в избытке и образование взрывных газов протекает с поглощением тепла, что снижает взрыв. При этом весь углерод окисляется в СОг, а водород — в воду.
При отрицательном балансе происходит неполное окисление горючих компонентов и в продуктах взрыва
7
|
|
|
Плотность, г/см 3 |
Теплота взрыва, лакк/к г |
\о |
|
Бризантность, м м |
Кислородный баланс, % |
|
|
|
Основные |
|
|
Рн К |
||||
в в |
Физическое |
компонен |
|
заряжания |
|
о « |
|
|
|
|
состояние |
ты |
в патронах |
ронирован- |
|
Н |
А |
|
|
|
|
|
|
о |
в* |
|
|
||
|
|
|
|
ных ВВ) |
|
\о |
О |
|
|
|
|
|
|
|
cj О |
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
г |
|
8 |
9 |
Аммонит №6 |
Непатрони- |
АС, Т |
1 ,0 -1 ,1 6 |
0 ,8 - 0 ,9 |
1030 |
300-380 |
14 -16 |
+ 0,26 |
|
|
рован^ый и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
патронировав- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный порошок |
|
|
|
|
|
|
|
|
Аммонит 6 К |
Порошкооб |
АС, Т, К |
— |
1 ,0 -1 ,1 5 |
1030 |
360-380 |
14 -16 |
+ 0,26 |
|
|
разный |
|
|
|
|
|
|
|
|
Аммонит |
|
То яге |
1 ,0 -1 ,2 0 |
0 ,8 5 -0 ,9 |
1030 |
360-380 |
14 -16 |
- 0 ,4 2 |
|
№ 6ЖВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аммонит №7 |
|
АС, Т, ДМ |
0 ,9 5 -1 ,0 |
0 ,8 - 0 ,9 |
970 |
350-360 13-15 |
+ 0,55 |
||
Аммонит |
ь |
•То же |
0 ,9 5 -1 ,0 |
0 ,8 - 0 ,9 |
995 |
350-370 |
13 -15 |
+ 0,34 |
|
№ 7ЖВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Динафталит |
Патрониро- |
АС, дини- |
1 ,0 -1 ,1 5 |
— |
975 |
320-350 |
15 -16 |
+ 0,30 |
|
|
ванный поро трондфта- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шок |
лин |
|
|
|
|
|
|
|
Скальный |
То же |
АС, Т, А |
1 ,4 -1 ,5 |
— |
1290 |
450-480 |
23 -27 |
- 0 ,7 0 |
|
аммонит № 1 |
|
гексоген |
|
|
|
|
|
|
|
Аммоналы |
» |
АС, |
Т, А |
0 ,9 5 -1 ,1 0 |
— |
1180 |
400-430 |
16 -19 |
+ 0,29 |
водоустойчи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скальный |
» |
То |
лее |
1 ,0 -1 ,1 |
— |
1340 |
450-480 |
25 |
Нулевой |
аммонал № 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Граммонал |
Гранулы |
АС, |
Т, А |
— |
0 ,9 -0 ,9 5 |
1280 |
420-440 |
26 -30 |
- 0 ,3 2 |
А-8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зернограну- |
То же |
АС, Т |
— |
0 ,9 -0 ,9 5 |
1030 |
360-380 |
24-27 |
+ 0,26 |
|
лит 79/21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Динамоны |
Непатрони- |
АС, А, ММ |
0 ,8 5 -1 ,1 |
0 ,9 5 -1 ,0 |
1295 |
440-460 |
15 -17 |
+ 0,25 |
|
AM-10, АМ-8 |
рованный и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
патронирован- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный порошки |
|
|
|
|
|
|
|
|
Гранулит, |
Гранулы |
То же |
— |
0,90 |
1030 |
350-400 |
22 -27 |
+0,10 |
|
АС-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гранулит |
То лее |
» |
— |
0,95 |
1240 |
400-430 |
24 -28 |
+ 0,16 |
|
АС-8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
62%-ный |
Пластичный |
Нитро |
1 ,4 - 1 ,5 |
“ * |
1274 |
360-400 |
15 -18 |
- 0 ,9 6 |
|
труднозамер- |
|
глицерин |
|
|
|
|
|
|
|
зающий дина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мит |
Гранулы |
АС, ДТ |
— |
0 ,8 5 -0 ,9 |
900 |
320-330 |
15 -20 |
— |
|
|
Игданит
Таблица 1
1 «и
Скорость д тонации, км /сек |
Удельный объем газа, л/к г |
10 |
11 |
4,0 |
895 |
4,0 |
895 |
4,0 |
895 |
3,6 |
910 |
3,7 |
906 |
4,0 |
920 |
6,25 830
4,25 845
4,50 810
3 ,8 - —
4,0
3,5 895
3 ,8 - 840
4,2
3,2 885
3 ,0 - 847
3,5
6,5 586
2,2 6 6 0 -
780