Файл: Шепелев С.Ф. Газовость промышленных взрывчатых веществ на рудниках.pdf

Двуокись азота красновато-бурого цвета с удель­ ным весом по отношению к воздуху 1,58. При нормальных атмосферных условиях 1 л NO2 весит 2,053 г. Хорошо рас­ творяется в воде, образуя азотную кислоту

ХО2-f- Н2О = 2HNO3+NO.

Двуокись азота легко полимеризуется в азотноватый ангидрид (М2О4), дающий при соединении с водой азотную

и азотистую кислоты.

Окислы азота раздражают дыхательные пути, вызы­ вая одышку, кашель, а в тяжелых случаях — отек легких.

ный период, который может длиться несколько часов. Вдыхание воздуха с содержанием окислов азота

0,125 мг/л вызывает приступы кашля, а с 0,25 мг/л обыч­ но приводит к смертельному исходу. При тяжелом отрав­ лении первоначально наблюдаются головные боли, рвота, кашель, затем следует временное облегчение и спустя 2— 12 час вновь наступает сильный кашель с мокротой, рас­ стройство сердечной деятельности. Окислы азота гораздо токсичнее окиси углерода, и их токсичность увеличивает­ ся с ростом концентрации.

Подсчитано, что окислы азота в пересчете на N2O5 в 9,6 раз опаснее окиси углерода, поэтому допустимая кон­ центрация их в рудничной атмосфере принята равной 0,0001%, или 0,005 мг/л. Для N0 и NO2 санитарная норма несколько ниже и составляет 0,00025% по объему.

Сернистый ангидрид относится к категории сильно ядовитых газов, обладает острым запахом и кислым вку­ сом, бесцветен, не горит и горения не поддерживает. Хоро­ шо растворим е воде: при t = 20°С в одном объеме воды растворяется около 40 объемов SO2. Удельный вес сернис­ того газа — 2,21. При нормальных атмосферных условиях 1 л его весит 2,86 г.

При вдыхании сернистого ангидрида появляются ка­ шель, чихание, спазмы носоглотки, а в случае тяжелых отравлений — отек гортани, легких и воспаление бронхов. Концентрация SO2 0,002% вызывает раздражение слизис­ тых оболочек глаз и носа, а при содержании в рудничном воздухе 0,05% этот газ смертельно опасен.

Сернистый ангидрид в 3,4 раза токсичнее окиси угле­ рода и его предельно допустимая концентрация состав­ ляет 0,00035%, или 0,02 мг/л. Для кратковременного пре­ бывания в загазованной атмосфере эти нормы понижены соответственно до 0,0007%, или 0,0.4 мг/л.

22

Сероводород — бесцветный газ с характерным запа­ хом тухлых яиц н сладковатым вкусом. В спокойной ат­ мосфере горит, а в 6%-ной концентрации образует с воз­ духом взрывчатую смесь. Удельный вес H2S равен 1,19, 1 л весит 1,52 г, легко растворим в воде: при 0°С в одном объеме воды растворяется 4,4 объема сероводорода. С по­ вышением температуры эта способность заметно пони­ жается. Так, при t = 25°С в одном объеме воды может рас­ твориться только 2,6 объема H2S.

Вдыхание сероводорода сопровождается нарушением внутритканевого дыхания, так как ткани перестают усваи­ вать кислород. Содержание 0,02 мг/л H2S вызывает воспа­ ление глаз, а дальнейшее повышение концентрации спо­ собствует появлению усталости, головной боли, тошноты, жжения в глазах. Опасное отравление соответствует кон­ центрации 1,0 мг/л HoS. При 1,5 мг/л неизбежен смертель­ ный исход вследствие кислородного голодания и отека легких.

Коэффициент токсичности сероводорода по отношению к окиси углерода принимается равным 3,6, а предельно допустимая концентрация по объему — 0,00066%, или

0,015 мг/л.

Пары ртути и свинца присутствуют в рудничной ат­ мосфере после взрывных работ обычно в небольших коли­ чествах, и их объем в смеси ядовитых газов невелик. По­ этому в формулах суммарной оценки токсичности ядови­ тых взрывных газов они, как правило, не учитываются. Однако следует иметь в виду, что при длительном воз­ действии пары ртути и свинца могут вызвать хроническое отравление центральной нервной системы, органов пище­ варения, почек.

Таким образом, ядовитые газы по-разному влияют на организм человека, а их совместное действие лишь усили­ вает токсичность каждого из них. Поэтому для удобства практических расчетов пользуются так называемой услов­ ной окисью углерода (СОуол), которая характеризует сум­ марное токсическое воздействие всех ядовитых газообраз­ ных продуктов взрыва.

Исходя из этого, уравнение, характеризующее общее количество выделившихся при взрыве ВВ ядовитых газов, будет иметь вид

токсичность того или иного газа относительно СО; буквен­ ными индексами обозначено число молей компонентов.

23

Если под коэффициентом токсичности подразумевать отношение допустимых концентраций окиси углерода и

Количество условной окиси углерода является основ­ ной расчетной величиной при проектировании необходи­ мого проветривания. Кроме того, по ней определяется воз­ можность допуска ВВ к использованию на подземных гор­ ных работах. Поэтому к определению СОусл следует под­

ходить с особой тщательностью, поскольку на нее влияет большое количество факторов. Не останавливаясь на ана­ лизе последних, отметим, что для правильной количествен­ ной оценки условной окиси углерода необходимы произ­ водственные эксперименты применительно к конкретным горнотехническим условиям и последующее их обобщение с целью уточнения основных закономерностей и нормати­ вов.

Понятие о газовости взрывчатых веществ

Под газовостъю промышленных ВВ подразумевается суммарное количество ядовитых газов, образовавшихся при взрыве 1 кг ВВ в пересчете на условную окись углеро­ да, измеряемое в л/кг или м3/кг.

Изучением газовости ВВ в СССР начали заниматься еще в начале 30-х гг., т. е. на 15—20 лет раньше, чем за рубежом.

Профессор А. В. Сапожников первым обратил внима­ ние на то, что условия работы взрывчатого вещества в за­ бое резко отличаются от лабораторных [8], а В. А. Ассонов и Б. Д. Росси с 1937 по 1940 г. провели целый комп­ лекс испытаний применяющихся тогда ВВ на рудниках Криворожского бассейна, Урала, шахтах Донбасса и Куз­ басса, комбинате «Апатит» и Никитовском ртутном руд­ нике. Параллельно с производственными исследованиями ВВ испытывались в бомбе Долгова, как в вакууме, так и в окружении горных пород, что позволило получить срав­ нительную оценку результатов опытов, проводимых по единой методике. Авторы рассмотрели влияние на газовость таких факторов, как влажность ВВ, различные нейтрализаторы, форма заряда и состав ВВ.

24

Вконце 30-х и в начале 40-х годов К. К. Андреев дал подробное обоснование роли состава ВВ, а В. Л. Мачкарин установил влияние кислородного баланса на количество образующихся при взрыве ядовитых газов.

В1936—1939 гг. в МакНИИ А. Г. Суворовым были проведены исследования по определению газовости кап­ сюлей детонаторов, а также проанализированы влажность ВВ, вес и материал обертки патронов с точки зрения газо­ образования. Опыты проводились как в лабораторных условиях — в бомбе Долгова, — так и в производствен­ ных — на предприятиях Кривого Рога и комбинате «Ма-

кеевуголь».

Для построения гипотезы, объясняющей механизм га­ зообразования при взрывных работах, после войны были начаты широкие изыскания по установлению количества ядовитых газов при взрывании различных промышленных ВВ. В последующем эти работы были продолжены В. А. Ассоновым, Б. Д. Росси и др.

Исследования приведенных выше авторов показали, что на газовость ВВ влияет множество факторов, основные из которых состав ВВ и его кислородный баланс; состав и физикомеханические свойства взрываемой среды; факто­ ры, связанные с условиями ведения взрывных работ.

Эксперименты, проведенные в последние годы, свиде­ тельствуют о сложности учета газообразных продуктов взрыва, связанной с трудностями их полной регистрации. Действительно, при взрыве часть газов непосредственно поступает в атмосферу и воздушной струей уносится в вен­ тиляционные выработки. Другая часть адсорбируется взорванными горными породами и может удерживаться ими до полного выпуска блока или уборки руды из забоя. Третья часть ядовитых продуктов взрыва заполняет поры, трещины невзорванного массива и кусков обрушенной ру­ ды, в которых находится неопределенно долгое время. По­ этому полная газовость ВВ складывается из

взорванных горных пород содержится до 20% ядовитых газов. Остаточная газовость (Ъ0ст) складывается из коли­ чества газов, поглощенных порами отбитой горной массы, и трещинами невзорванного массива. На долю &ост при­

25

ходится 30—40%, причем взорванной породой поглощает­ ся не более 2—3% образовавшихся газов.

Определение газовости ВВ в производственных усло­ виях заключается в измерении Ьф, так как эксперимен­ тальная оценка Ьа и бост довольно сложна и требует зна­ чительного времени. Поэтому Ьйи Ьоот целесообразно вы­ разить через фактическую газовость.

С учетом сказанного выше Ьа = (0,44-0,5) Ьфи Ьост = = (0,64-1,0)ЬФ.

Тогда для ориентировочной оценки полной газовости

При проектировании вентиляции в расчетные форму­ лы обычно подставляют Ьф, исходя из того предположе­ ния, что адсорбированные обрушенными породами и тре­ щинами массива газы поступают в атмосферу продолжи­ тельное время и в небольших количествах. В этом случае предполагается, что необходимое количество воздуха, установленное по Ьф, обеспечит разжижение ядовитых газов, постепенно выделяющихся из обрушенной руды и трещин массива до уровня предельно допустимых кон­ центраций. Такое предположение не всегда правомерно, поскольку газы, находящиеся в отбитой руде, поступают в атмосферу с различной интенсивностью, обусловленной производительностью погрузки или выпуска. Немаловаж­ ную роль играют и условия фильтрации воздуха.

К расчету газовости промышленных ВВ

Ранее указывалось, что количество различных ядо­ витых компонентов газовой смеси устанавливается по их концентрации или числу молей на основе анализа реак­ ции взрывчатого превращения

Такой способ расчета -фом не всегда приемлем, так как условия протекания реакции трудно теоретически учесть в полном объеме, поэтому наиболее удобны приближенные методы определения газовости через начальную концент­ рацию условной окиси углерода.

26