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

Начальная концентрация взрывных газов определяет­ ся отношением их количества к объему зоны отброса

А — количество одновременно взрываемого ВВ, кг. При оценке газовости ВВ камерным методом (см. гл. II)

считается, что в первоначальный после взрыва момент концентрация ядовитых газов в свободном пространстве выработки и обрушенной горной породе одинакова. Тогда

Вформулах (1.22) и (1.23):

F n.p— объем пустот в обрушенной руде;

Нп.общ — общий объем пустот в выработке; К р— коэффициент разрыхления руды;

V

D = ^ - п — отношение свободного объема выработки пос-

у Р-Ц

ле взрыва к объему взорванных пород в целике.

Объем газов, содержащихся во взорванной породе, можно определить и через их начальную концентрацию

а для свободного пространства

27

Тогда

В формуле (1.27) 5Ф— фактическая газовость ВВ, т. е. та, которую непосредственно замеряют в выработке. Одна­ ко, если ее принять за основную расчетную величину, по­ лучается заниженное количество необходимого для про­ ветривания воздуха. При интенсивной вентиляции горно­ проходческих забоев газ, адсорбированный обрушенной рудой, поступает в атмосферу и это обстоятельство тоже следует учитывать.

Тогда

(1.28)

При определении газовости ВВ в невентилируемой ка­ мере

(1.29)

Приведенная выше схема расчета справедлива для оценки газовости ВВ камерным методом, т. е. для случая, когда все образовавшиеся газы находятся в каком-либо замкнутом объеме. При массовых взрывах в шахтах такой картины не наблюдается, так как часть газов выбрасы­ вается на вентиляционный, скреперный или откаточный горизонты, а другая остается в свободном пространстве камеры и в обрушенной руде.

Проведенные на различных рудниках Казахстана ИГД АН КазССР эксперименты, а также результаты исследо­ ваний других авторов [4, 5, 6, 9, 10] позволяют рекомен­ довать приближенное процентное соотношение газового баланса взрыва, который зависит от применяемых систем разработки.

В общем случае можно считать, что навстречу венти­ ляционному потоку выбрасывается 20—30% от образовав­ шихся газов; на выработки вентиляционного горизонта по­ ступает 15—25%, а в блоке остается до 55% газов, т. е. Фбл ~ 0>55фобщ. Из этого количества 30—40% погло­ щается обрушенной рудой и вмещающими породами, а остальное остается в свободном пространстве камеры и в пустотах между кусками взорванной руды. Из газов, ад­ сорбированных обрушенной рудой, до 50% вместе с ней поступает на горизонт скреперования и 50—60% — в сво­

28

бодное пространство очистной выработки. Это происходит в начале выпуска после взрыва. Если обрушенная руда на­ ходится в блоке продолжительное время, то за счет фильт­ рации и диффузии в свободное пространство поступит го­ раздо больше газов.

Таким образом,

где фп.п— количество газов, поглощенное кусками обру­ шенной руды и боковыми породами ;

Фс.п— количество газов, находящихся в свободном пространстве.

При проектировании проветривания величиной я|)п. п обычно пренебрегают, так как этот газ выделяется из по­ род очень медленно и незначительно влияет на увеличе­ ние концентрации ядовитых газов в атмосфере выработки. Поэтому фбл можно рассчитывать по формуле (1.25).

В формулы подставляют обычно объем газов, выноси­ мый из выработки вентиляционной струей. Из этих сооб­ ражений должна выбираться и расчетная газовость ВВ, которая для систем разработки с массовым обрушением руды складывается из

ние газов с откаточного или скреперного го­ ризонта обратно в блок.

При практических расчетах можно принимать фрасч ~

~ Фф и ?>расч~^Ф> имея в виду, что коэффициенты п и т изменяются соответственно от 0,1 до 0,5 и от 0 до 0,2 в за­ висимости от степени перекрытия сечения выпускных дучек обрушенной рудой.

В худшем случае

29

Г л а в а II

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОСТИ ВВ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Существует два метода определения количества ядови­ тых газов, образующихся при взрывании ВВ — лаборатор­ ный и производственный. Первый из них применяется тог­ да, когда с минимальными затратами средств и времени необходимо сравнить различные ВВ в идентичных усло­ виях, выяснить условия их использования, а также уточ­ нить влияние на состав газов физико-механических свойств горных пород. Этот метод обычно используется при взрывах небольших количеств ВВ (от 50 до 200 г).

Определение газовости ВВ осуществляется в специаль­ ных стальных бомбах различного объема (от 5 до 50 л), в которых создаются условия, в некоторой степени модели­ рующие производственные.

По этому признаку лабораторные методы подразде­ ляются следующим образом:

— взрывание вертикально подвешенных зарядов в воз­ духе или в вакууме в бомбах Долгова (У =50 л), Бихеля

(F=15 и 20 л) и Апина ( F=5 л);

—взрывание заряда, помещенного в кубик породы, при нормальных атмосферных условиях в бомбе Долгова;

—взрывание заряда в песчаной оболочке в вакуум­ ных бомбах Долгова или Бихеля;

—взрывание заряда при избыточном давлении 150— 200 мм рт. ст. в свинцовом блоке Трауцля, помещенном

вбомбу Долгова.

Указанные бомбы представляют собой полые стальные цилиндры с глухим днищем и съемной крышкой. В зави­ симости от расположения они могут быть вертикальными и горизонтальными, а на их корпусах предусмотрены спе­ циальные штуцеры с вентилями и клапаны для создания вакуума, измерения давления и отбора проб [3, 4, 5].

Как указывалось выше, в бомбах, по возможности, мо­

31

делируются производственные условия, однако это яв­ ляется грубым приближением вследствие трудности охва­ та всего многообразия горнотехнических условий и полу­ ченные результаты бывают малонадежны. Поэтому при выборе расчетной величины газовости ВВ следует ориен­ тироваться на производственные методы ее оценки, прово­ димые по единой схеме.

В качестве отправных установок здесь можно исполь­ зовать рекомендации В. А. Ассонова, В. Д. Росси (камер­ ный метод) и П. А. Парамонова, А. Г. Алексеева (беска-

мерный метод) [5, 16, 18, 21].

Камерный метод

Определение количества взрывных газов камерным методом проводилось еще в 30-х годах [17]. Однако тогда не было единой схемы проведения опытов и полученные результаты трудно было сопоставить. Одна из первых попыток в этом отношении предпринята В. А. Ассоновым и Б. Д. Росси в 1958 г. [18], которые для исключения влияния каких-либо побочных факторов рекомендуют про­ водить эксперименты раздельно в породных и рудных за­ боях с использованием ВВ одного качества, изготовлен­ ных на одном заводе.

Сущность их метода сводится к следующему. В дейст­ вующих горноподготовительных или нарезных выработ­ ках создаются искусственные камеры, ограниченные, с од­ ной стороны, грудью забоя, а с другой — занавесом из промасленного или прорезиненного брезента. Сечение вы­ работки (камеры) находится в пределах 44-10 м2, а дли­ на — 15—40 м при угле ее наклона не более 30°.

Занавес имеет размеры, на 1 я превышающие высоту

иширину камеры из того расчета, чтобы нахлестка состав­ ляла 0,5 м. Перед взрывом занавес свертывается в рулон

иподвешивается у кровли выработки для удобства быст­ рого опускания. Взрывные газы в камере тщательно пе­ ремешиваются при помощи местных вентиляторов или вручную кусками плотной материи, а пробы набираются респираторщиками для последующего анализа в газоана­ литической лаборатории.

Камерный метод, рекомендованный ИГД им. А. А. Ско-

чинского, достаточно прост и удобен, тем не менее ему присущи некоторые недостатки технического порядка, устранение которых позволяет повысить точность и на­ дежность результатов экспериментов. В этой связи при анализе газовости ВВ на рудниках Казахстана приведен-

32

ная выше методика была несколько видоизменена и до­ полнена.

Выбор условий проведения опытов. Горные породы экспериментальной выработки должны быть однородны­ ми, без пропластков и крупных минералогических вклю­ чений другого состава. Забой по возможности выбирается сухим, так как повышенная влажность пород и наличие капежа существенно влияют на количество газообразных продуктов взрыва вследствие хорошей растворимости не­ которых из них, например окислов азота.

Если на данном предприятии преобладают обводнен­ ные забои, то в целях сопоставительной оценки в них сле­ дует провести самостоятельные замеры. Атмосферные условия должны соответствовать установленным нормам и не отличаться существенно от обычных средних.

Для проведения опытов выбираются прямолинейные и горизонтальные выработки с однотипным креплением или ровными стенками, кровлей и почвой, если выработка не закреплена. Сечение последней не загромождается лесом, используемым оборудованием и пр.

Угол наклона экспериментальной камеры по рекомен­ дациям В. А. Ассонова и Б. Д. Росси может достигать 30°, однако, как показали наблюдения на ряде рудников Ка­ захстана, при а = 30° в выработках, проходимых по восста­ нию у груди забоя, скапливаются легкие газы (NH3, СО и др.), а тщательное их перемешивание затруднено из-за неудобства передвижения.

При проходке сверху вниз наблюдается обратная кар­ тина, т. е. в количественном отношении у забоя преобла­ дают SO2, NO2, СО2, H2S. Поэтому для обеспечения более или менее равномерных концентраций компонентов газо­ вой смеси угол наклона выработки не должен превышать

10—15°.

Сечение выработки выбирается с учетом удобства рас­ положения замерных точек. При ручном пробоотборе опти­ мальными будут' высота выработки — 24-3, ширина —

2,5-^3,5 и сечение — 5-^11 м2.

Что касается длины камеры, то здесь нельзя рекомен­ довать каких-либо конкретных ее значений, т. к. величина зоны отброса продуктов взрыва зависит от количества одновременно взрываемого ВВ, обусловленного паспортом буровзрывных работ.

Длина зоны отброса газов в момент взрыва комплек­ та шпуров устанавливается по известной приближенной формуле [13, 19]