CC BY
88
УДК 662.1/.4
А. Г. Гордиенко, Н. И. Акинин*
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 , корп. 1
РХТУ им. Д. И. Менделеева
* e-mail: akinin@muctr.ru
АНАЛИЗ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ГЕЛЬПОРА ГП-Т, НИТРОНИТА П И АММОНИТА 6ЖВ
Описание проведения сравнительных испытаний гельпора ГП-Т, нитронита П, аммонита 6ЖВ. Сравнение технических характеристик испытываемых ПВВ. Анализ результатов, полученных в ходе сравнительных испытаний. Сравнение экологической безопасности испытываемых ПВВ.
Ключевые слова: сравнительные испытания, гельпор ГП-Т, нитронит П, аммонит 6ЖВ.
В рыночных отношениях возрастает роль технико-экономической оценки выбора технологии разрушения горных пород с использованием новых видов промышленных ВВ ( ПВВ) и изделий на их основе. К таким взрывчатым материалам относятся конверсионные ВВ, полученные при утилизации из компонентов разрывных и метательных зарядов боеприпасов, боевых частей, твердых ракетных двигателей. [1]
Основой промышленной утилизации является снижение уровня опасности в обращении и повышении экологической безопасности
используемых в боеприпасах взрывчатых материалов путем переработки в водонаполненные системы. [2]
Из всего многообразия ПВВ, изготовленных по конверсионным технологиям, особый интерес представляют гельпоры и промежуточные детонаторы гексагеносодержащие водонаполняемые (ПДГВ), разработанные специалистами РХТУ им. Д. И. Менделеева. [3]
Гелеобразные промышленные взрывчатые составы гельпор представляют собой гетерогенную систему, состоящую из зерненных или трубчатых артиллерийских пироксилиновых порохов и гелеобразного раствора окислителя.
Компонентный состав испытываемых ВВ в процентном соотношении выглядит следующим образом:
• Модифицированный состав гельпора ГП-Т: порох пироксилиновый - 40%, селитра аммиачная -38%, натрий азотнокислый - 5.0%, карбамид - 3.0%, алюминиевая пудра - 4.0%, вода - 10%, гелеобразующая добавка - полиакриламид, сверх 100% - 0.5, структурирующий элемент, сверх 100% -0.15. [4]
• Аммонит 6ЖВ: селитра аммиачная - 79%, ТНТ - 21%.
Т. к. состав Нитронита П представляет собой коммерческую тайну и разглашен не был, то по предоставленным организаторами испытаний основным физико-химическим показателям нами было выдвинуто предположение о составе данного ПВВ, а именно:
• Нитронит П марки «С»: дизельное топливо -7%, вода - 10%, селитра аммиачная - 71%, натрий азотнокислый - 12%, сенсибилизирующая добавка (микросферы) вводится сверх 100% в количестве 1 -3%.
• Нитронит П марки «СА»: дизельное топливо - 7%, вода - 7%, селитра аммиачная - 78%, натрий азотнокислый - 8%, сенсибилизирующая добавка (микросферы) вводится сверх 100% в количестве 1 -3%.
В таб. 1 приведены основные характеристики параметров детонации испытуемых ПВВ.
Таблица 1. Основные характеристики параметров детонации испытуемых ПВВ
Вещество Плотность, г/ см3 Скорость детонации, м/с Теплота взрыва, кДж/кг Критический диаметр, мм
Гельпор ГП-Т 1.46 6400 ± 200 3580 12-14
Аммонит 6-ЖВ 1.0-1.1 3600 - 4800 4330 10-12
ЭВВ «Нитронит П» 1.11 4400±100 3700 -
27 февраля 2015 г. ООО «НПП «ХимТех» и ОАО «Промстройвзрыв» провели сравнительные испытания гельпора ГП-Т и штатных ВВ (нитронит П и аммонит 6ЖВ). Место испытаний - карьер «Ильмениоки» ООО «Рубикон» (пос. Куликово, Лахдениохского района Республики Карелия).
Сравнительные испытания проводились в соответствии с новыми федеральными нормами и
правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах», утвержденными Ростехнадзором от 16.02.2015 г. №605 [5]
Сравнительные испытания ПВВ включали в себя следующие мероприятия:
1. Массовый взрыв, при котором часть скважин заряжалась по типовому проекту, часть - с
2. 3.
донным усилителем заряда гельпора, часть -полностью зарядами гельпора. Общая масса ВВ - 15 тонн.
Взрывы в шпурах кустами по 3 шт. Разделка негабарита в вариантах шпуровых и накладных зарядов типов ВВ. Используемые ВВ: гельпор ГП-Т, эмульсионное ВВ, аммонит 6ЖВ. По результатам сравнительных испытаний в РХТУ им. Д. И. Менделеева на кафедре техносферной безопасности был составлен краткий аннотированный отчет, из которого можно выделить основные результаты:
а.) При массовом взрыве заряды с донными усилителями при визуальном осмотре сработали без отказов. Взрываемые горные породы: граниты.
Заряжаемый блок: диаметр скважин 102 мм, основной заряд - эмульсионное ВВ нитронит П, данный усилитель -гельпор ГП-Т массой
5-10 кг. Велась фотопланиметрическая съемка гранулометрического состава отбитой массы с использованием сферических шаблонов.
б.) Использовались вертикальные шпуры диаметром 42 мм, расположение шпуров - в вершине треугольника со стороной 1 м и 0,5 м, заряды - 4 патрона нитронит П, аммонит 6ЖВ, гельпор ГП-Т. Размер взрывной воронки составил 1.9 - 2х2 - 2.1 м, глубина 0.45 - 0.50 м при использовании нитронита П, аммонита 6ЖВ рис. 1(а). При использовании гельпора ГП-Т произошел отказ детонации от патрона к патрону в шпуре, воронки не образовалось рис. 1(б).
Рис. 1. Фотография взрывной воронки
а) нитронит П, аммонит 6 - ЖВ б) гельпор ГП-
Т
в.) При дроблении негабарита использовались шпуровые заряды: нитронит П - 250 г., гельпор ГП-Т - 165 г., аммонита 6ЖВ - 200 г. Накладные заряды: гельпор ГП-Т-расход 2кг/м3 и расход 1кг/м3, аммонит 6ЖВ -расход 2кг/м3, нитронит П-расход 2кг/ м3 и расход 1кг/ м3.
В протоколе совещания по итогам испытаний отмечалось, что при разделке негабарита в сходных условиях гельпора потребовалось меньше, чем штатного ВВ.
Эффективность взрывного действия гельпора в шпурах оценивалась по параметрам воронок, образовавшихся в грунте, в сравнении со штатными ПВВ. Заряжание вертикальных шпуров осуществлялось патронированными ВВ. Патроны гельпора были изготовлены в виде пластиковых пробирок с полусферическим дном и пластмассовой крышкой диаметром 28 мм и высотой 240 мм, внутрь которых помещался зерненный пироксилиновый порох и гелеобразный водный раствор - гель ВИА (водный инертный марки А). Общая масса навески составляла 165 г. В качестве структурирующей добавки использовались соли 3-хвалентного алюминия. Подробное описание процесса изготовления шпуровых зарядов гельпора организаторами предоставлено не было. В связи с чем не предоставляется возможность проанализировать соответствие изготовленных зарядов
технологическим нормам. Отказ передачи детонации от патрона к патрону объясняется неудачно
выбранной конструкцией зарядов и схемой заряжания шпура (рис. 2).
Рис. 2. Конструкция шпурового заряда гельпора ГП - Т 1. Пластиковая пробирка; 2. Пластмассовая пробка;
3. Детонатор; 4. Навеска гельпора ГП - Т
Детонация в заряде затухает из-за полусферической донной части пластиковой пробирки, поскольку диаметр донной части становится меньше критического диаметра для данного ПВВ. Кроме того, затухающая детонация сталкивается с инертной преградой в виде пластиковой пробки, которая дополнительно способствует затуханию детонационного процесса. Прошедшая пластиковую пробку ударная волна не в состоянии инициировать детонацию процесса в последующем заряде.
Наличие гелеобразного раствора окислителей обеспечивает не только безопасность в обращении, но и значительно повышает экологическую безопасность в области проведения буро-взрывных работ (БВР) с использованием гельпоров в сравнении с гранипором. [6]
Сравнительная характеристика экологической безопасности испытываемых ПВВ на основе представлена в таб.2, составленной на основе расчетов в программе Shock&Detonation.
Таблица 2. Сравнительная характеристика экологической безопасности ПВВ на основе пироксилиновых порохов
Продукты взрыва, моль/кг Масса
загрязняющих
ПВВ N2 CO CO2 H2O H2 NH3 CH4 NO веществ в пересчете на СО, кг/кг
Аммонит 6ЖВ 11.20 0.0048 6.47 22.0 0.023 0.00065 0 0.09470 0.053
Гельпор ГП-Т 7.25 0.4200 7.96 17.7 1.470 0.60500 0.1950 0.00287 0.185
Нитронит П марки «С» 9.36 0.1620 4.79 25.2 1.440 0.42500 0.0648 0.000027 0.107
Нитронит П марки «СА» 9.97 0.1830 4.76 25.3 1.600 0.48000 0.0724 0.000048 0.120
Полученные значения показывают, что аммонит 6ЖВ является наименее экотоксичным из испытываемых ПВВ. Это обусловлено тем, что в нем происходит наиболее полное окисление продуктов сгорания, а так же близостью его состава к нулевому
кислородному балансу (КБ). КБ для испытываемых веществ составляет: аммонит 6ЖВ=0.3%, гельпор ГП-Т= - 5.7%, нитронит П марки «С» = - 4.0%, нитронит П марки «СА» = - 4.5%.
Анна Григорьевна Гордиенко бакалавр 4-го года обучения кафедры техносферной безопасности РХТУ им. Д.
И. Менделеева, Россия, Москва
Николай Иванович Акинин д.т.н., профессор, зав. кафедрой техносферной безопасности РХТУ им. Д. И.
Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Н. И. Акинин, В. Э. Анников, Д. И. Михеев. Научно - практические аспекты использования гелеобразных промышленных взрывчатых составов./ /Сборник докладов XIV Международной научно - практической конференции по взрывному делу. г. Порторож, Республика Словения - М.: ООО «Пресс Бюро», с. 28 - 30.
2. Б. В. Мациевич, В. П. Глинский, В. П. Винников. Роль промышленности в процессе утилизации обычных видов боеприпасов./ /Актуальные проблемы утилизации ракет и боеприпасов. Сборник докладов. - М.: Типография ФКП НИИ «Геодезия», 2012 г. с. 44 - 57.
3. В. Э. Анников, В. А. Белин, Н. П. Смагин и др. Водосодержащий пороховой состав, патент РФ №2183209 от 26.12.200 г.
4. Заявка 2011109392 Российская федерация. Водосодержащий пороховой взрывчатый состав./ С. И. Дорошенко и др. (от 14.03.2011 г.)
5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах» Ростехнадзор, приказ от 16.12.2013 г. №605.
6. В. Э. Анников, Н. И. Акинин, Д. И. Михеев, Е. В. Ротенберг. Оценка экологической безопасности при утилизации артиллерийских боеприпасов. / /Взрывное дело. Выпуск № 111/68. - М.: ИПКОН РАН, 2014, с. 275 - 282.
Gordienko Anna Grigorjevna, Akinin Nikolay Ivanovic*
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
125480, Moscow, Panfilov Heroes str., building 20/1
* e-mail: akinin@muctr.ru
ANALYSIS OF THE COMPARATIVE TESTS OF GELPOR GP-T, NITRONIT P AND AMMONITE 6GV
Description of comparative tests of gelpor GP-T, nitronit P and ammonite 6GV. Comparison of technical characteristics
test IE. Analysis of the results obtained by the comparative tests. Comparison of the environmental safety of the test IE.
Key words: comparative tests, gelpor GP-T, nitronit P, ammonite 6GV.
