CC BY
102
IV. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
УДК 622.235:213.2
Ю.В. Варнаков (кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ») К.Ю. Варнаков (студент гоу впо «КузГТУ»)
Экологическая безопасность применения при взрывных работах бестротиловых взрывчатых веществ II класса, предназначенных для механизированного формирования шпуровых и скважинных зарядов
Рассматривается экологическая безопасность применения бестротилового взрывчатого вещества II класса - гранулита ЭМ-6, предназначенного для механизированного формирования шпуровых и скважинных зарядов на земной поверхности и в подземных условиях рудников и шахт, не опасных по газу или пыли.
Ключевые слова: ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ, ГРАНУЛИТ, ЭМУЛЬСИОННАЯ МАТРИЦА, ГРАНУЛИРОВАННАЯ АММИАЧНАЯ СЕЛИТРА
Применяющиеся в настоящее время для заряжания шпуров и скважин в подземных условиях рудников и шахт, не опасных по газу или пыли, граммонит М, граммонит ТМ и граммотолы Т-5, Т-10, Т-15, Т-18 и Т-20 являются тротилсодержащими взрывчатыми веществами (ВВ), более опасными при обращении, хранении, транспортировании и применении, чем бестротиловые ВВ.
Гранулит ЭМ-6 [1] разработан в ОАО «Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности».
Гранулит ЭМ-6 - промышленное взрывчатое вещество II класса (по классификации «Единых правил безопасности при взрывных работах» (ПБ 13-407-01) [2], предназначенное для ручного и механизированного заряжания сухих, осушенных и малообводненных шпуров и скважин диаметром не менее 41 мм при ведении взрывных работ на земной поверхности, а также в рудниках и шахтах, не опасных по газу или пыли, при крепости взрываемых руд и пород (кроме сульфидсодержащих) до 17 по шкале проф. М.М. Протодьяконова в диапазоне температур от -50 оС до +50 оС. Для дробления руд и пород крепостью свыше 17 гранулит ЭМ-6 может применяться в том случае, если эффективность его использования подтверждена опытными взрывами.
Согласно классификации, приведенной в [3], гранулит ЭМ-6 при обращении, транспортировании и хранении относится к опасным грузам класса I, подкласса 1.5, группы совместимости «Р».
Массовая доля компонентов в составе гранулита ЭМ-6, а также контролируемые и неконтролируемые физико-химические, взрывчатые показатели, а также показатели безопасности взрывчатого вещества приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Контролируемые и неконтролируемые физико-химические, взрывчатые показатели, а также показатели безопасности гранулита ЭМ-6
Наименование показателя Норма по [1]
Контролируемые показатели
Внешний вид продукта Массовая доля компонентов в составе, %: селитра аммиачная ] карбамид | сУммарно масло индустриальное 1 эмульгатор | суммарно пудра алюминиевая уголь пылевидный Массовая доля влаги и летучих веществ, % Гранулометрический состав остаток после просеивания на сите, %: с сеткой № 4 по ГОСТ 3826-82 с сеткой № 09 по ГОСТ 3826-82 Полнота детонации зарядов в стальной трубе диаметром 45,0x2,5 (ГОСТ 8732-78), длиной не менее 400 мм, от промежуточного детонатора из аммонита № 6ЖВ по ГОСТ 21984, массой не менее 100 г (ГОСТ 14839.19-69 метод Б) Равномерно покрытые эмульсионной матрицей и опудренные горючими порошкообразными добавками сыпучие гранулы от светло-серого до темно-серого цвета 91.0 ± 2,0 0,5 ± 0,15 2.0 ± 0,5 5.0 ± 0,5 Не более 1,5 Не более 5 Не менее 85 Полная
Неконтролируемые показатели
Теплота взрыва, кДж/кг (ккал/кг) Объем газообразных продуктов взрыва, л/кг Кислородный баланс, % Тротиловый эквивалент по теплоте взрыва Объем токсичных составляющих газообразных продуктов взрыва (в пересчете на условный оксид углерода), л/кг Насыпная плотность, кг/м Скорость детонации заряда в стальной трубе диаметром 45 х 2,5 мм при насыпной плотности, км/с Температура вспышки с задержкой 60 с, оС Бризантность в кольцах при насыпной плотности по ГОСТ 5984-99, мм Электризация до опасных пределов при гравитационных способах заряжания Чувствительность к инициирующему импульсу ЭД, КД, ДШ Чувствительность к удару по ГОСТ 4545-88: нижний предел в приборе 2, мм частость взрывов в приборе 1, % 4119 (983) 870 - 0,4 1,0 Не более 40 0,85 - 0,95 3,2 - 3,6 270 - 295 24 - 26 Отсутствует Не чувствителен 500 0 - 8
Чувствительность к трению при ударном сдвиге на приборе К-44-3 по ГОСТ Р 50835-95: нижний предел, МПа (кгс/см2) ~ 294 (3000)
Гранулит ЭМ-6 является бестротиловым ВВ и по вредному влиянию на организм человека в соответствии с классификацией [4] относится к веществам 3-го класса опасности (вещество умеренно опасное).
Применяемые в настоящее время граммониты, граммотолы и гранулиты содержат в своем составе, как правило, или гранулированный тротил при массовой доле до 21,0 % и/или от 3,5 до 4,5 % жидкого нефтепродукта (индустриальные масла, дизельное топливо) и другие компоненты, находящиеся в свободном виде, являющиеся диэлектриками, способствующими накоплению зарядов статического электричества при механизированном, особенно пневматическом, заряжании шпуров и скважин.
В отличие от перечисленных выше ВВ II класса гранулит ЭМ-6 скомпонован без использования в составе веществ, обладающих диэлектрическими свойствами. В качестве связующего компонента мелкодисперсных энергетических добавок в данном гранулите использована эмульсионная матрица (обратная водная эмульсия второго рода), изготавливаемая в соответствии с требованиями [5].
Гранулит ЭМ-6 [1] представляет собой сыпучую гранулированную стехиометрическую смесь из равномерно покрытых эмульсионной матрицей гранул аммиачной селитры с последующим их опудриванием горючими порошкообразными добавками из каменного угля и алюминия. Горючие мелкодисперсные энергетические добавки находятся в связанном состоянии, которое обеспечивается перекристаллизовавшимися из эмульсионной матрицы аммиачной селитрой и карбамидом. При этом в межкристаллическом пространстве находятся не только порошкообразные материалы, но и индустриальное масло с эмульгатором. Разрушение эмульсионной матрицы происходит в процессе смешения за счет сил трения о поверхности исполнительных органов механизмов, используемых в производстве гранулированных ВВ. Гомогенизация состава гранулита ЭМ-6 с помощью эмульсионной матрицы и введение мелкодисперсных высокоэнергетичных горючих добавок, а также стехиометрическое соотношение компонентов в составе ВВ обеспечивает наиболее полное выделение энергии взрывчатого превращения в процессе детонации сформированных зарядов.
При проведении исследований экологической безопасности и эффективности ведения взрывных работ с использованием гранулита ЭМ-6 в производственных условиях рудных шахт «Магнетитовая» и «Естюнинская», а также в «Гальянском карьере», входящих в производственную структуру ОАО «Высокогорский горно-обогатительный комбинат», механизированное заряжание шпуров и скважин осуществлялось традиционными средствами механизации - зарядными машинами и механизмами, допущенными Ростехнадзором к постоянному применению, а именно: машинами транспортными зарядными МТЗ-3, МТЗ-1.1, МЗКС-160 в подземных условиях и смесительнозарядными машинами М3-3Б, МЗ-4 на земной поверхности.
В результате выполненных массовых взрывов в подземных условиях перечисленных шахт превышения содержания в воздухе рабочей зоны токсичных составляющих газов взрыва в ходе ведения взрывных работ не зафиксировано, а их общее количество в пересчете на условный оксид углерода составляло не более 0,002 %, что в 4 раза меньше предельно допустимой нормы. Даже с учетом того, что до 30 % газов захватывается взорванными горными породами, а к использованию в шахтных условиях согласно требованиям [2] допускаются ВВ с образованием токсичных
газов взрыва не более 80 л/кг, суммарный объем выделения токсичных составляющих газообразных продуктов взрыва гранулита ЭМ-6 не превышает 40 л/кг.
Аналогичные исследования с применением гранулита ЭМ-6 при взрывных работах на земной поверхности выполнены в производственных условиях ОАО «Сухоложский цемент», ООО «Бобровский карьер камня» и ЗАО «Гора Хрустальная».
По результатам исследований отмечено, что валовый выброс вредных веществ (породной пыли, оксидов азота и углерода), образующихся при взрыве гранулита ЭМ-6, в 3,0 - 3,5 раза меньше, чем валовой выброс вредных аналогичных веществ, образующихся при взрыве штатного гра-нулита АФ-12 [6], в сравнении с которым проводились исследования.
Не обнаружено превышения токсичных составляющих и в сточных водах горнодобывающих предприятий при использовании гранулита ЭМ-6 для формирования колонок скважинных зарядов. Сведения по показателям токсичности сточных вод ОАО «Сухоложский цемент» приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Сведения о составе сточных и поверхностных вод предприятия ОАО «Сухоложский цемент» в период с 10.01.2006 по 25.10.2006
Наименование отходов Значения ПДК, мг/л Фактическое значение, мг/л
Нефтепродукт 0,05 0,0107 - 0,0125
Аммоний солевой (ИИ4+) 0,5 0,23 - 0,29
Нитрат-ионы Ы03- 40,0 5,3 - 6,15
Нитрит-ионы Ы02- 0,08 0,011 - 0,0135
Взвешенные вещества 1,0 0,5 - 1,0
Из таблицы 2 видно, что фактические значения содержания вредных веществ в сточных водах ОАО «Сухоложский цемент» в период ведения взрывных работ с применением гранулита ЭМ-6 не превышают значений ПДК по твердым взвешенным веществам, а по содержанию нефтепродукта и солевого аммония значительно ниже уровня ПДК. Содержание нитрат-ионов и нитрит-ионов также ниже значений ПДК примерно в 6 - 7 раз.
Удельный расход гранулита ЭМ-6 колебался в пределах 0,42...0,78 кг/м3 в зависимости от крепости, трещиноватости пород и диаметра взрывных скважин. Удельный расход штатного гра-нулита АФ-12 в тех же условиях применения составлял 0,73.0,78 кг/м .
Отмечено отсутствие пыления компонентов гранулита ЭМ-6 как при механизированном, так и при ручном способе заряжания ВВ на земной поверхности и в подземных выработках шахт, не опасных по газу или пыли, а также качественная взрывная подготовка руд и пород к экскавации -удовлетворительное дробление взорванных пород и отсутствие их переизмельчения. Отмечается и качественная проработка подошв взорванных уступов.
Как видно из проведенного совместного анализа показателей гранулита ЭМ-6 [1] и гранулита АФ-12 [6], при производстве взрывных работ гранулит ЭМ-6 является более безопасным и экологически чистым при использовании по прямому назначению, чем аналогичное штатное взрывчатое вещество - гранулит АФ-12.
При удовлетворительных показателях эффективности ведения взрывных работ, промышленной безопасности и экологической чистоты гранулит ЭМ-6 найдет широкое применение в гор-
нодобывающей промышленности и позволит снизить выделение токсичных составляющих газообразных продуктов взрыва в призабойные пространства и атмосферу.
Гранулит ЭМ -6 аналогов в России не имеет.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 ТУ 7276-067-00173769-2005. Вещества взрывчатые промышленные. Гранулит ЭМ-6. Технические условия.
2 ПБ 13-407-01. Единые правила безопасности при взрывных работах.
3 ГОСТ 19433-88. Грузы опасные. Классификация и маркировка.
4 ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
5 ТУ 7276-014-16359200-2004. Вещества взрывчатые промышленные. Эмуласт АС-30ФП. Технические условия.
6 ТУ 7276-113-07511819-99. Вещества взрывчатые промышленные. Гранулиты АФ. Технические условия.
ECOLOGICALLY SAFE USAGE AT BLAST WORKS OF TROTYL-FREE II CLASS EXPLOSIVES AIMED AT MECHANIZED FORMATION OF BOREHOLE AND CHAMBER CHARGES
Yu.V. Varnakov, K.Yu. Varnakov Ecologically safe usage of trotyl-free II class explosive -granulite EM-6 aimed at mechanized formation of borehole charges on the surface and in underground conditions of mines not dangerous for gas or dust is considered
Key words: ECOLOGICAL SAFETY, EFFICIENCY, EXPLOSIVES, BLAST WORKS, GRANULITE, EMULSIVE MATRIX, GRANULAR AMMONIUN NITRATE
Варнаков Юрий Владимирович E-mail: vostnii-bvr@yandex.ru Варнаков Кирилл Юрьевич E-mail: vostnii-bvr@yandex.ru
