CC BY
78
СЕМИНАР 3
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98" МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98
А.И. Глушко, К.М. Басс,
НГАУ НГАУ
Этапы развития водосодержащих взрывчатых веществ и перспективы их применения на карьерах Украины
Обновление ассортимента, потребляемых горнодобывающей промышленностью, взрывчатых веществ (ВВ) в значительной степени зависит от развития химического производства и технологий.
В развитии рецептур ВВ, технологий их приготовления и применения прослеживается основная тенденция, характеризующая развитие - переход с опасных ВВ на более безопасные, экологически чистые и с низкой стоимостью.
Требования предъявляемые к взрывчатым веществам применяемым на карьерах обусловлены физико-механическими свойствами пород (трещиноватостью массива пород, направленностью трещин, крепостью и т.д.) и обводненностью горного массива. С увеличением глубины горных работ гидрогеологические условия разработки месторождений ухудшаются, возрастает число обводненных скважин, поэтому остро стоит вопрос о водоустойчивых ВВ. Одним из представителей водоустойчивых ВВ являются водосодержащие ВВ [1].
Отличительной особенностью водосодержащих ВВ является наличие в их составе более 3% воды, которая является сильным флег-матизатором.
Первым опытом применения в СССР водонаполненного ВВ было подрывание мерзлых грунтов при помощи скважинных (шпуровых) зарядов на строительстве электростанции в 1943 году. Для повышения плотности заряжания заряды бракованного бездымного пороха заливали водой, в последствии замененной на водный раствор аммиачной селитры (АС) в соотношении 4,5х5,5 к пороху для получения нулевого кислородного баланса, характеризующегося мак-
140
симальными показателями взрывного превращения.
В последствии свое развитие водосодержащие ВВ получили в составах (взвесях) нерастворимых компонентов - гранулированный тротил (гранулотол) и гранулированный тротил с добавлением алюминиевой пудры (алюмотол) [2].
Водосодержащие ВВ по технологическим признакам разделены на группы:
♦ водонаполненные: гранулотол, алюмотол, граммонит 50/50, граммонит 30/70 и т.к. вода не входит в их состав и является балластом, понижающим теплоту взрыва ВВ;
♦ водосовместимые: акватол
65/35, акватол М-15 в состав которых вода вводилась для улучшения транспортирования их по трубопроводам;
♦ водосодержащие: акватол АВ, акватол МГ, акватол ЗМ являются смесь гранулированной АС и че-шуированного или гранулированного тротила, межгранульное пространство которой заполнено водным раствором АС.
♦ взвеси гранулотола в высококонцентрированном растворе АС, насыщенном при температуре плюс 90ОС и предложенные сотрудниками Ленинградского горного института имени Плеханова. Вначале в составе содержалось 35% тротила и 65% раствор АС в последствии был получен состав с содержанием 20% трогали как более рациональный т.к. он обладает нулевым кислородным балансом.
Плотность получаемого раствора составляет 1,4 г/см3 при плотности тротила 1,47 г/см3 возможна миграция гранул по высоте заряда, т.е. расслоение заряда ВВ в скважине, сопровождающееся
повышенным выбросом вредных газов в атмосферу и отказами при взрывании. Для предотвращения данного процесса в состав добавляется структурирующая и (или) загущающая добавки:
- растворосодержащие ВВ: иф-заниты Т-20, Т-60, Т-80. Составы данных ВВ содержали в твердой фазе кроме тротила, еще и гранулированную АС, а межгранульное пространство заполнялось водным раствором АС. Для предания устойчивости заряду в состав вводилась сшивка, образующая гель в течении 5 минут.
Растворосодержащий состав акватол А-10 является модификацией ифзанитов для сенсибилизации которого используется алюминиевый или силикоалюминие-вый порошок и представляет собой: твердая фаза АС и металлизированная добавка, жидкая фаза -водный раствор АС.
К растворосодержащим составам отнесем и карбатолы в составе которых содержится до 3-5% воды и карбамид, который в месте с АС образует низкоплавкую смесь. По мере остывания, заряд в скважине твердеет. Для сенсибилизации карбатолов используется тротил (ГЛ-15Т), а для предания стойкости заряду в скважине в состав вводят загуститель. Для повышения энергетических показателей составов применяют алюминиевую пудру (ГЛ-10В) и ферросилиций (ФТ-10).
Карбатолы и горячельющиеся вещества представляют собой суспензии, которые с понижением температуры твердеют, за счет чего и обеспечивается водоустойчивость и однородность заряда. Общим для составов является применение для сенсибилизации индивидуального ВВ (тротила) и структурирующей
ГИАБ
добавки и (или) загустителя, а для повышения энергетики используются металлизированные порошки.
Перечисленные выше водосодержащие ВВ являются представителями второго этапа в развитии водосодержащих ВВ.
Начиная с середины 60-х годов в мире наметилось развитие третьего этапа ВВВ, характеризующегося появлением эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ).
Не смотря на острую потребность горнодобывающей промышленности в мощных водоустойчивых и недорогих веществах первые ЭВВ как и некоторые составы водосодержащих ВВ не получили широкого применения по следующим причинам [3]:
♦ мнокомпонентность составов;
♦ сложность технологического процесса приготовления и применения;
♦ высокая стоимость;
♦ низкая чувствительность к взрывному импульсу.
По мере развития ЭВВ данные недостатки были устранены и появились более совершенные, к которым относят составы названные за рубежом эмуланами, представляющие собой смесь типа АС-ДТ, где в качестве горючего используется эмульсия. В результате данные составы ниже по стоимости в сравнении с ЭВВ, а в отличии от смеси АС-ДТ обладают большей концентрацией энергии и являются более водоустойчивыми.
Эмульсионные ВВ состоят из жидкой фазы, образуемой в результате эмульгирования раствора окислителя в горючем (углеводородном), в состав которого для стабилизации эмульсионной композиции введено поверхностно-активное вещество (ПАВ), поэтому получаемые эмульсии относят к эмульсиям обратного типа "вода в масле", водостойкость этих составов обеспечивается за счет наличия маслянистой пленки на контакте "среда-окислитель".
Сенсибилизация данных составов возможна разными способами: за счет применения металлизированных добавок, индивидуальных
3 і 1999
ВВ, а также путем аэрации состава и применения инертных сенсибилизаторов (полых микросфер).
Отличительной чертой эмульсионных составов является высокая степень завершения химических реакций при детонации, сопровождающаяся меньшим выбросом в атмосферу карьера вредных газов. Данная особенность обеспечивается за счет большой поверхности контакта горючего с окислителем.
На данный момент в Украине используются или проходят испытания следующие ВВВ:
♦ горячельющиеся ВВ ГЛТ-20Т типа акватол, изготавливаемые на прикарьерных стационарных пунктах приготовления ВВ и доставляемые на блок с помощью заряднодо-ставочной машиной типа акватол;
♦ гелевые (суспензионные), заводского изготовления и поставляемые на места ведения взрывных работ в виде патронов или с помощью зарядных машин типа акватол, в которых необходимо заменить отдельные узлы [4];
♦ эмульсионное ВВ марки Ук-раинит-Д проходит стадию приемочных испытаний и будет допущено к постоянному применению.
Эмульсионное ВВ Украинит-Д представляет собой слабочувствительную эмульсионную композицию сенсибилизированную инертным сенсибилизатором. Эмульсионную композицию можно изготовить как в заводских условиях так и на прикарьерном пункте приготовления, хранить в накопительной емкости в течении месяца [5]. Получение ЭВВ производится в бункере зарядной машины типа акватол путем перемешивания сенсибилизатора с эмульсионной композицией. Перемешивание может производится в пути следования к взрываемому блоку или не посредственно на блоке , время перемешивания составляет около 35-40 минут. Зарядная машина типа акватол используется без конструктивных изменений.
Изготовление ЭВВ возможно на существующих пунктах подготовки компонентов горячелью-щихся ВВ, после некоторой их пе-
реостнастки, заключающейся в добавлении дополнительных емкостей для хранения эмульгатора, эмульсионной композиции, для дозирования окислителя и эмульгатора, также монтажа соответствующей сети трубопроводов, снабженных вентилями.
Ряд проведенных экспериментальных взрывов показали качественное дробление горной породы в сравнении со штатными ВВ. К основным достоинствам данного состава ЭВВ относим простоту технологии изготовления и малое количество компонентов в составе.
Эмульсионная композиция обладает низкой чувствительностью к взрывному импульсу и является не горючим и не токсичным веществом, т.к. не содержит в своем составе токсичных соединений.
В сравнении с ЭВВ, горяче-льющиеся ВВ ГЛТ-20Т содержит в себе тротил и изготавливается на прикарьерном пункте в день выполнения взрывных работ, а также необходимо поддерживание постоянной температуры в бункере машины до заряжания в скважину. Стоимость горячельющегося ВВ на данный момент на 25-30% выше, чем ЭВВ.
Гелеобразные ВВ для открытых горных работ изготавливаются в заводских условиях объединения "ПХЗ" по зарубежной технологии следующих марок: ге-лекс-230 и гелекс 650 [6]. Как и горячельющееся ВВ гелеобразные относят к взрывчатым веществам второго поколения и обладают следующими недостатками:
♦ высокая стоимость в сравнении с граммонитами;
♦ многокомпонентность состава;
♦ сложность технологии изготовления;
♦ наличие в составе веществ 2 и 3 группы опасности;
♦ наличие в составе компонентов не производимых на Украине;
♦ для заряжания скважин необходимо переоборудовать машину типа акватол или разработать новую зарядную машину;
♦ изготовление ВВ требует высокой культуры труда рабочих.
141
В отличии от гелексов, эмульсионное ВВ марки Украинит-Д изготавливается из отечественных сырья, а имея низкую стоимость является предпочтительным для применении на открытых горных работах .
В рамках испытаний в 1997 году на гранитных карьерах было взорвано 85 т ЭВВ, проверена надежность работы применяемого оборудования. По цикличной технологии изготовления на пункте приготовления 1111 "Запорож-взрывпром" можно изготовить до 40 т эмульсионной композиции за 8 часовую смену.
В целом направление создания водосодержащих взрывчатых веществ является перспективным и требует дальнейшего развития в
области создания эмульсионных ВВ, при условии, что стоимость их будет ниже других водосодержащих ВВ и граммонитов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кутузов Б.Н. Обеспечение от-
крытых горных работ необходимым ассортиментом промышленных
взрывчатых материалов // Горный журнал. 1989.- № 12.- С.30-32.
2. Демидюк Г.П., Бугайский А.Н. Средства механизации и технологии взрывных работ с применением гранулированных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1975.-312 с.
3. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества 3-е.изд., перераб. и доп. - М.: Недра,1988.-358с.
4. Механизированное заряжание скважин водногелевыми ВВ/ Белоусов
А.И., Нурмухамедов М.И., Устименко Е.Б., Шиман Л.Н. - Сборник материалов Международной научнопроизводственной конференции "Проблемы производства промышленных взрывчатых веществ на современном этапе и утилизации боеприпасов", Павлоград,1997.- С.18.
5. Крысин Р.С., Куприн В.П.,
Глушко А.И. Основы рецептуры, технологий приготовления и применения эмульсионных ВВ 1-го класса // Высокоэнергетическая обработка материалов. Сб. научных трудов в 2-х т.-Днепропетровск: ГГАУ,1995.Т.1. -
С.33-37.
6. Шиман Л.Н. Водногелевые ВВ типа товекс и их применение // Сборник материалов 1-ой Украинской научной конференции "Промышленные взрывчатые вещества и средства их инициирования Шостка,1995.-С.34-39.
© А.И. Глушко, К.М. Басс
