CC BY
500
С.Ю. Панфилов
ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ, СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Рассмотрена история создания, состояние, проблемы и перспективы развития производства и применения взрывчатых материалов при добычи минерального сырья.
Ключевые слова: взрывные работы, взрывчатые вещества, взрывчатые материалы, эмульсионные взрывчатые вещества.
Горнодобывающая промышленность в настоящее время является не только одной из наиболее динамично развивающихся отраслей, но и отраслью, во многом определяющей уровень экономического развития страны в целом. При этом добыча руд и минерального сырья в основном ориентирована на открытый способ, как наиболее технологически эффективный, экономичный и безопасный.
Дальнейшие перспективы развития этого способа добычи связаны с работой в усложняющихся горно-геологических условиях, переходом на более глубокие горизонты и другими трудностями, приводящими к соответствующему увеличению объемов работ.
Вполне понятно, что с углублением карьеров (разрезов) возрастают и объемы вскрышных работ, большее значение приобретает качество подготовки горной массы, вопросы обеспечения промышленной безопасности при ведении работ и охраны окружающей среды.
Выполнение этих задач непосредственно зависит от эффективности и безопасности технологии ведения взрывных работ - важнейшей составляющей горной технологии.
Буровзрывной способ добычи полезных ископаемых при открытой разработке месторождений является основным, что иллюстрируют данные об объемах применения взрывчатых веществ. Так, мировое годовое потребление промышленных ВВ в настоящее время превысило 6 млн т, из которых более 2 млн т потребляется в США. После спада, связанного с периодом экономического кризиса, в России в последние годы отмечается рост объемов производства и потребления промышленных ВВ, превысивших уже 600 тыс. т.
Экономическая эффективность взрывных работ определяется эффективностью применяемых ВВ и возможностью максимальной меха-
низации процессов, связанных с их изготовлением и применением. Этот вид работ, и без того выделяющийся своей повышенной опасностью, с повышением уровня их механизации и увеличением производительности может сделаться еще более опасным.
Исходя из вышеизложенного, в основе решения указанной задачи лежит выполнение трех, не всегда совместимых между собой требований, как повышение эффективности взрыва промышленных ВВ, а также уровней механизации и технологической безопасности при их изготовлении и применении.
Исторический путь развития промышленных взрывчатых веществ был обусловлен старанием совместить эти важнейшие требования.
Повышение экономической эффективности взрывных работ и их безопасности связано с появлением взрывчатых веществ простейшего состава и водосодержащих ВВ.
Объемы применения таких ВВ в высокоразвитых горнодобывающих странах, таких, как, например, США, Канада, Австралия, в настоящее время превышают 90 %. При этом значительная доля этих ВВ, для механизированного заряжания скважин, изготавливается непосредственно на горных предприятиях.
Россия также следует общемировым тенденциям. Так, по данным Ростехнадзора РФ более 50 % взрывчатых веществ изготавливается на местах применения. Необходимо отметить, что с усилением роли экономических факторов в работе предприятий, доля ВВ, изготавливаемых на горных предприятиях, в последние годы постоянно увеличивается. Если в 1991 г. эта величина составляла всего 16 %, то в 1999 г. она уже стала равна 43,5 %, а в 2001 г. превысила 50 % и, по-видимому, будет продолжать расти.
В последние 10 лет (1999-2010 гг.) в Российской Федерации интенсивно увеличивалось потребление взрывчатых материалов промышленного назначения (далее - взрывчатые материалы, ВМ). В 2009 г. в связи с мировым финансово-экономическим кризисом, потребление взрывчатых веществ (ВВ) впервые снизилось на 12 % по сравнению с предыдущим годом и составило 999 тыс. т (в 2008 г. - 1134,5 тыс. т).
В 2010 г. Эксплуатировалось 533 технических устройства (зарядчиков и т.п.) для изготовления гранулированных ВВ 47 стационарных пунктов горнодобывающих и иных предприятий по изготовлению раствора селитры, эмульсионной матрицы и иных компонентов для эмульсионных ВВ (ЭВВ), 25 комплексов подготовки гранулированных ВВ заводского производства к механизированному заряжанию, 160 передвижных установок, доставщиков раствора селитры и эмульсии,
смесительно-зарядных и транспортно-зарядных машин для изготовления ЭВВ и заряжания ими скважин, 696 передвижных установок, смесительно-зарядных и транспортно-зарядных машин для изготовления 2-3-компонент-ных гранулированных бестротиловых и тротилсодержащих ВВ.
Современная взрывная техника, как и техника, вообще, впитала в себя многовековой опыт, творческие поиски, плоды напряжённого труда и таланта народных умельцев, изобретателей, техников, инженеров, учёных, усилиями которых постоянно обобщается, совершенствуется и преемственно обогащается наследие производственного, технического и научного опыта многих миллионов людей.
Таким образом, в горнодобывающей отрасли существует актуальная научно-техническая проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение и состоящая в необходимости разработки методологии обеспечения промышленной безопасности при изготовлении и применении промышленных эмульсионных и гранулированных взрывчатых веществ на горных предприятиях, основанной на полном исключении или минимизации риска и тяжести последствий аварии на каждой из стадий технологического цикла ведения взрывных работ.
Первым взрывчатым веществом (ВВ), которое изобрел человек, был чёрный дымный порох. Время его открытия и имена изобретателей остались неизвестными. В древние времена порох знали в Китае и Индии, откуда его заимствовали арабы. По утверждению Бертело чёрный дымный порох в Европе начали использовать в Х в. при проведении праздников, так называемых "вечеров огня". Как метательное средство порох известен с XIII в.
В XV в. порох начали применять в минно-подрывном деле для разрушения укреплений противника: при осаде Будапешта (Венгрия) в 1489 г. и Казани (Россия) в 1552 г. Впервые в мире для хозяйственных целей порох был использован в 1548 г. при расчистке фарватера р. Неман.
История применения ВВ в горном деле началась в Словакии на руднике Банска-Штявница при проходке штольни в 1627 г., а к концу XVII в. взрывные работы в горной промышленности применялись почти во всех странах Европы. Но поскольку эффективность взрывных работ была невысока, человек работал над созданием более мощных ВВ. В годы бурного развития химии в конце XVIII и начале XIX вв. были получены первые новые более эффективные ВВ: нитробензол в 1834 г., нитронафталин в 1836 г., пироксилин в 1846 г.
История открытия взрывчатых веществ - героические страницы в летописи химии. Часто химик, получивший новое соединение, не по-
дозревал о том, что оно способно взрываться, и дорого (потерей пальцев, зрения, а иногда и жизни) оплачивал своё открытие.
Большим событием в области создания ВВ было получение профессором А. Собреро (г. Турин, Италия) путём обработки глицерина азотной кислотой в присутствии серной кислоты азотнокислого эфира глицерина (нитроглицерина) в 1846 г. Это было, по существу, концом эпохи порохов и началом эры мощных ВВ. В чистом виде нитроглицерин - бесцветная маслянистая жидкость, ядовит, весьма чувствителен к механическим воздействиям (удару, трению) и к огню. Температура вспышки 180 °С, горение его быстро переходит во взрыв, чувствительность к удару 4 см.
В то время нитроглицерин могли делать небольшими партиями. Попытки изготовлять его в больших количествах заканчивались взрывами. Ввиду большой чувствительности к удару и трению и вследствие неудобства работы с жидким ВВ чистый нитроглицерин имел ограниченное применение, а вскоре его перестали использовать.
В 1853 г. российский академик Н.Н. Зинин и полковник артиллерии В.Ф. Петрушевский разработали технологию изготовления нитроглицерина в больших количествах. Для удобства применения они провели эксперименты по пропитке различных невзрывчатых веществ нитроглицерином и в этом же году предложили несколько видов новых ВВ, аналогичных по составу будущим динамитам (в течение 18601863 гг. исследователи изготовили 160 пудов таких ВВ).
В 1863 г. Альфред Бернард Нобель (Швеция) получил, а в 1866 г. наладил выпуск пластичного ВВ на основе нитроглицерина с добавкой 25 % минерала - инфузорной земли (кизельгур) и назвал его динамитом, что в переводе со шведского означает "сильный". Это был переворот во взрывном деле.
В 1867 г. шведскими химиками И. Ольсеном и И. Норбитом были получены и запатентованы ВВ на основе аммиачной селитры, в дальнейшем названные аммонитами. Однако А. Нобель купил патент и более чем на 20 лет задержал внедрение их в промышленность.
В 1877 г. Мюллер предложил вводить кристаллогидраты в состав динамита, назвав новое ВВ ваттеркизельгурдинамитом. Это было первое предохранительное ВВ.
В 1886 г. профессор Петербургского горного института Н.Н. Чельцов изобрел аммиачно-селитренное ВВ "громобой".
В 1885 г. в качестве ВВ начали использовать пикриновую кислоту, с 1887 г. - тетрил, с 1891 г. - тротил (получен профессором Вильб-рандтом в 1863 г.). Гексоген и тэн были синтезированы в конце XIX в.
В 1892 г. Д. И. Менделеев получил бездымный порох и разработал безопасную технологию его изготовления. Этот порох был принят адмиралом С. О. Макаровым на вооружение военно-морского флота.
В середине 50-х годов XX в. разработаны группы аммиачно-селитренных ВВ: мощных скальных аммонитов с добавками гексогена, гранулитов и граммонитов на основе аммиачной селитры, грубо дисперсных водосодержащих и горячельющихся ВВ. Работы проводились на основе исследований академика Н.В. Мельникова, профессора Г.П. Демидюка и др.
Ко второй половине ХХ в. в большинстве стран мира перешли от использования динамитов, в составе которых содержатся весьма чувствительные и опасные в производстве нитро эфиры, к применению аммонитов и аммоналов, содержащих в качестве горючего сравнительно более безопасные тротил, гексоген и алюминий, а также такие ВВ, компоненты которых до их смешивания не взрываются.
Во второй половине ХХ века начались разработки высокопредохранительных ВВ.
Основы их создания базируются на работах советских ученых К.К. Андреева, А.И. Гольбиндера, Б.Д. Росси, А.П. Глазковой, Л.В. Дубнова, Н.С. Бахаревича, В.Ф. Старокожева, Н.А. Анаскина, В.Е. Александрова, Б.Н. Кукиба Большой вклад в их развитие внесли украинские ученые А.И. Селезнев, Ф.М. Галаджий, Н.Л. Россинский, В.И. Зенин, В.М. Расторгуев, М.К. Песоцкий, Б.И. Вайнштейн, С.А Каля-кин. В 60-х годах ХХ ст. благодаря усилиям этих ученых был разработан угленит Э-6, немного позднее -высокопредохранительные патроны ПВП-1У, СП-1, в конце 70-х годов - угленит 12ЦБ, а в начале 90-х -углениты 13П, 13П/1 и 10П.
Предохранительные свойства угленита Э-6 и других взрывчатых веществ V класса находятся на уровне классов: Р5 (Англия), II (Бельгия), V (Польша), I (Чехия), EgS-I (Япония) и имеют промежуточное значение между WI и WII (Германия), II и III (Франция). Аналогами угленита Э-6 являются в Англии - дайноджекс и пенобел; в Бельгии -кемпоксит, во Франции - GDC-20 и GDC-16; в Германии - веттер энер-гит А и веттер робурит А; в Чехии - сентимит-46; славит^ и динамит №2; в Польше - метанит DGG/DCY, барбариты L и FYH2; в Японии -EgS-1.
Для подрывания пороховых зарядов вначале применялись пороховые дорожки. Первые в мире лабораторные взрывы пороха электрическим способом осуществил замечательный русский учёный-физик В. В. Петров в 1803 г.
В 1812 г. профессор П. И. Шиллинг (Россия) создал и впервые применил электрический воспламенитель с угольковым запалом, который в 1839 г. заменил воспламенителем с электрическим мостиком накаливания. Б.С. Якоби (Россия) довёл электрический способ воспламенения пороховых зарядов до практического использования. Он же в 1842 г. разработал первую электрическую взрывную машинку.
В 1831 г. инженером Бикфордом предложен огнепроводной шнур, положивший начало так называемому огневому способу инициирования зарядов ВВ.
Н.Н. Зинин и В.Ф. Петрушевский (Россия) установили, что некоторые сорта динамитов не взрываются от пламени. Поэтому для усиления воздействия на ВВ они впервые применили в качестве инициатора небольшой заряд чёрного пороха, от которого взрывались все сорта динамитов. Заряд-детонатор усовершенствовал капитан Д.М. Андриевский (Россия). В 1865 г. для полноты взрывания ВВ он применил специальный запал, который представлял собой бумажную гильзу в виде усечённого конуса с закреплённым в ней электровоспламенителем, снаряженную порохом. На торце сделано углубление, заполненное железными опилками. Это был не только первый в мировой практике электродетонатор, это был первый, хотя и неосознанный, случай практического использования эффекта кумуляции.
В 1868 г. А. Нобель (Швеция) сконструировал капсюль-детонатор в виде медной гильзы с начинкой из гремучей ртути (вместо пороха), открытой в 1799 г. химиком Э. Говардом (в 1815 г. её применили в оружейных капсюлях). В том же году А. Нобель получил патент на "Запал Нобеля". Это был настоящий переворот в горном деле.
В 1879 г. французский учёный Мэссен предложил в качестве средства инициирования ВВ детонирующий шнур.
Относительно развития средств электрического взрывания следует отметить, что во второй половине ХХ в. были разработаны электродетонаторы обычной и повышенной инициирующей способности, непредохранительные и предохранительные, по времени срабатывания мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия со сравнительно небольшим временем разброса при срабатывании и высоким уровнем безотказности (К.А. Берлин, Г.И. Покровский, Н.Л. Росин-ский и др.).
В области разрушения горных пород взрывом наряду с расширением ассортимента взрывчатых веществ и средств инициирования зарядов, улучшения их качества исследования велись в направлении совершенствования технологии производства взрывных работ, обеспечивающих полную безопасность и высокие технико-экономические
показатели (Н.В. Мельников, М.А. Лаврентьев и др.). В разработку типовых схем механизации взрывных работ большой вклад сделал чл.-корр. Академии наук УССР Э.И. Ефремов.
Для формирования правильного представления о сущности явления, именуемого взрывом, потребовались значительные успехи в естественных науках. Научная разработка теории взрывного дела началась в XVI- XVIII вв. Самым древним европейским сочинением, в котором описан порох, является "Книга об уничтожении противника огнём", написанная не позднее 1250 г.
Основы физики взрыва впервые заложил Михаил Васильевич Ломоносов в своём труде "Диссертация о рождении и природе селитры", написанном в 1749 г. В этой работе великий русский учёный показал, что взрывная сила пороха зависит от количества выделяющейся теплоты и, самое главное, от скорости реакции. Таким образом, он впервые установил понятие и значение основных параметров, характеризующих взрывчатое превращение. В 1751 г. М. В. Ломоносов сделал открытие фундаментального характера (воздействием азотной кислоты на "жирные материалы" могут быть получены мощные ВВ), которое имело весьма важные научные и практические последствия.
Первый труд по технологии изготовления ВВ опубликован в 1799 г. А.А. Мусиным-Пушкиным. В 1920 г. выпускается первое руководство по мирному применению взрыва (авт. М. Сухаревский). В 1922 г. выходит первый сборник "Взрывное дело".
Много нового в теорию взрывного дела внёс выдающийся теоретик и практик минноподрывного дела военный инженер генерал-лейтенант Михаил Матвеевич Боресков. Его знаменитая формула по расчёту заряда выброса (1871 г.) не утратила своего значения до нашего времени.
Последние разработки в области действия взрыва на разрушаемую среду и управления этим процессом принадлежат академику М.А. Садовскому и доктору физ. мат. наук В.Н. Родионову.
Гидродинамическая теория детонации применительно к газам создана в России в 1890 г. В.А. Михельсоном. За рубежом гидродинамическую теорию детонации ВВ разработали в конце 90-х годов прошлого века английский физик Д. Чепмен и французский физик Жуге. Фундаментальное теория получила в трудах Я.Б. Зельдовича, Ю.Б. Харитона, Л.Д. Ландау, К.П. Станюковича и др.
В 1911 г. профессор М.М. Протодьяконов опубликовал первую научно обоснованную классификацию горных пород по крепости, которая до настоящего времени широко применяется в горной промышленности. Большой вклад в анализ физических явлений, связанных с
действием взрыва на горную породу, а также в создание методов расчёта зарядов для различных условий сделан А.Ф. Беляевым, Б.М. Шехтером, К.К. Андреевым, Г.П. Демидюком, М.М. Докучаевым и другими учёными.
Более 100 лет назад было обнаружено кумулятивное действие зарядов. Первые исследования проведены в 1923-1926 гг. М. Сухаревским, установившим зависимость бронебойного действия кумулятивных зарядов от формы выемки и ряда других факторов. Строгая теория кумуляции была разработана в 1945 г. М.А. Лаврентьевым и независимо от него американскими учёными Тейлором, Райхельбергом и др.
Значительные успехи, достигнутые в управлении действием взрыва, обеспечили возможность проведения огромных по масштабам земляных работ по созданию защитной противоселевой плотины в октябре 1966 г. под Алма-Атой (в ущелье Медео) в труднодоступной местности в исключительно сжатые сроки. Общая масса зарядов первой серии взрывов составила 5290 , а второй - 3946 т. Направленный взрыв используется для создания искусственных островов, при строительстве гидротехнических сооружений, каналов, водоёмов, при вскрытии пластов полезных ископаемых для разработки их открытым способом.
Группой учёных под руководством М. А. Лаврентьева предложен способ массовых взрывов на выброс с помощью системы удлиненных зарядов, расположенных в подземных выработках с заполнением пустот водой.
Разрушение горных пород при помощи буровзрывных работ при открытой и подземной добыче полезных ископаемых является основным процессом. Эффективность разрушения пород при взрывании в значительной степени определяет производительность последующих технологических процессов - погрузки, транспортирования и т.д. В связи с расширением объемов производства в угольной промышленности совершенствуются техника и технология буровзрывных работ. Широко внедряются более совершенные и эффективные буровые станки и машины, средства механизации заряжания ВВ, безопасные ВВ, способы управления действием взрыва.
В работе Б.Н. Кутузова «История горного и взрывного дела» приведены краткие сведения о развитии горного дела. Изложены материалы о дымном и бездымном порохах как первых средствах для использования в горном деле.
Содержатся данные о динамитах А. Нобеля и российских ученых, об аммонитах и ВВ, не содержащих химических ВВ, освещена исто-
рия развития средств инициирования зарядов. Рассмотрены области применения взрывов в горном деле, строительстве и промышленности.
На предприятиях, поднадзорных Ростехнадзору, действует техническая политика повышения безопасности и эффективности применения ВМ, совершенствования техники и технологии взрывных работ.
Особое внимание уделяется сокращению объёмов перевозок промышленных ВВ за счёт увеличения их производства из невзрывчатых компонентов вблизи мест ведения взрывных работ, применения безопасных и эффективных ЭВВ. Несмотря на то, что количество ВВ, изготовленных вблизи мест применения, сократилось, их доля в общем объёме изготовленных ВВ возросла и составила 77 % (771 тыс. т), в том числе 470 тыс. т ЭВВ (61 % изготовленных на местах работ и 47 % общего объёма потребления).
Одним из достижений в области разработки промышленных ВВ для открытых горных работ - стало создание эмульсионных ВВ на основе обратных эмульсий высоко концентрированных растворов окислителей (аммиачной, натриевой или кальциевой селитр) и нефтепродуктов (мазута, индустриального масла, дизельного топлива) в присутствии эмульгатора. Эмульсионные ВВ - эффективные заменители штатных промышленных ВВ благодаря доступности сырья (аммиачная селитра и нефтепродукты), безопасности и экологической чистоте при изготовлении и применении, высокой водоустойчивости и эффективности взрывания, меньшей себестоимости.
Только за период 1970-1985гг. было выдано более сотни патентов на ВВ этого типа. Базовой основой эмульсионных взрывчатых веществ является эмульсия типа «вода в масле». В качестве неорганических окислителей обычно используют аммиачную селитру и, при необходимости, натриевую или кальциевую селитры. Жидким горючим служат нефтепродукты (дизельное топливо, минеральные масла, реже мазут и др.). Стабильность эмульсии обеспечивается присутствием эмульгатора, растворенного в нефтепродукте.
В начале 80-х годов в ГосНИИ «Кристалл» были начаты исследования по созданию современных эмульсионных ВВ для беспатронного заряжания на открытых работах. Промышленные испытания новых ВВ - порэмитов были проведены на карьерах Лебединского и Стойленского ГОКов. Для различных условий ведения взрывных работ было разработано несколько модификаций порэмита на различных окислителях и нефтепродуктах, в ряд составов для повышения мощности вводили алюминий. Отечественные эмульсионные ВВ изготавливаются из сравнительно дешевого и доступного сырья, а их сенсибилизация
осуществляется газовыми пузырьками при заряжании скважины. По своим физико-химическим взрывчатым характеристикам порэмиты находятся на уровне лучших мировых образцов и соответствуют техническим требованиям горнодобывающих предприятий. Эмульсионные ВВ применяются в скважинах любой степени обводненности в замен дорогостоящего гранулотола и других промышленных ВВ заводского изготовления.
ГосНИИ «Кристалл» спроектировал и запустил производство порэмитов: АООТ «Знамя» г. Киселевск Кемеровской области (июнь 1988 г.); АОЗТ «Кузбассэмульсия» г. Кемерово (октябрь 1993 г.); АО «Ураласбест» г. Асбест Свердловской области (март 1994 г.); ОАО «Апатит» г. Кировск Мурманской области (сентябрь 1994 г.).
Характеристики промышленных ВВ, изготавливаемых на местах применения, в сравнении с гранулотолом приведены в таблице.
ЗАО «Нитро Сибирь» занимается разработкой рецептур, технологии изготовления и применения эмульсионных ВВ, а также проектированием, строительством и эксплуатацией комплексов по производству эмульсионных взрывчатых веществ, получивших название «Си-бириты», на крупных горнодобывающих предприятиях России.
52
Основные характеристики промышленных ВВ
Взрывчатое вещество Марка Теплота взрыва, ккал/кг Концентрация энергии, ккал/м3 Плотность заряжания, кг/м3 Скорость детонации, км/с Газовая вредность, л/кг
Гранулотол 980 980 1000 5,0-5,2 275,0
Порэмит 1 ИМ-Н б89 8б1 1250 4,9-5,2 12,2
1 ИМ-К б93 8б5 1250 4,9-5,2 12,4
1 МТ-Н У09 885 1250 4,9-5,2 11,8
1 МТ-К У2б 908 1250 4,9-5,2 12,0
1 А У20 900 1200 4,9-5,1 40,0
Гранэмит 30/У0 800 1080 1350 4,9-5,2 38,0
50/50 835 11У0 1400 4,8-5,2 3б,0
У0/30 8У0 1130 1300 3,5-4,0 34,0
Игданит 920 У30-820 800-900 2,2-2,У 45,0
Гранулит А-б 1100 1100 1000 4,2-5,0 б0,0
ЗАО «Нитро Сибирь» осуществило проектирование, изготовило оборудование, разработало необходимую конструкторскую и технологическую документацию и ввело в эксплуатацию комплексы по производству и применению «Сибиритов» на угольных разрезах «Нерюнгринский» (май 1996 г.), «Бачатский» (март 1999 г.) и «Междуреченский» (май 1999 г.)
В декабре 2002 г. завершено строительство и осуществлен пуск крупнейшего в Европе комплекса производственной мощностью 35-40 тыс. т в год в ОАО «Карельский окатыш».
Основными преимуществами ЭВВ марок «Сибирит» являются:
• высокий уровень безопасности, определяемый тем, что на всех этапах процесса производства ЭВВ на стационарных установках и в мобильных смесительно-зарядных машинах присутствуют только невзрывоопасные компоненты, которые приобретают взрывчатые свойства лишь после их смешения и заряжания во взрывные скважины (через 20-30 мин. после заряжания);
• относительная дешевизна ЭВВ, предопределяемая дешевизной и доступностью основных видов сырья, используемого для их производства (аммиачная селитра, индустриальное масло, вода);
• высокая работоспособность (особенно в крепких горных породах), сопоставимая с работоспособностью гранулотола (скорость детонации ЭВВ составляет 5.5 - 6 км/сек.);
• абсолютная водоустойчивость;
• возможность оперативного регулирования взрывчатых характеристик ЭВВ в процессе зарядки скважин (возможность изменения концентрации энергии по глубине скважины);
• полная механизация работ по заряжанию взрывных скважин.
Рассматривая современные технологии изготовления эмульсионных ВВ (ЭВВ), необходимо отметить, что все они основаны на одних и тех же физических и химических процессах, используют близкое по принципу действия основное технологическое оборудование и предусматривают последовательное выполнение следующих технологических стадий:
• подготовка сырья;
• подготовка раствора окислителей и масляной фазы и, при необходимости, растворов газогенерирующей добавки и водяного орошения;
• эмульгирование (образование эмульсии при смешении раствора окислителей и масляной фазы в миксере статического или динамического типа);
• смешение эмульсии с АСДТ (в случае приготовления смесе-вых эмульсионных взрывчатых веществ);
• сенсибилизация эмульсий (добавление микросфер или газогенерирующей добавки);
• заряжание ЭВВ в скважины.
Реализация указанных стадий осуществляется во всех известных технологиях частью на стационарных пунктах (установках), а частью в смесительно-зарядных машинах (СЗМ) и различается лишь соотношением этих стадий.
Одновременно с ростом объема применения индивидуальных химических ВВ и все растущей потребностью в источниках взрывной энергии эпоха динамита, так же как эпоха дымного пороха, характеризовалась многочисленными несчастными случаями вследствие высокой чувствительности нитроглицерина, дымного пороха и капсюля-детонатора. Поэтому перед исследователями в первой половине XX века была поставлена задача снижения чувствительности ВВ.
Во второй половине XX века можно отметить важное достижение, которое заключалось в расширении области использования сбалансированных смесей аммиачной селитры с горючими добавками и амми-ачно-селитренных ВВ - самого дешевого источника энергии взрыва. Расширение области применения аммиачно-селитренных ВВ осуществлялось в двух направлениях: 1) за счет максимального использования сбалансированных смесей аммиачной селитры с горючими добавками в динамитах , при этом существенно повышалась водоустойчивость этих смесей, и 2) создание рецептур безнитроглицериновых, аммиач-но-селитренных ВВ. Быстрое, все расширяющее применение аммиачной селитры в последней половине динамитной эпохе обусловливалось не только экономической выгодой, но также преимуществами аммиачно-селитренных смесей по безопасности. Таким образом, удалось уменьшить аварийность, связанную с применением динамитов.
Сбалансированные аммиачно-селитренные взрывчатые смеси благодаря низкой чувствительности были достаточно безопасными при производстве, обращении и транспортировании.
В тоже время известны случаи, когда добавки, увеличивающие термическую стабильность АС, приводили к самовозгоранию с переходом во взрыв.
На сегодняшний момент достигнута максимальная безопасность, связанная с изготовлением, доставкой и переработкой аммиачной селитры. Фактические результаты внедрения на ряде горных предприятий производства ВВ показывают, что:
• Стоимость применяемых местных ВВ в 1,5-2,0 раза и более раз ниже чем заводских;
• Уменьшается в пять и более раз объем перевозок на склады ВВ горных предприятий взрывоопасных грузов;
• Упрощается и удешевляется обустройство приёмных железнодорожных перегрузочных площадок для взрывоопасных грузов;
• Улучшаются условия снабжения горных предприятий взрывчатыми веществами местного изготовления.
Только несколько недостатков не позволили смеси АС-ДТ полностью заполнить рынок промышленных ВВ:
1. она легко теряет детонационную способность под воздействием воды и поэтому в основном не может применяться в обводненных условиях, которые характерны для значительной части взрывных работ в промышленности;
2. не смотря на полное заполнение объема скважины, эта смесь, имея низкую плотность, развивает также и низкое давление в скважине, недостаточное для эффективного разрушения крепчайших пород, особенно у подошвы уступа и при взрывании в условиях «зажима», при которых отбойка породы является наиболее трудной.
3. смеси не достаточно физически стабильны. При больших высотах скважинных зарядов жидкая фаза в течении нескольких часов стекает в нижнюю часть заряда.
Недостаточная водоустойчивость этой смеси в настоящее время частично компенсируется использованием сложных методов осушения скважин.
На сегодняшний момент основными простейшими взрывчатыми веществами на основе аммиачной селитры являются:
• игданиты — сбалансированная по кислороду бинарная смесь гранулированной аммиачной селитры с дизельным топливом, изготавливаемая на месте применения. Игданит отличается от ВВ заводского производства простотой изготовления и низкой стоимостью. Изготавливается на централизованных стационарных установках, размещенных на специальных площадках при базисных или расходных складах ВВ, в смесительно-зарядно-транспортных машинах.
• гранулиты - изготавливаются на пористых сортах селитры, содержит в качестве горючего соляровое масло, которое полностью
впитывается в гранулы пористой аммиачной селитры. Поэтому гранулы после смешивания почти сухие на ощупь. Физически стабилен, масло из гранул не экссудирует. Г ранулит хранится без изменения химического состава и взрывчатых свойств в течение длительного времени. Практически не слеживается, сыпуч, не пылит, пригоден для пневматического заряжания. Благодаря однородности смешивания имеет более высокую детонационную способность, чем игданит. Применяется в сухих и слабо обводненных забоях. Изготавливаются на специализированных пунктах и заводах.
Как высокоэкономичные промышленные ВВ бестротиловые гранулированные взрывчатые вещества получили широкое приме-нение во всех развитых горнодобывающих странах. ШИН
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ
Панфилов С.Ю. - начальник взрывного участка, филиал ЗАО «Нитро Сибирь», [email protected]
