CC BY
43
© Л.С. Полозерский, С.А. Е&игарев, Е.А. Власова, А.В. Соколов,
М.И. Белоглазов, В.А. Шишаев,
Г.Г. Листопал, В.М. Аоильнииын, 2003
УЛК 622.235.2
Л.С. Полозерский, С.А. Елигарев, Е.А. Власова,
А.В. Соколов, М.И. Белоглазов, В.А. Шишаев,
Г. Г. Листопал, В.М. Лоильнииын
МЕТОЛ ОПРЕЛЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ЛЕТОНАЦИИ И ГАЗОВОЙ ВРЕЛНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
В настоящее время взрыв является наиболее экономически выгодным средством разрушения массива горных пород. Однако, в тоже время, взрывные работы это один из основных источников загрязнения окружающей среды. Негативное воздействие массовых взрывов на окружающую среду связано со значительным выделением вредных газов в атмосферу и загрязнением ими и продуктами неполного разложения взрывчатых веществ рудничных вод. На сегодняшний день объемы применения взрывчатых веществ (ВВ) достигли огромных масштабов. Так например, на ОАО "Апатит" в 2001 г объемы использования ВВ только на открытых горных работах составили около 30 тыс. т.
В нашей стране значительная часть взрывчатых веществ изготавливается на оборонных заводах, расположенных на значительном расстоянии от горнорудных предприятий. Техникоэкономический анализ показывает, что с учетом перспективы развития горнорудных предприятий технологию ведения взрывных работ целесообразно базировать на применении взрывчатых веществ, изготавливаемых непосредственно на местах применения. Для взрывчатых веществ местного изготовления, представляющих собой как правило грубодисперсные смеси, имеющих низкую чувствительность к детонационному импульсу и большой критический диаметр, имеет место "неидеальная" детонация, что способствует уве-
личению содержания вредных газов, выбрасываемых в атмосферу. Переход на массовое производство взрывчатых веществ местного изготовления, выгодный с экономической точки зрения, ведет к отрицательным последствиям - росту загрязнения окружающей среды. Оценить степень экологического воздействия таких систем на окружающую среду в настоящее время невозможно, так как отсутствуют методы испытаний и экспериментальная база, позволяющая взрывать заряды большого веса. Используемое в технической документации расчетное значение газовой вредности в качестве единственного показателя "экологической чистоты" ВВ является явно недостаточным [1, 2]. Кроме того, недостаточно изучена взаимосвязь между количеством выделяющихся ядовитых газов и полнотой разложения ВВ, зависящих в свою очередь от скорости детонации заряда.
Нами для изучения особенностей детонации современных взрывчатых веществ на Кировском руднике ОАО "Апатит" создан подземный испытательный полигон, позволяющий взрывать заряды в стальных оболочках весом до 50 кг, а также разработана методика одновременных замеров скорости детонации и количества ядовитых газов, выделяющихся при взрыве ВВ.
Известны два основных метода оценки газовости ВВ в производственных условиях - камерный и бескамерный. Сущность камерного метода заключается в следующем [3]. В подземной вы-
работке оборудуется специальная изолированная камера, ограниченная с одной стороны грудью забоя, а с другой стороны - занавесом из промасленного или прорезиненного брезента. Взрывание в камере производится при поднятом занавесе, сразу после взрыва занавес опускается. Замерщики в изолирующих противогазах входят в камеру и тщательно перемешивают взрывные газы, а затем отбирают пробы воздуха для анализа. Для получения достоверных данных пробы отбираются в трех точках: у кровли, у почвы и в центре забоя. Данный метод трудно осуществим в производственных условиях и представляет собой большую опасность для исследователей.
В МакНИИ разработан бескамерный метод определения ядовитых газов [4]. Для проведения испытаний в тупиковой выработке, проветриваемой способом нагнетания, выбирается место для проведения измерений. Перед взрывом определяется количество воздуха подаваемого в выработку. После взрыва на исходящей струе через определенные интервалы времени отбираются пробы воздуха. По результатам анализа проб строится график зависимости концентрации исследуемого газа от количества воздуха подаваемого в выработку. Далее вычисляется общий объем газа и газовая вредность ВВ.
Нами для исследования количества ядовитых газов, выделяющихся при взрыве различных типов ВВ, использовался усовершенствованный бескамерный метод. Для этого в сухих крепких горных породах была пройдена горизонтальная выработка длиной 60 ми сечением 9,4 м2, а также камеры для взрывания и размещения аппаратуры. Выработка была закреплена бетоном. С одной стороны выработка изолирована капитальной глухой железобетонной перемычкой (рисунок, поз. 1), с другой стороны выработки установлены две железобетонные перемычки с металлическими дверями (поз. 4, 5). Вторая железобетонная перемычка необходима для того,
чтобы предотвратить проникновение взрывных газов за пределы испытательного полигона. Во время производства взрыва и замеров газов металлические двери закрываются. Испытательный полигон проветривается нагнетательным способом с помощью вентилятора ВМ-6 (поз. 7). Количество подаваемого воздуха регулируется специальным шибером, который может занимать ряд фиксированных положений, проградуированных в м3/с. Исходящая струя подхватывается вентилятором ВМ-6 (поз. 8), работающим на всасывание, и выводится за пределы испытательного полигона. После взрыва заряда ВВ включаются вентиляторы и с помощью воздухозаборника (поз. 9) многокомпонентного газоанализатора "Каскад-312.4" (поз. 6), работающего в автоматическом режиме, производятся непрерывные измерения концентрации ядовитых газов. Отбор
проб воздуха осуществляется через квадратное отверстие первой металлической двери (поз. 4). Измерения продолжаются до тех пор, пока концентрация газов не уменьшится до уровня порога чувствительности газоанализатора. Газоанализатор "Каскад-312.4", позволяет одновременно в широком диапазоне измерять массовую концентрацию окиси углерода, оксида и диоксида азота, а также производить контроль содержания в воздухе кислорода, углекислого газа и температуры воздуха.
Одновременно с замером концентрации ядовитых газов на полигоне предусмотрена возможность измерения скорости детонации ВВ. В лабораторных условиях методы определения скорости детонации достаточно хорошо разработаны. Наиболее широко в этих условиях используется оптический метод измерения скорости детонации, осно-
Схема эксперимента: 1 - глухая железобетонная перемычка; 2 - заряд ВВ; 3 - оптоволоконный измеритель скорости детонации; 4, 5 - железобетонная перемычка с металлической дверью; 6 - газоанализатор; 7, 8 -вентилятор ВМ-6; 9 - воздухозаборник газоанализатора
ванный на регистрации светящегося фронта детонационной волны [5]. В натурных условиях, когда необходимо измерять скорость детонации зарядов весом несколько десятков килограммов, большая часть известных методов неприменима. В настоящее время на практике наибольшее распространение получил осциллографический метод измерения скорости детонации [6, 7]. Суть метода заключается в том, что в заряд ВВ на определенных расстояниях - базах помещают ионизационные датчики, в момент прохождения детонационного фронта в цепи датчика возникает электрический импульс, который регистрируется осциллографом или частотомером. Часто вместо ионизационных датчиков используют элек-троконтактные датчики, представляющие собой полоску диэлектрика (стеклопластик, текстолит и т.п.) с отверстием, с обеих сторон которой наклеены полоски из медной фольги. Датчики такой конструкции обеспечивают надежное срабатывание даже при регистрации низкоскоростных процессов, распространяющихся со скоростью до 500м/с. Погрешность измерения в этом методе в основном зависит от точности измерения базы. Однако, как показывает опыт работы, осциллографы (частотомеры) требуют тщательной настройки. Кроме того, для надежного срабатывания и получения высокого уровня сигнала по отношению к помехам на датчики необходимо подавать постоянное напряжение порядка 100 В [8]. Все это сдерживает широкое применение этого метода в полигонных и натурных условиях.
Нами для измерения скорости детонации разработан комбинированный метод, сочетающий в себе достоинства оптического и осциллографического методов. Суть метода заключается в сле-
дующем. Светящийся фронт детонационной волны регистрируется световодами, размещенными на определенных расстояниях во взрывчатом веществе. Другие концы световодов подсоединяются к фотоприемному устройству, которое соединено с электронным секундомером. Фотоприем-ное устройство преобразует световые импульсы в электрические импульсы, включающие и останавливающие секундомер. По измеренным значениям времени и длине измерительных участков определяется скорость детонации. Для реализации этого метода разработан автономный при-
бор, позволяющий измерять скорость детонации на нескольких базах. Испытания прибора показали, что скорости детонации, получаемые с помощью оптоволоконного и осциллографическо-го методов, не отличаются друг от друга. Также установлено, что с использованием оптоволоконного метода скорость детонации можно измерять на расстояниях более одного километра от места взрыва.
На испытательном полигоне, с целью экономии оптоволоконного кабеля, измеритель скорости детонации располагается на небольшом расстоянии от места
взрыва (поз. 2) в специальной камере (поз. 3). Кроме того, оптоволоконный кабель помещается в стальную трубу, в результате чего после взрыва разрушается лишь часть кабеля - в непосредственной близости от заряда ВВ.
Разработанный метод позволяет оперативно и качественно оценивать основные свойства промышленных взрывчатых веществ и разрабатывать мероприятия по снижению выбросов ядовитых газов в атмосферу при массовых взрывах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шведов К.К. О полноте и экологической безопасности взрыва низкочувствительных промышленных ВВ //Энергетическое строительство. - 1993. Ш6. - С. 51-55.
2. Шведов К.К. Экологические проблемы применения взрыва при добыче полезных ископаемых //Сборник трудов международной научной конференции, Москва, 7-11 сентября 1998. - М.: ИПКОН РАН. 1999. - С. 55-59.
3. Шепелев С.Ф., Кустов В.Н., Мун В.М. Газовость промышленных взрывчатых веществ на рудниках. Алма-Ата.: Наука, 1974, - 144 с.
4. Парамонов П.А. Исследование образования ядовитых газов при ведении взрывных работ в угольных шахтах // Труды МакНИИ, т.ХУ. Вопросы безопасности в угольных шахтах. Госгортехиздат, 1963. - с. 261-300.
5. Друкованый М.Ф, Петряшин Л.Ф. и др. Методы и средства регистрации действия взрыва в горных породах. Киев.: Наукова думка, 1971. - 164 с.
6. Данчев П.С., Ветлужских В.П. и др. Исследование детонации водонаполненных ВВ // Взрывное дело, 70/27. -М.: Недра, 1971. - С. 18-23.
7. Данчев П.С, Попоков Е.Н. и др. О рациональном размещении боевиков в зарядах гранулированных ВВ //Труды ИГД МЧМ СССР, вып. 38. Свердловск, 1972. - С. 75-81.
8. Пацюк В.В, Анискин А.К, Шведов К.К. Методика оп-
ределения параметров детонации промышленных взрывчатых веществ в лабораторных условиях // Методы испытаний низкочуствительных ВВ: Метод.рек.-Черноголовка:
Отд. ин-та хим. физика АН СССР, 1991. - С.50-89.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------
ПодозерскийД.С., Едигарев С.А, Власова Е.А., Соколов А.В. -ГоИ КНЦ РАН. Белоглазов М.И, Шишаев В.А. - ПГИ КНЦ РАН.
Листопад Г.Г., Доильницын В.М. -ОАО "Апатит".
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
ПОДОЗЕ~1
в:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\01ЛВ9_03 С:\и8еге\Таня\ЛррБа1а\Коаті^\Місго80й\ШаблоньіШогта1Ло1т МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ДЕТОНАЦИИ И ГАЗОВОЙ
ВРЕДНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВВ Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
ХХ
28.07.2003 9:48:00
3
28.07.2003 9:49:00 Гитис Л.Х.
3 мин.
09.11.2008 1:21:00
3
1 674 (прибл.)
9 548 (прибл.)
