CC BY
392
© А.А. Котяшев, А.С. Маторин, В.Г. Шеменев, 2010
УДК 622.271
А.А. Котяшев, А.С. Маторин, В.Г. Шеменев
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭМУЛЬ СИОННЫХ ВЗРЫВ ЧА ТЫХ ВЕЩЕСТВ НА КАРЬЕРАХ УРАЛА
Проведен анализ использования эмульсионных взрывчатых веществ на карьерах Урала.
Ключевые слова: эмульсионные взрывчатые вещества, гранэмиты, детонационная способность.
Неделя горняка
~ЖЪ зрывчатые вещества, как высо-
и сконцентрированный и экономичный источник энергии, широко применяют в различных отраслях народного хозяйства. Около 90 % всего объема руд черных и цветных металлов в нашей стране добывают с применением взрывных работ. Массовые взрывы широко используются при вскрытии рудных тел, угольных пластов и месторождений других полезных ископаемых, в строительстве при сооружении плотин и насыпей, прокладке авто- и железнодорожных магистралей, при проходке шахтных стволов и других горных выработок. Продолжаются исследования в области совершенствования технологии взрывного разрушения и поиски эффективных методов управления энергией взрыва.
Эффективность и безопасность различных видов взрывных работ в значительной степени зависят от свойств применяемых взрывчатых веществ. Многообразие условий их применения и широкий диапазон технических требований к промышленным ВВ обуславливают различие их по химическому составу, физическим и взрывным свойствам.
С ростом глубины карьеров увеличивается крепость горных работ и их об-
водненность. Эти факторы обуславливают использование водоустойчивых взрывчатых веществ высокой мощности, а это ведет к росту затрат на взрывные работы.
В связи с увеличением стоимости ВВ заводского изготовления, с чрезмерным ростом железнодорожных тарифов, опасностью и ужесточением требований к перевозке разрядных грузов и рядом других причин резко возросла целесообразность уменьшения объема перевозок с заводов-изготовителей и увеличение объемов изготовления ВВ в условиях предприятий, ведущих взрывные работы или вблизи их. Увеличение масштабов применения взрывчатых веществ местного приготовления особенно актуально в настоящее время, когда определяющими становятся экономические методы управления и организации производства. Затраты на буровзрывные работы в общей стоимости единицы добываемой горной массы в России составляют порядка 30 %, причем основная статья расходов - взрывчатые вещества. Снижение затрат на ВВ позволит снизить затраты в целом на взрывные работы. Снижение затрат на взрывные работы возможно за счет применения промышленных ВВ, изготавливаемых в условиях предприятий, в частности во-
досодержащих взрывчатых веществ (ВВВ). В последние годы появился новый тип ВВВ, представляющий четвертый этап их развития, это так называемые эмульсионные взрывчатые вещества, получаемые на основе эмульсии обратного типа (капельки водного раствора аммиачной селитры в масле).
Эмульсионные взрывчатые вещества - это разновидность простейших взрывчатых смесей, отличающихся от смесей АС-ДТ тем, что жидкое горючее покрывает тонкой пленкой капли насыщенного водного раствора селитры. В одной частице селитры содержится более 109 атомов. Размер частиц равен 210-6 м. такие эмульсии обладают высокой водоустойчивостью и физической стабильностью, но низкой чувствительностью к детонатору.
Детонационная способность эмульсии порэмита повышается за счет снижения плотности путем добавления в нее пузырьков газа. Введение пузырьков газа достигается различными способами: включением в состав эмульсии тонкостенных шариков из какого-либо материала (стеклянных или полимерных), заполненных воздухом (так называемых микросфер, частиц воздуха в процессе интенсивного перемешивания или введением в эмульсию какого либо вещества (так называемая газогенерирующая добавка), вступающего в химическую реакцию с аммиачной селитрой, в результате которой происходит выделение газообразных продуктов.
В результате газонасыщения плотность эмульсии находится в пределах 1,2 - 1,3 т/м3 при температуре 70оС, скорость детонации составляет 4,9 - 5,2 км/с, теплота взрыва достигает 3500 кДж/кг. Такие взрывчатые смеси получили в России название порэмит за рубежом - эмулит. Сенсибилизация эмульсии на открытых горных предприятиях производится вве-
дением в состав газогенерирующей добавки.
Одним из последних достижений в области разработки взрывчатых веществ следует считать появление гранэмитов (зарубежное название - эмулан) -взрывчатых смесей из эмульсионного ВВ и АС-ДТ, смешанных таким образом, что эмульсия полностью заполняет межгранульное пространство. Широкий диапазон возможных изменений процентного содержания компонентов позволяет удовлетворить требования потребителей по плотности, детонационным характеристикам, условиям заряжания и водостойкости.
В табл. 1 приведены основные характеристики эмульсионных ВВ, которые применялись и применяются в настоящее время на горных предприятиях Урала.
На комбинате «Ураласбест» в 1988 г. был пущен в эксплуатацию опытный цех Калиновского химического завода по производству эмульсии порэмита и газогенерирующей добавки. За 2 года 4 месяца эксплуатации этого цеха было изготовлено 25990 т порэмита, с применением которого отбито около 4 млн.м3 горной массы.
В 1991 г. по заданию ОАО «Ураласбест» ГосНИИ «Кристалл» разработал новый проект технологического процесса, а «Химпромпроект» разработал проектную документацию на завод по производству эмульсии порэмита. В марте 1994 г. первая очередь завода была сдана в эксплуатацию. С апреля 1994 г. завод начал выпуск продукции - эмульсии для порэмита-1 марки ИМ-Н и газогенерирующей добавки. С июня 1997 г. на комбинате начался выпуск порэмита-1А, который отличается от порэмита-1 марки ИМ-Н тем, что из его состава исключена натриевая селитра. Завод рассчитан на объем производства эмульсии, обес-
Таблица 1
Основные характеристики эмульсионных ВВ
Наименование ВВ Марка ВВ Характеристика
Теплота взрыва кДж/кг Концентрация энергии, кДж/м3 Плотность заряжания, Кг/м3 Скорость Детонации, Км/с Газовая Вредность, л/кг
Порэмит 1 ИМ-Н 2885 3605 1250 4,9-5,2 12,2
ИМ-К 2902 3622 1250 4,9-5,2 12,4
МТ-Н 2969 3705 1250 4,9-5,2 11,8
МТ-К 3040 3802 1250 4,9-5,2 12,0
Порэмит 1А 3015 3768 1200 4,9-5,1 40,0
Порэмит М 4А 3643 4731 1300 4,8-5,1 42,0
8А 4354 5862 1350 4,9-5,3 54,0
Порэмит МК 8К 3810 5150 1350 4,8-5,2 40,0
8КА 3768 4899 1300 4,8-5,1 46,0
Гранэмит 30/70 3350 4552 1350 4,9-5,2 38,0
50/50 3496 4899 1400 4,8-5,2 36,0
70/30 3564 4731 1300 3,5-4,0 34,0
Титан 6000 3260 2934-3912 900-1200 5,0-5,1 28,0
6065 3320 2188-3984 900-1200 4,05-4,11 30,0
6070 3450 3450-4140 1000-1200 3,92-4,46 30,0
6075 3580 3580-4403 100-1230 4,3-4,47 32,0
6080 3700 3700-4625 1000-1250 4,68-4,74 34,0
6085 3740 3740-4675 100-1250 4,79-4,77 35,0
6090 3780 3780-4725 100-1250 4,76-4,98 36,0
6095 3790 3790-4737 1000-1250 4,98-4,74 38,0
7000 3328 2662-3827 800-1150 4,1 30,0
7100 3580 3580-4475 1000-1250 3,98 30,0
печивающего изготовление 25 тыс.т по-рэмита.
В ноябре 2000 г. введен в эксплуатацию завод по производству эмульсии порэмита на Качканарском горнообогатительном комбинате. Расчетная производительность завода 30-35 тыс.т эмульсионных ВВ в год.
Объемы изготовленных и стоимость 1 т ВВ приведены в табл. 2.
Для изготовления эмульсионных ВВ на горных предприятиях Урала используются смесительно-зарядные машины, основные характеристики которых приведены в табл. 3.
В настоящее время практически 100 % обводненных пород на Качканарском ГОКе и карьерах ОАО «Ураласбест» разрабатываются с применением эмульсионных ВВ. Использование ЭВВ собственного приготовления позволило снизить затраты на взрывной передел на карьерах Качканарского ГОКа в 2006 году в 3,6 раза.
Применение эмульсионных ВВ позволяет улучшить экологическую обстановку в местах ведения взрывных работ за счет снижения количества вредных продуктов взрыва (табл. 4).
Таблица 2
Объемы производства и стоимость 1 т эмульсионных ВВ на предприятиях Урала
Предприятие Объемы производства Стоимость 1 т эмульсионных ВВ, руб/т
годы Годы
2005 2006 2007 2005 2006 2007
ОАО «Качканарский горно-обогатительный комбинат «Ванадий» 35639 38089 35045 4875 5058 5604
ОАО «Ураласбест» 12470,270 12308,290 13845,640 5405 6545 7731
Таблица 3
Характеристики смесительно-зарядных машин
Показатели Марки СЗМ
Нитро- Нобель СЗМ-8 МЗВ-8 МЗГ-10 BCZH-25 SME ТСЗМ-11
Производительность, т 8,75 8,75 10,5 10,0 25,0 20,0 9,949
Базовая модель транспортного средства КрАЗ- 256Б1 КрАЗ- 256Б1 КрАЗ- 256Б1 КрАЗ- 256Б1 КрАЗ- 256Б1 Мерсе- дес КрАЗ- 65053
Вместимость емкостей для компонентов ВВ, м3:
эмульсия порэмита 6,0 6,0 7,3 4,14 12,5 6.48
аммиачная селитра - - - 5,95 9,2 4.5
дизельное топливо - - - 0,3 0,6
раствор нитрита натрия (ГГД) 0,25 0,25 0,25 0,2 0,5 0.18
вода 0,50 0,50 0,40 0,23 0,15 0.26
Техническая производительность по заряжанию, кг/мин 250 300 300 300 250-300 100-200 300
Завод-изготовитель Фирма «Нитро- Нобель» (Швеция) Абакан- ский комбинат «Си- бирь» (г.Черног орск) Опытный завод НИПИ- Гормаш Опытный завод НИПИ- Гормаш Пекинская гор-нометал-лургиче-ская корпорация Дино- Нобель ОАО «Г ор-маш» г.Белго-род
Анализ продуктов детонации при ис- щественно снижается по сравнению со пользовании эмульсионных ВВ показы- штатными ВВ (гранулотол, граммонит вает, что количество вредных газов су- 30/70).
Таблица 4
Состав продуктов детонации эмульсионных ВВ и некоторых ВВ заводского изготовления
Наименование ВВ
Продукты детонации
Н2) (пар), л/кг СО, л/кг СО2, л/кг N2, л/кг С г/кг
Г ранулотол 246,6 274,6 35,8 147,8 204
Граммонит 30/70 465,9 142,6 65,2 239,7 -
Игданит 612 26 106 266 -
Порэмит 1, 1А 641,8 39,7 69,4 206 -
Гранэмит И-50 572,9 33 63 202,3 -
Гранэмит И-30 810,8 - 295,1 217,6 -
В заключение следует отметить, что применение на карьерах Урала прогрессивных технологий подготовки горной массы к выемке и транспортированию, основанных на базе использования эмульсионных взрывчатых
веществ, позволило снизить затраты на взрывные работы в 2,5-3 раза по сравнению со штатными ВВ, улучшить экологическую обстановку и повысить безопасность работ, вгега
г Коротко об авторах
Котяшев А.А. , Маторин А.С., Шеменев В.Г. - Институт горного дела УрО РАН, direct@igd. uran. т
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. Г.В. ПЛЕХАНОВА (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ГАЛКИН Прогноз и выбор оптимальных параметров теплового режима при строи- 25.00.20 д.т.н.
Среднегодо-
вая
Александр тельстве, эксплуатации и комплекс-
Федорович ном использовании горных вырабо-
ток в криолитозоне
