CC BY
153
© Е.И. Жученко, В.Б. Иоффе, Б.Н. Кукиб, А.Б. Фролов
Е.И. Жученко, В.Б. Иоффе, Б.Н. Кукиб,
А.Б. Фролов
ОЦЕНКА ОТНОСИТЕЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
Основу современного ассортимента промышленных взрывчатых веществ (ВВ) в большинстве стран мира, ведущих разработку полезных ископаемых (ПИ), составляют следующие типы взрывчатых смесей:
- неводоустойчивые смеси гранулированной аммиачной селитры - (АС) (пористой или непористой) с различными горючими добавками;
- водоустойчивые эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) на основе сенсибилизированной эмульсии типа "вода в масле";
- смеси эмульсионных и гранулированных ВВ в различных соотношениях.
Несмотря на то, что применение указанных взрывчатых смесей начато достаточно давно (30-50 лет), и объемы их использования весьма значительны (6-7 млн. т ежегодно), исследований по определению их сравнительной работоспособности проведено очень мало.
Так, в работе [1] авторы определили относительную работоспособность эмульсионных ВВ порэмита 1 и порэмита М путем измерения параметров ударных воздушных волн (УВВ). В работе [2] была определена работоспособность ЭВВ методом баллистического маятника и расширяющегося цилиндра. Одна-ко условия взрыва заряда ВВ в воздухе (открытого или в оболочке) отличаются от условий взрыва заряда, находящегося в окружении горной породы или грунта.
Поэтому для оценки относительной работоспособности взрывчатых смесей мы использовали разработанный ранее метод образования при взрыве воронки усиленного выброса [3, 4, 5]. Критери-
ем относительной работоспособности являлось отношение масс зарядов эталонного и исследуемого ВВ /= Мэ/Мвв, при взрыве которых образуются воронки одинакового объема (т.е. когда эти заряды совершают одинаковую полезную работу).
В качестве эталонного ВВ был использован аммонит 6ЖВ, а в качестве исследуемых ВВ - ЭВВ сибирит-1200, гранулированное ВВ гранулит НП, а также их смеси. Эмульсию сибирита-1200 сенсибилизировали добавками вспученного перлитового песка (ПП). При изготовлении опытных образцов гранулита НП использовали плотную (непористую) гранулированную аммиачную селитру (АСпл) по ГОСТ 2-85 (изготовитель - Новомосковская акционерная компания "Азот"), либо пористую гранулированную (АСпор), изготовленную ОАО "Акрон", г. Новгород.
Опыты проводили с зарядами различной конструкции: сплошными, комбинированными слоевыми, комбинированными коаксиальными (рис. 1). ВВ помещали в полимерные трубы с внутренним диаметром 100-105 мм и толщиной стенки 2,5 мм.
Выбор такого диаметра зарядов был сделан на основании того, что диаметр скважин 105 мм является наименьшим в практике взрывных работ (ВР) в горнодобывающей промышленности, и скважины такого диаметра достаточно широко используют при ВР.
Для обеспечения полноты взрывчатого превращения при проведении исследований использовали сосредоточенные заряды с высотой, равной примерно двум диаметрам, которые инициировали при помощи достаточно мощного промежуточного детонатора из прессованного тротила массой от 88,5 до 328,5 г, обеспечивающего полноту взрывчатого превращения ВВ в зарядах небольшого объема.
Объем зарядов был приблизительно одинаковым и составлял 1,6-1,8 дм3. Заряды размещали в песчаном бассейне так, чтобы расстояние от центра заряда до свободной поверхности всегда равнялось 0,7 м.
Полученные значения относительной работоспособности (при массе промежуточного детонатора 88,5 г) для некоторых промышленных ВВ представлены в табл. 1. Там же приведены значения относительной работоспособности, рассчитанные в соответствии с работой [5] по уравнению
010?
064
©
©
Рис. 1. Конструкции зарядов, использованные при проведении экспериментов
а - сплошной заряд; б - комбинированный слоевой заряд; в - комбинированный коаксиальный заряд; 1 - электродетонатор №8; 2 - шашка из прессованного состава ТГ массой - 10 г; 3 - шашка из прессованного тротила; 4 - эмульсионное ВВ; 5 - гранулированное ВВ
1 _ V
где Q и V - соответственно расчетные значения теплоты и объема газов взрыва исследуемого ВВ, а 1031 ккал/кг и 893 л/кг - соответственно теплота и объем газов взрыва эталонного ВВ - аммонита
Представленные в табл. 1 данные позволяют отметить следующее.
При взрыве аммонита 6ЖВ, граммонита 79/21 и эмульсионного ВВ сибирита-1200 энергия выделяется полностью, о чем свидетельствует достаточно хорошее соответствие экспериментальных и расчетных значений относительной работоспособности.
По-видимому, также полностью выделяется энергия и при взрыве заряда гранулотола, т.к. значение относительной работоспособности 0,83, было рассчитано при использовании теп-
6ЖВ.
Таблица 1
Относительная работоспособность некоторых промышленных ВВ
ВВ Относительная работоспособность
Эксперимент Расчет
Аммонит 6ЖВ 1 1
Гранулотол 0,69 0,83
Гранулит НП (АСпл.) ~0,40 0,93
Гранулит НП (АСпор. "Акрон") 0,76 0,93
Гранулит НП (АСпор. "ОгаМ Ра-гс^е") 0,75 0,93
Сибирит-1200 (16% воды и 0,7% ПП) 0,73 0,72*
Сибирит-1200 (16% воды и 2% ПП) 0,64 0,70*
Сибирит-1200 (19% воды и 2% ПП) 0,57 0,66*
Сибирит-1000 (16% воды и 4,2% ПП) 0,77 0,77*
*
Энергетические потери на инертную добавку не учитывались.
лоты и объема газов взрыва, полученных А.Я. Апиным и А.Ф. Беляевым для тротила с плотностью 850 кг/м3. Для промышленного гранулотола, содержащего, помимо тринитротолуола, некоторое количество других добавок (например, динитротолуол), значение теплоты взрыва реально может быть несколько ниже.
Работоспособность эмульсионного ВВ сибирита-1200 оказывается равной работоспособности гранулотола, что подтверждается при использовании этих ВВ при ВР в производственных условиях. Работоспособность сибирита-1000 приблизительно на 20 % выше, чем работоспособность сибирита-1200.
Обращает на себя внимание низкая работоспособность грану-лита НП, приготовленного на плотной АС.
При замене плотной АС (ГОСТ 2-85) на пористую работоспособность гранулита НП увеличивается почти в 2 раза, но все-таки не достигает расчетных значений.
Следует также отметить, что введение в эмульсионное ВВ инертных в отношении выделения теплоты взрыва добавок, таких, как вода и перлитовый песок, приводит к снижению работоспособности взрывчатых составов. При увеличении содержания
Таблица 2
Влияние конструкции комбинированных зарядов на относительную работоспособность смеси эмульсионного и гранулированного ВВ
ВВ Конструкция заряда (рис.1) Масса промежуточного детонатора, г Относительная работоспособность
30%ЭВВ + 70% коаксиальный (в) сплошной (а) 88,5 0,68
Гр.ВВ0 (АСпл., ГОСТ 2-85) 328,5 0,69
30%ЭВВ + 70% слоевой (б) коаксиальный (в) сплошной (а) 88,5 0,63
Гр.ВВ (АСпор., "Акрон") 88.5 328.5 ~1,00 0,98
30%ЭВВ + 70%
Гр.ВВ (АСпор., “Grand Paroisse) сплошной 88,5 0,83
Примечание: Расчетная относительная работоспособность для данной взрывчатой смеси равна 0,87
воды от 16 до 19 %, т.е. на 3 %, работоспособность снижается на 11 %. При увеличении содержания в составе перлитового песка с 0,7 до 2 %, т.е. на 1,3 %, работоспособность снижается на 12 %, поэтому эмульсионные ВВ, сенсибилизированные газификацией, могут иметь большую работоспособность, чем составы, сенсибилизированные микросферами и другими пористыми материалами.
Как уже отмечалось ранее, третьим типом современных промышленных ВВ, который находит все более широкое применение, являются смеси эмульсионных и гранулированных ВВ типа игда-нита. К этому типу относятся применяемые в нашей стране гранэ-миты (Михайловский и Качканарский ГОКи) и тован (Лебединский ГОК). Помимо этих смесей достаточно широко применяют комбинированные заряды, состоящие из двух различных ВВ. Например, нижнюю (обводненную) часть скважин заряжают эмульсионным ВВ, а верхнюю - гранулированным ВВ. Поскольку работоспособность подобных зарядов практически не исследовалась, были выполнены специальные эксперименты по оценке влияния конструкции комбинированного заряда на его работоспособность. Полученные результаты представлены в табл. 2.
На основании представленных в табл. 2 результатов опытов можно сделать следующие выводы.
Использование коаксиальной конструкции комбинированного заряда позволяет повысить его относительную работоспособность с 0,63 до 1,00, т.е. в 1,6 раза в сравнении с работоспособностью комбинированного заряда, имевшего слоевую конструкцию.
Относительная работоспособность смесевых ЭВВ, как в виде сплошного заряда, так и заряда коаксиальной формы, практически одинакова.
При использовании для приготовления гранулита пористой АС взамен плотной относительная работоспособность комбинированных зарядов как коаксиальной конструкции, так и сплошного заряда возрастает примерно в 1,5 раза.
В заключение необходимо отметить, что хотя использование песка в качестве среды для проведения взрывов имеет свои специфические особенности и полученные результаты не всегда могут быть количественно перенесены на горную породу, тем не менее, как можно надеяться, они дают более достоверные представления об относительной работоспособности современных промышленных ВВ при их применении в реальных условиях горного производства.
--------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Соснин В.А., Смирнов С.П., Сахипов Р.Х. Оценка работоспособности и полноты взрывчатого превращения эмульсионных промышленных взрывчатых составов. ФГВ, 1998, т.34, №5, с. 118-121.
2. Кудзило С., Кохличек П., Тржинский В.А., Земан С. Рабочие характеристики эмульсионных взрывчатых веществ. ФГВ, 2002, т.38, №4, с.95-101.
3. КукибБ.Н., Иоффе В.Б., Александров В.Е. Оценка работоспособности ВВ по результатам взрывов в песке. В кн.: Взрывное дело, №84/41, -М.: Недра, 1982, с.83-87.
4. Афанасенков А.Н., Котова Л.И., Кукиб Б.Н., Кутузов Б.Н. Об оценке работоспособности промышленных ВВ. Горный журнал, №№11-12, 2000, с.96-97.
5. Афанасенков А.Н., Котова Л.И., Кукиб Б.Н. О работоспособности промышленных взрывчатых веществ. ФГВ, 2001, т.37, №3, с.115-125. Новосибирск.
— Коротко об авторах -----------------------------------------------
Жученко Е.И., Иоффе В.Б., Кукиб Б.Н., Фролов А.Б. - ЗАО "Нитро Сибирь", Москва.
© Б.Н. кук^1б, В.Б. пиффе, Е.И. Жу Ч1ПЛи,
А.Б. Фролов, В.В. Лавров,
К.К. Шведов
