CC BY
45
© В.А. Соснин, В.Г. Шеменев,
Г.Н. Хрущев, В.С. Соколов,
В.И.. Сафьянов, Г.М. Кухарчик,
2003
УЛК 622.235.2
В.А. Соснин, В.Г. Шеменев, Г.Н. Хрущев,
В.С. Соколов, В.И.. Сафьянов, Г.М. Кухарчик
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГРАММОНИТА ТМ В ПРОИЗВОАСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ КАРЬЕРОВ И ШАХТ АООТ «ВЫСОКОГОРСКИЙ ГОК»
Современный ассортимент ВМ для открытых и подземных работ в Российской Федерации допущенных к применению представлен более 300 наименованиями гражданского назначения, в основном отечественного производства.
Несмотря на то, что ассортимент ВВ, разработанных в настоящее время достаточно широк как по энергетическим, так и по эксплуатационным параметрам и позволяет в целом удовлетворять основным требованиям горнодобывающих предприятий, в течение последних лет в России в значительных объемах применяются ВВ заводского изготовления в основном два типа ВВ - граммонит 79/21 в сухих условиях взрывания и гранулотол - в обводненных.
На подземных рудниках АООТ «Высокогорский ГОК» как и на большинстве горных предприятий с подземным способом отработки наибольшее распределение получило гранулированное ВВ заводского изготовления - граммонит 79/21. Применение этого ВВ свидетельствует, что при механизированном заряжании скважин грам-монит 79/21 характеризуется недостаточной технологической и экологической безопасностью.
При пневматическом заряжании граммонитом 79/21 происходит взаимодействие со стенками зарядного трубопровода и гранулами аммиачной селитры чешуи-рованный тротил интенсивно разрушается с образованием тонкодисперсных фракций. Выносимая из скважины аэрозоль на 90 % состоит из тротила, так как частицы аммиачной селитры размером менее 0,3 мм из-за ее высокой гиг-
роскопичности образуют капли раствора АС, быстро коагулируют и оседают на стенках выработок. Тонкодисперсные частицы тротила гидрофобные и образуют зону повышенной запыленности на местах заряжания. Отклонение от стехиометрического соотношения компонентов в сформированном заряде изменяет кислородный баланс в сторону положительных значений, что приводит к увеличению количества токсичных оксидов азота в продуктах взрыва. Наибольшую опасность представляет тротил, являющимся высокотоксичным веществом второго класса опасности согласно классификации ГОСТ 12.1.007-76. Для борьбы с пылью граммонитов применяют различные пылеулавливающие устройства, но они являются объектом накопления зарядов статического электричества от движущихся при пневмотранспортировании частиц пыли ВВ. Наиболее распространенным способом снижения уровня пыления и статистического электричества является впрыскивание 2-5 % воды в процессе пневмозаряжания. Однако использование воды в качестве пылеподавляющего средства для граммонитов не эффективно, так как поверхность тротила плохо смачивается водой.
Одним из направлений по борьбе с пылью является введение в состав граммонита минеральных масел. Масла, адсорбируясь на поверхности чешуек или гранул тротила, образуют пластичный слой, который препятствует образованию тротиловой пыли при заряжании шпуров и скважин.
В настоящее время разработка граммонитов типа 79/21 с пони-
женным содержанием тротила актуальна в связи с другой причиной. Все горные предприятия стремятся применять эффективные и относительно недорогие взрывчатые вещества. Наиболее дорогим компонентом, определяющим стоимость граммонита, является тротил. Уменьшение его в составе и замена более дешевым компонентом обеспечит снижение стоимости ВВ, улучшением потребительских свойств.
ФГУП ГосНИИ «Кристалл» разработано новое ВВ с пониженным содержанием тротила граммонит ТМ промышленное ВВ II класса по ТУ 84-086-28424-740-2000, состоящие из гранулированной и измельченной аммиачной селитры, нефтепродукта (индустриальное масло или экстракт нефтяной) и тротил. Граммонит ТМ предназначен для ручного и механизированного заряжания сухих и осушенных шпуров, скважин и камер на земной поверхности и в подземных условиях рудников и шахт, не опасных по газу и пыли. Основные физико-химические и взрывчатые характеристики граммонита ТМ приведены в таблице. Приемочные испытания граммонита ТМ проводились в производственных условиях Гальяновского, Гливного карьера и шахт Магнетитовая и Естюнинская с целью оценки взрывной и экономической эффективности в сравнении с грам-монитом 79/21 и определение области применения граммонита ТМ.
За период с 19 октября по 20 декабря 2001 г. было проведено 5 взрывов - 3 взрыва на «Гальянов-ском» карьере и 2 взрыва на «Главном» карьере. В подземных условиях было проведено 15 взрывов, в том числе 1 взрыв на шахте «Естюнинская» и 14 взрывов на шахте «Магнетитовая».
На «Гальяновском» карьере испытания проводились при скважинной отбойке известняков и на дроблении негабарита. Плотность известняка 2,6 г/м3, коэффициент крепости f = 6-8 по шкале проф. Протодъяконова. Заряжание
граммонитом ТМ, упакованным в бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем, производилось в сухие и слабо обводненные скважины со столбом воды до 1,5 м. Средняя глубина скважин состав-
OCHOBHblE ФИЗИKO-XИMИЧECKИE И B3PblB4ATblE XAРAKTEРИCTИKИ ^AMMOH^A TM
Наименование характеристики Значение для граммонита
Контролируемые характеристики
Внешний вид Смесь гранул или гранул и чешуек белого и желтого цвета с порошкообразным компонентом
Массовая доля компонентов, (номинальные значения), %
тротил и нефтепродукт суммарно, 1б,7±2,0
в том числе (номинальное значение):
- тротил 15,0
- нефтепродукт 1,7
- селитра аммиачная, 83,3+2,0
в т.ч.(номинальное значение):
- селитра аммиачная гранулированная 79,3
-селитра аммиачная водоустойчивая 4,0
Массовая доля влаги и летучих веществ, %, не более 0,7
Детонация заряда в стальной трубе 45х2,5 ГОСТ 8732-78 длиной не менее
4000 мм от 100 г аммонита № 6 ЖВ полная
Рассыпчатость, % 100
Неконтролируемые характеристики
Расчетные
Кислородный баланс, % Mинус 0,3б
Объем газов, л/кг 8З4
Объем вредных газов в продуктах взрыва, л/кг (в перерасчете на СО) 24
Теплота взрыва, кДж/кг (ккал/кг) (по Гессу) 3938 (940)
Тротиловый эквивалент по теплоте взрыва 0,94
Экспериментальные
Скорость детонации, км/с 2,2-3,З
Критический диаметр детонации в стальной трубе, мм 19
Бризантность по ГОСТ 5984-80, разд.1 в стальном кольце от промежуточно-
го детонатора массой 8 г, мм 23
Плотность заряда граммонита, г/см3 0,80-1,15
Чувствительность к удару по ГОСТ 4545-88:
- частость взрывов в приборе 1, % 8
- нижний предел в приборе 2, мм, с подпрессовкой до 3000 кгс/см2 З00
Чувствительность к трению ГОСТ Р 50835-95, нижний предел, МПа (кгс/см2) З88 (б000)
Температура вспышки при постоянной температуре с задержкой 1 мин, оС 24б-349
ляла 13 м. Масса заряда граммонита ТМ в скважине составляла 280 кг.
В шахтах комбината испытания граммонита ТМ проводились при проведении массовых взрывов веерами скважин Ш 105 мм. Плотность магнетитовых руд 3,7-4,2 г/м3, коэффициент крепости f = 12-14 по шкале проф. Протодья-конова. Глубина скважин составляла от 5 до 37 м. Заряжание скважин на шахтах производилось применением зарядных машин МТЗ-3.
Все машины оборудованы устройствами подачи воды в поток ВВ для пылеподавления.
За период испытаний взорвано:
- на «Гальяновском» карьере -21480 кг;
- на «Главном» карьере - 10520
кг;
- на шахте «Магнетитова» -46778;
- на шахте «Естюнинская» -21222 кг.
Bœro за период испытаний было взорвано 100 т граммонита TM. Общая оценка показателей качества по результатам испытаний. Bнешний вид упаковки граммонита TM соответствует требо-ваниям ОСТ 84-2З0б-97. Провер-ка опытной партии грам-монита TM показала, что продукт соот-ветствует требованиям TY.
B процессе заряжания скважин механизированным способом с применением зарядных машин MTЗ-3 отмечено, что сыпучесть граммонита TM хорошая, зависаний в бункере не наблюдалось. При увеличении подачи воды свыше 3 % наблюдалось налипание граммонита на стенки зарядного шланга.
Проведенные испытания как на открытых так и на подземных работах показали отсутствие пыле-
ния в процессе растаривания и загрузки граммонита TM в зарядные машины MTЗ-3 и при ручном заряжании скважин. Необходимо отметить надежную детонацию граммонита TM и хорошее качество дробления горной массы.
B ходе испытаний проводили сравнение содержания ядовитых газов в продуктах взрыва граммо-нита TM со штатным граммонитом 79/21. Отбор проб воздуха с продуктами взрыва производился газоаналитической лабораторией Brc4. Содержание вредных газов в продуктах взрыва граммонита TM соответствует требованиям TY 84-08б28424-740-2000.
На основании результатов приемочных испытаний граммони-та TM, предъявленная продукция выдержала приемочные испытания в производственных условиях и соответствует требованиям технических условий.
Граммонит ТМ допущен к постоянному применению для ручного и механизированного заряжания сухих и осушенных шпуров, скважин и камер, номер журнального постановления 08-10/494 от 29.04.02. по ТУ 84-086 28424-7402002.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
В результате проведенных
промышленных испытаний Грам-монита ТМ в сравнении с Граммо-нитом 79/21 установлено:
1. Улучшились санитарногигиенические показатели.
2. Дробление горных пород и руды и удельный расход Граммо-
нита ТМ на Урале применения Граммонита 79/21.
3. Применение 3 % воды при машинном заряжании скважин в условиях шахт позволяет повысить плотность заряжания на 10-12 % в сравнении с сухими ВВ.
Соснин В.А. — кандидат технических наук, ФГУП «ГосНИИ «Кристалл». Шеменев В.Г. — кандидат технических наук, ИГД УрО РАН.
Хрущев Г.Н. — кандидат технических наук, ИГД УрО РАН.
Соколов В. С. — ИГД УрО РАН.
Сафьянов В.И, Кухарчик Г.М. — Высокогорский ГОК.
© Г.А. Катков, С.А. Толмачев,
Н.Т. Беларев, С.В. Петухов, 2003
УЛК 622.831
Г.А. Катков, С.А. Толмачев, Н.Т. Беларев,
С.В. Петухов
ОЦЕНКА СТРУКТУРНОГО ОСААБАЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОЛ
Условия подземной добычи угля постоянно усложняются вследствие увеличения глубины ведения горных работ, повышения структурной нарушен-ности, газоносности и выбросо-опасности угольных пластов. Совокупное влияние этих факторов приводит к формированию зон предельного состояния массива, снижению прочности вмещающих пород и, как следствие, к потере устойчивости горных выработок.
Протекание геомеханических процессов нагружения, деформирования и устойчивости горных выработок зависит, в первую очередь, от физико-механичес-ких свойств угля и вмещающих пород. Базисными механическими характеристиками горных пород, используемыми при расчетах паспортов крепления и поддержания выработок, являются: - предел
прочности на сжатие и растяжение; -угол внутреннего трения и величина сцепления пород; -структурные ослабления.
В настоящее время предел
прочности пород на одноосное сжатие является основой всех нормативно-методических документов по расчету и прогнозированию проявлений горного давления в очистных и подготовительных выработках [1-4]. При этом, в расчетах рекомендуется пользоваться расчетным сопротивлением пород сжатию ( ^ ), величина которого определяется с учетом вмещающих выработку слоев, залегающих на расстоянии от контура выработки в кровле, равном 1,5 В, а в почве и боках выработки на расстоянии В, где В-ширина выработки в проходке, по формуле:
^ = ^р х к , МПа (1)
где ^ - среднее значение сопротивления пород одноосному сжатию; к - коэффициент, учитывающий нарушенность и структурное ослабление массива горных пород.
Сопротивление пород одноосному сжатию определяется согласно ГОСТ 21163.2.84. Этот показатель, например, для шахт Кузбасса принимается, как правило, по данным геологоразведки по
кернам, выбуренным из массива, находящегося в естественном состоянии. При ведении горных работ резко изменяется напряженно-деформированное состояние массива. В зонах, подверженных сдвижениям и деформациям, происходит раскрытие существующих трещин геотектонического происхождения и образование новых в результате разрыва сплошности массива по плоскотям ослабления или природному кливажу. Таким образом, в результате процессов литогенеза, последующих тектонических изменений, влияния очистных работ, изменения гидрологического режима и других физикохимических процессов формируется пространственная неоднородность структуры горного массива. Эту неоднородность и должен учитывать коэффициент структурного ослабления массива, входящий в формулу (1).
Структурное ослабление горных пород может быть двух типов:
1. Структурные ослабления по поверхностям большой протяженности, по которым происходит скольжение одной части деформируемого массива относительно другой. Такими поверхностями ослабления являются контакты между слоями, поверхности расслан-цованности в породах, дизъюнктивные нарушения и тектонические трещины большой протяженности.
2. Структурные ослабления по площадкам ограниченных разме-
