Требования к промышленным взрывчатым веществам

Объекты на земной поверхности, где применяются взрывные работы, могут быть разделены на две группы: горные и промыш­ленные.

Горные объекты, на которых производится взрывание горных пород, по характеру и объему выполнения взрывных работ де­лятся на крупные с объемом потребления ВВ более 1000 т в год и небольшие с меньшим потреблением ВВ. Кроме того, имеются постоянные объекты (карьеры) и временные (дороги, гидротехнические, мелиоративные сооружения, нефтяные сква­жины и т. д.).

Промышленные объекты, на которых производятся валка зда­ний, труб и других сооружений, дробление фундаментов, ре­монтные работы в доменных и мартеновских печах, упрочнение металлов взрывом, сварка, резка и штамповка металлов с по­мощью взрыва и т, д. Эти объекты, кроме взрывной обработки металлов, относятся к временным с потреблением небольшого количества ВВ и СИ.

Для разных объектов применяются соответствующие методы ведения взрывных работ и может быть рекомендован наиболее отвечающий требованиям объекта ассортимент промышленных ВВ и СИ, а также указаны направления их совершенствования с точки зрения выбора новых марок.

Требования к ВВ для взрывания на земной поверхности опре­деляются условиями ведения взрывных работ на карьерах — главных потребителях этих ВВ.

В настоящее время на карьерах основной объем породы взры­вается зарядами, размещенными в вертикальных и наклонных скважинах диаметром 100—300 мм. Поэтому ВВ, применяемые на карьерах, должны отвечать следующим требованиям.

1. ВВ могут иметь критический диаметр открытого заряда 80—100 мм, т. е. пониженную детонационную способность в за­рядах малого диаметра. ВВ с такой характеристикой, например, грубодисперсные гранулированные и водосодержащие ВВ с ши­рокой зоной химической реакции, обеспечивают более равномерное дробление породы при взрыве за счет уменьшения зоны переиз­мельчения вокруг заряда.

2. При отбойке на карьерах к ВВ не предъявляется жестких ограничений по количеству ядовитых газов, выделяемых при их взрыве, вследствие чего возможно использование составов, имеющих кислородный баланс, отличный от нулевого. Однако

при использовании ВВ с отрицательным кислородным балансом, особенно при имеющейся тенденции увеличения масштабов взры­вов и интенсивном углублении карьеров, удаление вредных газов из зоны карьера осложняется. При взрыве ВВ с отрицательным кислородным балансом в атмосферу выбрасывается много ядови­тых газов, что может отрицательно сказаться на экологическом равновесии района расположения карьера. Кроме того, ядови­тые газы в течение почти 100 ч могут находиться в развале взорван­ной породы, проникнуть по трещинам в подземные выработки и вызвать отравление работающих там людей. Поэтому применение ВВ с отрицательным кислородным балансом должно быть четко регламентировано.

3. В связи с необходимостью заряжания одновременно боль­шого числа скважин на карьерах применяют ВВ с хорошей сы­пучестью, минимальной слеживаемостью при хранении, мини­мально пылящие при пересыпке и малочувствительные к механи­ческим воздействиям, допущенные к заряжанию с применением зарядных машин. При этом ВВ должны сохранять постоянными свойства при нахождении в скважинах в течение времени под­готовки блока к взрыву (7—10 сут и более).

4. При больших значениях ЛНС и диаметрах заряда основное влияние на интенсивность дробления пород при взрыве оказы­вают трещиноватость пород и прочность отдельностей. Удельная энергия ВВ при крупных взрывах имеет меньшее значение, чем при отбойке шпурами и скважинами малого диаметра (70—100 мм). Поэтому допустимо применение ВВ с относительно невысокой теплотой взрыва (до 4000 кДж/кг). Такие ВВ в большинстве слу­чаев обеспечивают хорошее дробление породы при относительно невысокой стоимости самих ВВ. Эти ВВ особенно эффективны, если в результате механизированного заряжания увеличивается плот­ность заряда в скважинах и тем самым повышается объемная концентрация энергии, т. е. количество энергии в единице объема (1 дм³).

Примерно 15 % общего количества ВВ должно обладать вы­сокими взрывчатыми характеристиками с теплотой взрыва не ниже 5000 кДж/кг. Такие ВВ предназначены для дробления трудновзрываемых пород. Промышленными экспериментами на карье­рах, разрабатывающих крепчайшие железистые кварциты (Кри­вой Рог, КМА), установлено, что при использовании высоко­плотных (р > 1,4 г/см³) водосодержащих ВВ со скоростью дето­нации зарядов 5 км/с и более высоких расчетных удельных рас­ходов ВВ 1,2—1,7 кг/м³ не только достигается интенсивное их дробление, но и происходит взрывное разупрочнение части кусков, за счет чего снижаются затраты на их механическое дроб­ление и измельчение, увеличивается выход железа в концентрат. Такие же результаты могут быть получены на некоторых рудах цветных металлов. В ряде случаев выгодно для известняковых карьеров осуществлять их интенсивное взрывное переизмельчение

для снижения затрат на переработку с целью получения известняковой муки для раскисления почв. Это позволяет считать, что требования к повышению плотности ВВ и скорости его детонации будут для определенных видов добычи минерального сырья расти. Экономически эффективно применение водосодержащих ВВ на предприятиях с большим их годовым потреблением (более 10тыс. т)_ч

5. Значительная часть ВВ (до 40 %) должна быть водоустойчивой и иметь плотность выше 1 г/см³, чтобы при заряжании обводненных скважин ВВ хорошо тонуло в воде.

Следует считать перспективным создание водоустойчивых во­досодержащих ВВ для заряжания скважин с непроточной водой и ВВ с загущенным нерастворяемым раствором селитр, карбамида и т. п., которые можно применять и при наличии проточной воды в скважинах, создание горячельющихся ВВ плотностью более 1 г/см³ из смеси селитры, тротила, пудры, легко окисляющихся металлов и твердеющих растворов. Возможно при заряжании скважин использовать ВВ с меньшей водоустойчивостью в поли, этиленовых гирляндах, эластичных рукавах, имеющих общую плотность более 1 г/см³.

Особенно эффективно проводить заряжание обводненных скважин неводоустойчивыми ВВ путем установки полиэтиленового рукава с помощью специальных устройств, начиная от дна скважины с одновременным вытеснением из нее воды. При этом возможно вести заряжание скважины после установки рукава вручную или с использованием зарядных машин. Наиболее эффективно) использовать совмещение операций установки полиэтиленового рукава, вытеснение воды из скважин и ее заряжание с подачей ВВ сжатым воздухом.

При заряжании обводненных скважин ВВ в жестких оболочках можно использовать гораздо более дешевые ВВ, чем гранулотол или алюмотол. Однако такие конструкции зарядов ВВ могут быть эффективны только при обеспечении механизации заряжания и небольших объемах взрывов.

6. С применением на крупных карьерах двухбункерных зарядных машин типа МЗ-ЗБ с устройствами для откачки воды из обводненных скважин требования к ассортименту ВВ могут существенно измениться. На предприятие можно поставлять от­дельно гранулотол и аммиачную селитру, которая размещается в другом хранилище, примыкающем к стационарному узлу под­готовки селитры для зарядных машин. Заполнение бункеров се­литрой и гранулотолом и размещение на машине емкости с соля­ровым маслом позволяет создавать на горном предприятии непосредственно перед заряжанием блока любое ВВ: игданит, граммонит и т. д., применять гранулотол в скважинах с проточной водой. Это позволяет крупным горным предприятиям, использующим механизированные пункты подготовки ВВ и зарядные машины, уменьшить потребление тротила и других дорогих водоустойчивых ВВ. Кроме того, доставка на предприятие отдельно

гранулотола и аммиачной селитры обходится дешевле, чем до­ставка смесевого ВВ, так как аммиачная селитра перевозится по регламенту обычных, а не взрывоопасных грузов.

В целом на крупных карьерах с механизацией взрывных работ объем применения ВВ, изготавливаемых на стационарных пунк­тах их подготовки, должен существенно возрасти. Стационар­ный пункт приготовления ВВ должен быть универсальным: для бестротиловых гранулированных и водосодержащих ВВ.

7. На карьерах, так же как и на других горных и промыш­ленных объектах с небольшим объемом потребления ВВ, пока должны использоваться ВВ в основном заводского изготовления.

На временных объектах для выполнения взрывных работ в ос­новном должны применяться готовые непредохранительные ВВ, так как простота и универсальность применения являются основ­ными критериями их выбора.

Создание дешевых ВВ, пригодных для механизированного за­ряжания обводненных скважин, является важнейшей народно­хозяйственной проблемой.

Деление обводненных скважин на имеющих непроточную и проточную воду весьма условно, так как эта характеристика может меняться в осенне-весенний период дождей и таяния снега. Поэтому в дальнейшем надо более четко классифицировать усло­вия нахождения заряда в сухих и обводненных скважинах. Для таких условий необходимо создавать и типы ВВ.

Крупные и особенно небольшие предприятия заказывают не­оправданно большое количество тротила и ВВ с высоким его содержанием. При правильном выборе ассортимента ВВ с учетом взрываемости разрабатываемых пород и их обводненности можно значительно снизить объем потребления тротила и тротилсодержащих ВВ.

8. Опыт показывает, что при низких зимних температурах (—30 °С и ниже) гранулотол в обводненной скважине обмерзает и не тонет в воде, образуя слой шуги, а при очень низких темпе­ратурах ледотротиловый цилиндр, что не позволяет вести нор­мальное заряжание скважин. Долив в скважину горячей воды нетехнологичен и создает дискомфортные условия труда для взрывников, поэтому для суровых климатических и гидрогеологи­ческих условий Севера целесообразно продолжить работы по совершенствованию горячельющихся, твердеющих водоустойчивых высокоплотных смесей селитры, тротила и алюминиевой пудры. При заряжании под столб воды целесообразно для небольших объемов взрывов использовать заряды в жестких или эластичных оболочках в виде гирлянд с механизированным их опусканием в скважину и контейнерной поставкой на предприятия.

Наиболее широко для взрывных работ на земной поверхности будут применяться гранулированные бестротиловые ВВ, а также водосодержащие льющиеся ВВ с необходимым диапазоном энер­гетических характеристик.