ПВВ класса II: непредохранительные ВВ для взрывных работ

на поверхности и забоях подземных выработок, в которых от-

сутствует выделение горючих газов или пыли. ВВ этого класса

не должны выделять при взрыве токсичных газов больше допус-

тимой нормы, что достигается подбором состава ВВ с кислород-

ным балансом, близким к нулевому, обеспечивающим полное

окисление углерода до ССЬ.

ПВВ III—VII классов: предохранительные или антигризутные

ВВ, допущенные для проведения взрывных работ в рудных шах-

тах с пылегазоопасным режимом. Чем выше класс ВВ, тем выше

степень предохранительное™.

Фундаментальное положение, на которое опирается совре-

менная теория предохранительных ВВ, заключается в том, что

предохраняющая способность ВВ тем выше, чем ниже его энер-

гетические характеристики. Следовательно, регулирование

уровня предохранительное™ может базироваться на подборе

состава ВВ по энергетическим параметрам. Кроме того, при од-

ном и том же уровне энергетических свойств антигризутность

возрастает при введении в состав ВВ каталитически актавных

солей-пламегасителей, в качестве которых наиболее часто при-

меняются хлористые соли щелочных металлов.

9.2.1. Применение взрывчатых веществ при разработке

залежей и добыче полезных ископаемых

Применение ВВ в горном деле имеет точную дату отсчета. В

Словакии тиролец Каспар Бейдель 8 февраля 1627 г. использовал

заряды из дымного пороха для проходки штольни. Дымный по-

рох длительный период был единственным ВВ, которое исполь-

зовалось для различных взрывных работ. Даже после появления

более мощных промышленных ВВ (динамитов) дымный порох в

течение длительного времени не терял своего значения, так как

мощные динамиты при взрыве оказывали сильное дробящее

действие на породу, измельчая ее, тогда как ДП обеспечивал по-

лучение крупнокускового материала. Однако подбором состава,

изменением взрывчатых характеристик были разработаны дина-

миты с необходимыми свойствами, и применение их на опреде-

ленном этапе развития горновзрывных работ было вне конку-

ренции. Появление аммиачно-селитренных ВВ (АСВВ) потесни-

ло, а затем и полностью вытеснило динамиты.

В настоящее время в списке аммиачно-селитренных ВВ на-

считываются сотни наименований. Многие из них утратили свое

значение, поскольку появились новые ВВ с такими свойствами,

как водоустойчивость, водонаполненность, а также эмульсион-

ные составы. Однако во взрывных работах все еще находят при-

менение и порошкообразные, и гранулированные ПВВ.

В горнодобывающей промышленности с помощью ВВ вы-

полняется два основных вида работы. Это взрывные работы на

выброс и взрывные работы на дробление, на отбой руды.

Цель взрывных работ на выброс заключается во вскрытии за-

лежей полезных ископаемых, которые далее разрабатываются

открытым способом. В массиве поверхностного слоя готовятся

камеры или скважины, в которые помещается большое количе-

ство взрывчатого вещества. Заряды ВВ располагаются таким об-

разом, чтобы при взрыве был направленный выброс грунта. На-

пример, на Челябинском угольном месторождении для вскрытия

слоя угля для открытой добычи и направленного выброса грунта

был проведен взрыв 1800 т аммонита, заложенного в 36 камерах.

В результате образовалась траншея длиной 1 км, шириной 80 и

глубиной 20 м. На Воронцовском железном руднике (Урал)

взрывом 95 т аммонита был снят 20-метровый заболоченный на-

нос. При этом было перемещено 30 тыс. м³ болотистого грунта.

Примеров подобных взрывов много. Грандиозный взрыв на вы-

брос был проведен советскими специалистами в Ките в горном

Байинчанском месторождении, где взорвано было 15667 т аммо-

нита и проведена выемка 9 млн. м³ породы. На выполнение этой

работы механическим путем потребовалось бы более 2,5 лет.

Крупные взрывы широко применяются на открытых выра-

ботках и в карьерах для дробления породы, когда целью взрыва

является «отбить» породу, раздробить ее на куски, с которыми

могут работать ковшевые экскаваторы и погрузочные машины.

Масштабы отдельных взрывов достигаю! значительных размеров.

Например, в 1966 г. был произведен рекордный взрыв на дроб-

ление на карьере «Медвежий ручей» Норильского горно-

металлургического комбината, когда зарядами, общая масса кото-

рых составляла 1500 т В В, было одновременно отбито 7 млн. тонн

руды.

Однако это уникальные взрывы. В шахтах и рудниках еже-

дневно проводятся тысячи взрывов на дробление. Основная их

цель - раздробит], крепкую породу, которая зачастую не подда-

ется разрушению при механическом воздействии кайла или от-

бойного молотка. В породе пробуриваются шпуры (цилиндриче-

ские полости диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м), в них по-

мещаются заряды ВВ, производится «забойка» шпура и подрыв

ВВ, в результате которого происходит дробление породы.

В горнодобывающей промышленности взрыв стал основным

средством добычи полезных ископаемых. В СССР в 60-е годы,

например, взрывным способом было добыто 40 млрд. тонн ми-

нерального сырья, при этом израсходовано 6 млн. тонн ВВ.

Только в Кузбассе ежегодно взрывается 60 млн. зарядов - в

среднем 170 тыс. взрывов в сутки.

При таких масштабах потребления ПВВ весьма существен-

ными являются вопросы стоимости и эффективности работы ВВ.

При рассмотрении рецептур АСВВ (раздел 7.1) было показано,

что в последнее время В В готовятся из наиболее дешевых ком-

понентов (АС + дизельное топливо, эмульсии растворов АС в

масле и т.п.) по простейшей технологии, которая реализуется

непосредственно на приисках.

Эффективность работы взрыва постоянно повышалась путем

поднятия энергетических параметров ВВ. Однако в результате

глубоких научных поисков установлено, что эффективность за-

висит не только от свойств ВВ, но и технологии произведения

взрыва, качества взрывных работ. При взрыве в грунте, как это

было показано в главе 5, наблюдается бризантное (приконтакт-

ное) и фугасное общее действие. Бризантное действие вызывает

деформацию среды и сильное измельчение скальных пород или

сжатие пластичных пород. Фугасное действие вызывает разру-

шение, раскол, выемку породы. Основная доля работы прихо-

дится на фугасное действие взрывчатого вещества. При этом

объем механической работы (Л), которую теоретически может

выполнить ВВ (потенпиал ВВ), равен теплоте взрыва (Q„), ум-

ноженной на механический эквивалент тепла:

эеделяется объем механической работы при условии адиа-

иагического расширения продуктов взрыва от температуры и

давления взрыва до нормальных условий (атмосферное давле-

ние, 20°С). Однако на практике по ряду причин не происходит

такой полной работы. Работа газов прекращается задолго до дос-

тижения нормальных условий. Эта часть работы, которую про-

извели продукты взрыва при расширении от состояния их при

взрыве до реального уровня параметров по давлению и темпера-

туре, называется идеальной работоспособностью ВВ (А_н). Она

отражает теоретическую возможность реализации энергетиче-

ского потенциала ВВ. Отношение А_и к А определяется как иде-

альный термодинамический коэффициент полезного действия

(КПД) взрыва - Пи'-

и

Значения ч._и для некоторых ПВВ приведены в табл. 9.8.

Часто оценку мощности (работоспособности) ПВВ проводят

по величине тротилового эквивалента о^.

Тротиловый эквивалент - это относительная величина, выра-

жающая работоспособность ПВВ через показатель работоспособно-

сти тротила, коэффициент которого определяется по уравнению

Ранее показано, что А_и отражает теоретическую возможность

реализации энергетического потенциала ВВ. В действительности

доля энергии, расходуемая на полезные формы работы, состав-

ляет 5-15% от идеальной работоспособности. Остальная часть

идет на нагрев, деформиро вание твердой среды, а также теряется

с газами взрыва. В связи с этим направление поиска увеличения

эффективности работы только за счет повышения энергетиче-

ского потенциала ПВВ не всегда приносило удовлетворительные

результаты. Необходимо было найти пути повышения уровня

коэффициента полезного действия ВВ. Работы в этом направле-

нии позволили создать теюрию управления действием взрыва,

основные положения которой заключаются в увеличении време-

ни воздействия взрыва на окружающий массив. При кратковре-

менности воздействия происходит громадная трата энергии на

необратимые пластическше деформации, бризантное дробление

породы в начальный период.

Увеличить время воздействия взрыва на среду удается путем

изменения внутренней газодинамики расширения продуктов

детонации в зарядной кгамере. Отсюда вытекают и методы

управления взрывом, которые указывают на необходимость уве-

личения времени активнопо воздействия взрыва. Достигается это

различными путями: созданием ВВ с малой скоростью детона-