«Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий» (стр. 24 из 31)

В связи с сильным влиянием кислородного баланса на образование ядовитых газов, при взрывах в подземных условиях применяют ВВ с кислородным балансом, близким к нулевому.

Исследования влияния горючей оболочки патронов на образование ядовитых газов показали, что степень такого взаимодействия зависит от кислородного баланса ВВ и температуры взрыва. С увеличением этих параметров доля сгоревшей оболочки возрастает и соответственно увеличивается образование окиси углерода. Для ВВ с нулевым кислородным балансом влияние оболочки патронов невелико. Так, увеличение массы парафинового покрытия на патронах аммонита 6ЖВ с 2,3 до 4,8 г на 100 г ВВ привело к увеличению содержания CO в продуктах взрыва от 30,1 до 34,1 л на 1 кг ВВ. Тем не менее нормативными документами на патронированные ВВ ограничивается масса бумаги до
2 г и масса гидроизолирующего покрытия на патронах до 2,5 г на 100 г ВВ.

Таким образом, одной из причин образования токсичных газов – окиси углерода и окислов азота – является избыток или недостаток кислорода в составе ВВ. Однако и ВВ с близким к нулевому кислородным балансом образуют при взрыве некоторое количество ядовитых газов. Так, хорошо изготовленный аммонит 6ЖВ в патронах диаметром от 32 до 36 мм образует при взрыве около 30 л/кг окиси углерода и до 5 л/кг окислов азота. Наличие этих газов в продуктах взрыва ВВ с нулевым кислородным балансом является следствием того, что окислы азота, первоначально образовавшиеся при взрывном разложении селитры, и окись углерода, образовавшаяся при разложении тротила и других нитросоединений, при быстром охлаждении продуктов взрыва не успевают полностью прореагировать между собой с образованием нетоксичной двуокиси углерода. Часть их остается в первоначальном виде.

Описанный механизм образования ядовитых газов позволяет объяснить зависимость этого процесса от качества изготовления смесевого ВВ, диаметра патронов, величины инициирующего импульса, дисперсности ВВ и других факторов, влияющих на полноту химических реакций при взрыве, а также зависимость образования продуктов взрыва от свойств взрываемых горных пород. Так, по данным Б.Я. Светлова, в лабораторных условиях крупнодисперсный аммонит 6ЖВ (размер частиц от 0,2 до 0,5 мм) образовывал почти в пять раз больше окислов азота, чем тонкодисперсный (размер частиц менее 0,2 мм). Им же установлено, что некоторые вещества способны снижать образование ядовитых газов при взрыве ВВ, каталитически воздействуя на вторичные реакции в продуктах взрыва с участием окислов азота. К таким веществам, в частности, относятся соли или окислы щелочных металлов. Из таблицы 5.5 видно, что в составе, содержащем нитрат калия, несмотря на положительный кислородный баланс, образуется окислов азота значительно меньше, чем в составе без калиевой соли.

Свойства горных пород также могут влиять на конечный состав продуктов взрыва в результате химического воздействия вещества породы на продукты реакции, связывания или растворения их (грунтовыми водами), физического воздействия на процесс охлаждения газов, закалку и установление ложного равновесия в охлажденных газах.
В этой связи Б.Д. Росси предложил классифицировать горные породы по признаку их влияния на образование ядовитых газов при взрыве ВВ. К группе I отнесены апатиты, нефелины, калийные руды, молибденовые руды, некоторые медные и полиметаллические руды, при взрывании которых аммонитом 6ЖВ количество ядовитых газов в пересчете на условную окись углерода (для окислов азота переводной коэффициент равен 6,5) составляет мене 40 л на 1 кг ВВ. К группе II отнесены угли и вмещающие породы, свинцово-цинковые, мартитовые железные и золотоносные руды, в которых аммонит 6ЖВ образует при взрыве от 40 до 100 л/кг ядовитых газов. К группе III отнесены джеспилитовые железные руды, в которых образуется более 100 л/кг ядовитых газов.

Свойства некоторых пород могут оказывать большее влияние на образование ядовитых газов, чем свойства самого ВВ. Например, чем выше коэффициент крепости, тем больше образуется окиси углерода и в ряде случаев меньше окислов азота (таблица 5.6) [41].

Таблица 5.6 – Количество ядовитых газов в различных породах
при их взрывании

Горная порода	Состояние породы	Коэффициент крепости	Количество ядовитых газов, л/кг
			CO	NO2	CO+6,5NO2
Мартитовая руда	Влажная	4	10,3	5,1	43,5
Гидрогематитовая	Сухая	4	7,0	5,4	42,1
Хлоритовые сланцы	Сухие	6	18,6	1,3	27,0
Гидрогематитовые мартитовые роговики	Сухие	8	29,8	1,2	37,6
Джеспилиты сильно трещиноватые	Сухие	12	20,4	4,5	49,7
Джеспилиты трещиноватые	Сухие	12	34,1	1,2	41,9
	Влажные	14	33,4	1,6	43,8

В связи с сильным влиянием свойств горных пород на образование ядовитых газов при взрывах нет единой нормы по этому показателю для различных ВВ, но соблюдается правило, что в одинаковых условиях взрывания каждое новое ВВ, предназначенное для работ в подземных условиях, должно выделять при взрыве ядовитых газов в расчете на один килограмм не больше, чем аммонит 6ЖВ, принятый за эталон.

Наиболее эффективной и необходимой мерой борьбы с образовавшимися ядовитыми газами в забое является достаточно хорошее проветривание его непосредственно после взрыва и во время уборки взорванной горной массы. На отдельных горных предприятиях для нейтрализации ядовитых газов используют водяные завесы, заслоны, а также комбинированные перемычки (воздушно-водяные перемычки). Например, на Шерегешской шахте (Кузнецкое рудоуправление) при проведении опытно-промышленных испытаний способов и средств гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов взрывания при массовых взрывах использовали водяные и комбинированные перемычки в горных выработках бурового и откаточного горизонтов [42].

Водяную перемычку (рисунок 5.6) возводили в выработке на определенном расстоянии от места взрывания. Она представляла собой деревянный каркас в виде емкости (внутри проложена полиэтиленовая пленка), наполненный водой. В нижней части каркаса располагали заряды ВВ (аммонит 6ЖВ), которые взрывали от общей коммутационной сети с зарядами массового взрыва при нулевом замедлении, что обеспечивало достаточно эффективное гашение ударной воздушной волны.

1 – горная выработка; 2 – вода; 3 - заряды ВВ; 4 – деревянный каркас;

5 – полиэтиленовая пленка; 6 – коммутационная сеть

Рисунок 5.6 - Схема водяной перемычки в горной выработке

При установке воздушно-водяной перемычки (рисунок 5.7) отдельные полиэтиленовые мешки, определенной формы и объёма, наполняли водой и укладывали друг на друга от почвы до кровли выработки. Емкости с водой устанавливали вогнутой стороной перемычек навстречу УВВ. В нижней части емкости размещали заряды ВВ, соединяя их общей коммутационной сетью с зарядами, расположенными в воздушной перемычке, и зарядами массового взрыва. Воздушная перемычка устанавливалась непосредственно за водяной перемычкой, со стороны, противоположной направлению ударной волны, с использованием емкостей, заполненных сжатым воздухом через клапаны из шахтной сети до избыточного давления 0,03…0,05 МПа. Воздушная перемычка взрывалась в первую очередь для образования воздушной «пробки». При взрыве водяной перемычки во вторую очередь или одновременно с воздушной образовывалась воздушно-водяная смесь, которая устремлялась направленным потоком в сторону ведения взрывных работ для нейтрализации энергии ударной волны.

В емкостях с водой размещался химический поглотитель для нейтрализации продуктов взрыва, состоящий из окиси кальция и алюминия и гидроокиси натрия в соотношении 0,5:0,3:0,2. Состав и количество химического поглотителя, который применялся для нейтрализации токсичных веществ, образовавшихся при взрывных работах, были определены по химическому составу и количеству ВВ, использованных при взрыве. Токсичные вещества, выделившиеся в результате взрыва, соприкасались с частицами химического поглотителя, распределенными равномерно по всему потоку воздушно-водяной смеси, вступали с ними в химическую реакцию и нейтрализовывались.