«Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий» (стр. 25 из 31)

1 – горная выработка; 2 – вода; 3 - заряды ВВ; 4 – емкость со сжатым воздухом; 5 – клапан; 6 – химические поглотители;
7 – коммутационная сеть; 8 – емкости с водой Рисунок 5.7 - Схема воздушно-водяной перемычки в горной выработке

В результате проведенных в Шерегешской шахте [42] опытно-промышленных испытаний способов защиты горных выработок и нейтрализации продуктов взрыва путем применения водяных и воздушно-водяных перемычек при массовых взрывах установлено: разрушения горных выработок отсутствовали; нарушений электроснабжения, воздушных и водяных коммуникаций не обнаружено; скважины в смежных блоках остались в рабочем состоянии; химические поглотители, размещенные в емкостях с водой, позволили нейтрализовать до 90 % токсичных веществ, выделившихся в результате взрыва, что дало возможность сократить время проветривания шахты с 72 до 19 часов.
Таким образом, показана высокая эффективность нейтрализации токсичных продуктов взрыва и защита от ударной волны методом исполь-зования водяных и воздушно-водяных перемычек в горных выработках при массовых взрывах.

5.3 Оценка безопасности при механических воздействиях

В разделе 4.2 изложены общепринятые методы определения чувствительности к различным механическим воздействиям на ВВ, применяемые в лабораторных условиях, которые позволяют проводить оценку с учётом коэффициентов безопасности на различных операциях с ВВ. Однако на практике, например, при разбуривании или других видах работ, заряды ВВ испытывают нагрузки, намного превышающие лабораторные, поэтому исследования механических воздействий при нагрузках, превышающих нагрузки в реальных процессах, позволяют дополнительно определить безопасность воздействий и соответственно выдать рекомендации на проведение работ.

Методы исследования механического воздействия
на заряды ВВ

Для изучения механических нагрузок на ВВ, которые могут возникнуть при операциях с ВВ во время ведения взрывных работ, испытательные стенды должны воспроизводить основные типы механических напряжений, возникающих при работе. При этом величины напряжений необходимо изменять в возможно более широких пределах. Максимальные величины нагрузок должны быть выше, чем в реальных процессах. Эксперименты на стендах должны выполняться с достаточно большими навесками ВВ, обеспечивая имитацию натурных работ и в то же время полную безопасность проведения испытаний. Разработанные стенды для данных работ в Северокавказском горно-металлур-гическом институте (СКГМИ) и МакНИИ (г. Макеевка, Украина) удовлетворяют этим требованиям [39].

Исследование чувствительности ВВ при разбуривании

Чувствительность ВВ к разбуриванию имеет важное значение, поскольку большинство несчастных случаев, связанных с отказами, происходит именно при этой операции. Конструкция испытательного стенда, разработанного в МакНИИ, по определению чувствительности к разбуриванию приведена на рисунке 5.8. Стенд состоит из рамы 8, на которой укреплены стойки 3, стянутые поперечной балкой 1. По стойкам при помощи направляющих 4 перемещается закрепленное в них электросверло 6 с буровой штангой 9 и резцом 10. Штанга центрируется при помощи направляющего стакана 7. Сверло перемещается вверх при помощи троса 5, переброшенного через блок 2, лебедки 13. Вниз сверло перемещается под действием собственного веса. Осевое усилие регулируется сменными грузами 14. При необходимости сверло стопорится при помощи предохранительной чеки 15. Разбуривание проводится в песчанике 12, в котором предварительно был пробурен короткий шпур, куда помещается испытуемый патрон ВВ. Стенд устанавливается во взрывной камере. Патрон разбуривается в течение 8…12 мин. при осевом усилии 30 кгс сверлом со стандартными резцами для бурения по углю и породе. В некоторых случаях перед разбуриванием резцы нагреваются газовой горелкой до температуры 300…500 ^оС.

Рисунок 5.8 - Стенд МакНИИ для определения чувствительности ВВ
к разбуриванию сверлом

При опытах, проведенных с аммонитом ПЖВ-20 и победитом ВП-3, ни в одном из случаев не получена детонация ВВ. При разбуривании горящего скального аммонита №1 была получена детонация, в результате чего блок песчаника дал трещину. В процессе каждого опыта при разбуривании 4, 5 раз сбрасывали подвижную систему стенда на ВВ, находящееся в шпуре. Эти опыты имитировали удары по ВВ, возможные при том или ином виде механизированного заряжания. Из проведенных 1500 опытов взрывы вызвать не удалось.

Исследование опасности ВВ при ударных нагрузках

Ударным нагрузкам могут подвергаться отказавшие заряды, а также патроны ВВ в процессе механизированного заряжания или других взрывных работ. Конструкция стенда для определения опасности взрыва ВВ при ударных нагрузках приведена на рисунке 5.9.

Рисунок 5.9 - Стенд МакНИИ для оценки чувствительности ВВ
к ударным нагрузкам

Стенд состоит из бронекабины 1, внутри которой по направляющим с помощью ходового винта 2 перемещается захватывающий механизм 3 с грузом 4. При набегании роликов захватывающего механизма на сбрасывающие кулачки 5, установленные на заданной высоте h, груз 4 освобождается и падает, ударяя по бойку 6, подвешенному на пружинах. Перемещая сбрасывающие кулачки вдоль направляющих, а также изменяя массу груза, можно регулировать энергию удара в пределах от 3 до 70 кгс·м. Под бронекабиной имеется бронениша 7 с массивной дверью. В броненише устанавливаются образцы 8 исследуемых ВВ. При испытании на ударные нагрузки может применяться инструмент с заостренным или плоским торцом. Острый инструмент при ударе обеспечивает более высокие удельные давления на ВВ. Удар по ВВ острым инструментом оказался менее опасным, чем удар плоской поверхностью, вследствие малой площади очагов разогрева ВВ под острием, сравнительно легкого истечения вещества из-под острия и отсутствия замкнутости возникшего очага горения, способствующего ускорению процесса. Поэтому при испытаниях на чувствительность ВВ к ударным нагрузкам предпочтительнее боевик с плоской поверхностью диаметром от 20 до 25 мм.

Исследование условий безопасности при нагрузках трения на ВВ

Для проведения исследовательской работы для узлов трения с высоким удельным давлением при контакте трущихся поверхностей в присутствии ВВ разработана и используется установка (рисунок 5.10) [39].

Рисунок 5.10 - Установка определения чувствительности ВВ к трению при высоких удельных давлениях

Установка позволяет моделировать работу отдельных узлов трения зарядчиков или другого оборудования при удельном давлении в контакте трущихся поверхностей более 1500 кгс/см², значительно превышающем допустимые напряжения для наиболее широко применяемых конструкционных материалов. Конструкция установки позволяет изменять материалы трущихся пар и обеспечивает постоянное обновление ВВ в зазоре между трущимися деталями.

Установка состоит из рычажной стойки 1, шарнирно закрепленной на основании, сменной пластины 2 и сменного валка 3 диаметром 95 мм, длиной рабочей части 100 мм. Валок вращается электродвигателем через клиноременную передачу. Скорость движения трущихся поверхностей регулируется от 0,1 до 10 м/с. С помощью набора грузов 4 и троса 5 рычажная стойка 1 вместе с закрепленной на ней сменной пластиной 2 постоянно прижимается к вращающемуся валку, образуя рычаг с отношением плечей 1:5. Конфигурация трущейся поверхности валка обеспечивает периодическое поступление новых порций ВВ из бункера 7 в рабочий зазор. Для контроля температуры в сменную пластину вмонтирована термопара 8.

Оценка вероятности взрыва от механических воздействий

На стендах, описанных выше, проводятся исследования опаснос-ти механических воздействий, которым ВВ могут подвергаться при механизированном заряжании. Исследования проводились на широко применяющихся при механизированном заряжании ВВ, а также на некоторых модельных составах.

Опасность ударных нагрузок. Условиями (факторами), от которых зависит возможность взрыва при ударе, помимо природы ВВ, являются конфигурация, размеры, материал, чистота обработки соударяющихся поверхностей, размеры и величина навески ВВ, а также условия истечения ВВ при ударе, так как при механизированном заряжании возможны нагрузки в условиях свободного или стесненного истечения ВВ из-под соударяющихся поверхностей.

При испытаниях чувствительности ВВ к удару моделирование условий удара сводилось к двум крайним случаям – удару острием и плоской поверхностью. В опытах применялись бойки стальные и армированные пластинкой ВК-15 диаметром 25 мм с углом заострения 55^о. В опытах [43] использовались следующие ВВ с навесками от 30 до 40 г: модельный состав №54, имеющий максимально возможное для предохранительных ВВ IV класса содержание гексогена и приготовленный на гранулированной аммиачной селитре; модельный состав «H», подобный составу №54, но содержащий вместо гексогена желатинированные нитроэфиры и приготовленный на мелкокристаллической селитре; порошкообразный аммонит 6ЖВ. Результаты опытов, приведенные в таблице 5.7, показывают, что взрываются при ударах только составы, содержащие гексоген и нитроэфиры, причем составы с нитроэфирами более взрывоопасны и мощность их взрывов выше.