Управление Ростехнадзора по Калужской области

Совершенствование ассортимента российских промышленных взрывчатых материалов для подземных рудников россии


Разработка стратегии развития ассортимента промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) для подземных рудников актуальна по следующим причинам:

планируемое Правительством Российской Федерации вступление России в ВТО и необходимость, в связи с этим, аттестации рецептур и зарядной техники по международной системе безопасности;

вхождение на российский рынок зарубежных инвестиционных, горнодобывающих компаний, компаний, производящих взрывчатые материалы (ВМ) и оказывающих услуги по ведению взрывных работ (ORICA, МАХАМ), деятельность которых должна осуществляться по нормативам, принятым в Российской Федерации;

возрастающее количество применяемых отечественными горнодобывающими предприятиями зарубежной смесительной и зарядной техники фирм Normet, PAUS,TREAD и т.д.;

выход российских производителей на мировой рынок оказания услуг в сфере производства и применения ВМ, а также перспектива использования на зарубежных предприятиях отечественной техники и технологий.

Ассортимент ПВВ и оборудование для их заряжания, используемые на российских предприятиях при производстве подземных горных работ, кардинально отличаются от таковых на зарубежных предприятиях. Поэтому вопрос определения правомерности использования российских рецептур и зарубежной зарядной техники и наоборот требует тщательного рассмотрения.

Применение в последнее время на российских рудниках импортных эжекторных зарядчиков типа ANFO (производство США) не согласуется с общими требованиями российских нормативных документов в части обязательной комплектации зарядчиков устройствами для введения смачивающей жидкости при пневмозаряжании. В данном типе оборудования такое устройство отсутствует.

В связи с тем что в России не производят самоходные зарядно-доставочные машины основной объем заряжания на месторождениях, отрабатываемых системами с применением самоходного оборудования, осуществляется высокопроизводительными импортными зарядно-доставочными машинами ведущих мировых фирм, таких как PAUS и Normet. Эти зарядные механизмы оборудованы устройствами для подачи смачивающей жидкости, но по определению разработчика и производителя зарядного оборудования предназначены для заряжания ANFO, в российских же условиях зачастую применяют для пневмозаряжания тротилосодержащие составы (М21, Т18) и гранулированные ВВ (ГВВ) на основе тонкодисперсного алюминия (АС4 и АС8), не попадающие под определение ANFO.

Поэтому для обеспечения безопасности процесса механизированного заряжания требуются согласования и обоснования параметров использования импортного оборудования со стороны изготовителя и соответствующие исследования и заключения российских экспертных организаций.

Развитие ассортимента промышленных ВВ для подземных работ

Для определения направленности работ по обеспечению возможности гармонизации продукции и технологий, а также повышения уровня безопасности российского взрывного дела до европейских и мировых стандартов ниже приведен сравнительный анализ развития отечественного ассортимента ПВВ, допущенных к механизированному заряжанию на подземных рудниках, и рекомендуемых к использованию для этих целей ВВ мировых лидеров, производящих около 40 % мирового объема потребления ВВ (фирмы DYNO NOBEL и ORICA).

Российский ассортимент ПВВ для подземных работ за прошедшее десятилетие не претерпел особых изменений. Как и прогнозировалось, рецептуры, направленные на достижение экономического эффекта, за счет введения в гранулированные ПВВ различных добавок, таких как подсолнечная лузга в Украине или компоненты апатито-нефелиновых руд на Кольском полуострове, дешевого ферросилиция, просуществовали незначительный промежуток времени в арсенале региональных предприятий и не получили сколько-либо широкого распространения на рудниках. Простая смесь непористой аммиачной селитры (ГОСТ 2—85) с дизельным топливом — игданит: из-за отекания дизельного топлива (ДТ), малого срока хранения и большого выделения его паров при пневмозаряжании, практически не применяется. Не оправдывает надежд на широкое распространение на подземных рудниках и внешне привлекательная технология изготовления ВВ в процессе заряжания.

Как показывает многолетний опыт применения таких технологий на рудниках «КНАУФ ГИПС Новомосковск» и «Дукат» ОАО «ПОЛИМЕТАЛЛ», изготовление игданита в процессе пневматического заряжания сопровождается интенсивным выносом ДТ из заряжаемых шпуров и образованием паров ДТ в призабойном пространстве. Взрывная эффективность составов при таком способе заряжания значительно ниже по сравнению с результативностью при заряжании заранее изготовленными ВВ, независимо от вида применяемой аммиачной селитры (пористая или обычная). По итогам выполненных сравнительных испытаний руководством перечисленных выше предприятий принято решение о создании собственных стационарных производств по изготовлению ВВ. Обоснованность принятия такого решения согласуется с опытом использования данных технологий и в странах СНГ. Подземные рудники Зыряновского и Лениногорского комбинатов, ОАО «Казцинк» (Казахстан) в 2003 г. перешли на технологию применения предварительно изготовленного на стационарных пунктах гранулита А6.

Довольно широко используемые на открытых работах ВВ с энергетической добавкой в виде угольного порошка (УП) на подземных работах также практического применения не получили. Это объясняется рядом причин. Во-первых, прироста теплотворной способности компонентов при замене части ДТ на УП не происходит (теплота сгорания угля 31 МДж/кг, ДТ — 42,7 МДж/кг), во-вторых, при механизированном заряжании мелкодисперсный УП частично срывается с поверхности гранул АС и, переходя во взвешенное состояние, загрязняет атмосферу выработок, в-третьих, введение в состав еще одного диэлектрика (УП), отличного по природе от двух имеющихся (ДТ и АС), увеличивает интенсивность процессов электризации.

Более высокая взрывная эффективность грану-лита Д5 по сравнению с игданитом на открытых работах обусловлена, очевидно, в первую очередь, предотвращением отекания ДТ за счет увеличения суммарной поверхности твердых компонентов (АС и дисперсный УП) и сохранения стехиометричности состава по длине колонки заряда.

После введения органами Ростехнадзора запрета (на основании итогов работы комиссий по расследованию аварий) на использование в подземных условиях тротилосодержащего граммонита 79/21 и регионального ограничения применения алюмосо-держащего гранулита АС-8 в арсенале подземных предприятий практический ассортимент используемых ПВВ сузился до трех условных основных групп.

В первую группу входят двухкомпонентные гранулированные ПВВ на основе пористой аммиачной селитры (ПАС) без энергетических добавок, гранулиты П, РП, ПС и другие, изготовляемые на местах их применения.

Выпуск ПАС освоен рядом российских производителей, в том числе ОАО «Азот» (г. Березники), ОАО «Акрон» (г. В. Новгород), ОАО «AAT3» (г. Ангарск).

Промышленные ВВ, изготовленные на основе ПАС зарубежных производителей, широкого применения, вследствие ее относительной дороговизны, не получили, и опыт использования таких составов ограничен взрывами для получения базовых показателей при сравнении с продукцией, изготовленной на основе отечественной ПАС .

Вторая группа представлена гранулированными ПВВ на основе обычной селитры (ГОСТ 2—85) или ПАС, или их смесей, содержащих в своем составе в качестве энергетической добавки тонкодисперсный алюминий (гранулиты АС8, АС4 заводского изготовления) или грубодисперсный алюминиевый порошок (гранулиты А6, A3,5МП и т.д., изготовляемые на местах применения) в различных пропорциях, с добав лением для выравнивания кислородного баланса соответствующего количества нефтепродукта.

К третьей группе можно отнести гранулированные ПВВ, содержащие энергетическую добавку в виде гранулированного тринитротолуола (ТНТ) в различных пропорциях. Эти ПВВ изготовляются как на основе селитры (ГОСТ 2—85), так и на основе ПАС, с добавлением для выравнивания кислородного баланса соответствующего количества нефтепродукта (НП). Эта группа ВВ включает граммотолы М21 и Т18 заводского производства и граммотолы 5,10,15 и 20, изготовляемые на местах применения.

Значимого промышленного использования механизированного заряжания эмульсионных ВВ, на основе отечественных разработок, в России до настоящего времени нет (за исключением опытного взрыва).

На зарубежных горнодобывающих предприятиях основным видом ВВ для ведения взрывных работ в подземных рудниках являются: гранулированное ВВ — ANFO в различных модификациях и получающие в последнее десятилетие все большее применение эмульсионные ПВВ.

Соответствие российских рецептур международным требованиям безопасности

На основе сравнения российской номенклатуры гранулированных ПВВ с ассортиментом, рекомендуемым для ведения взрывных работ в подземных условиях иностранными фирмами, например DYNO NOBEL и YARA AB, можно спрогнозировать развитие, определить перспективу прохождения российских рецептур на соответствие международным требованиям безопасности отдельно по каждой группе ПВВ.

Первая группа — ПВВ простейшего состава типа АС-ДТ, содержащего 94,5 % АС и 5,5 % НП, аналогично составу ANFO. Российские рецептуры можно назвать аналогом ANFO в очень ограниченном диапазоне, если их сравнивать с требованиями фирмы DYNO NOBEL, в том числе.

1. По компоненту «нефтепродукт».

При изготовлении ANFO рекомендуется применять нефтепродукты температурой вспышки Гвсп не менее 60 °С. В российских же рецептурах предусмотрено использование в качестве НП дизельного топлива (в основном это ДТ для дизелей общего назначения) марок «А» с Гвсп = 30 °С, «3» с Гвсп = 35 °С и «Л» с Гвсп = 40 °С, при вязкости до 4 сСт.

Исходя из рекомендуемых фирмой DYNO NOBEL значений температуры вспышки при изготовлении АС-ДТ должны применяться в основном масла с Гвсп около 100 °С, например индустриальное масло И-5А с Гвсп = 140 °С и кинематической вязкостью до 8 сСт. Это ограничение в условиях российских подземных рудников, по нашему мнению, не вызовет затруднений, за исключением затруднений организационного характера, и не повлечет за собой ощутимого удорожания конечного продукта, но в значительной степени повысит безопасность изготовления и пневматического транспортирования ГВВ на подземных рудниках. Определенный опыт применения таких составов в России имеется. Например, на подземном стационарном пункте ОАО «Комбинат КМАруда» при изготовлении гранул ита А6 на протяжении многих лет используется индустриальное масло И-20А.

Температура вспышки принимается как определяющий показатель безопасности применения ANFO и санитарно-гигиенических условий — маслопродукты с высокой Т, соответственно, с большей вязкостью, менее летучи и при пневмозаряжании выносятся в атмосферу выработок в значительно меньшем количестве.

При изготовлении ANFO предусматривается использование окрашенного маслопродукта для оперативного контроля за качеством смешения ANFO и отличия чистой АС от ANFO, что особенно важно при применении смесителей, не оборудованных аппаратурой, автоматически блокирующей процесс смешивания при нарушении соотношений компонентов при их подаче. Рекомендуются красители «Судан» фирмы BASF (0,5 % от массы НП) и аналогичные масло-растворимые красители. С этой рекомендацией следует согласиться и принять его российскими производителями ГВВ.

2. По компоненту «аммиачная селитра».

При изготовлении АС-ДТ отечественные производители используют ПАС российского производства — вспененную, которая по химическому составу идентична, а по физико-механическим свойствам отлична от продукции, применяемой за рубежом марки miniprill или pril мировых производителей.

Изготовленный на основе отечественной ПАС конечный продукт АС-ДТ в насыпном состоянии уступает ANFO по детонационным характеристикам. При механизированном заряжании ГВВ на подземных работах в процессе пневмотранспортирования и при формировании заряда во взрывной полости происходит интенсивное его переизмельчение, что приводит к изменению детонационных характеристик ВВ. Вопрос сохранения преимуществ, присущих ANFO перед АС-ДТ в насыпном состоянии, необходимо получать и после пневмозаряжания, так как на его основе вырабатываются направления по совершенствованию технологии изготовления ПАС, предназначенной для применения в подземных условиях.

Кольским отделением РАН на комбинате ОАО «Апатит» проведены исследования по определению детонационных характеристик гранулированных ВВ, изготовленных на основе ПАС (фирма YARAAB, Швеция) и на основе ПАС (ТУ 2141-036-00203789-2003) марки МП (ОАО «Акрон»), получаемых после пневмозаряжания скважины. В процессе проведения сравнительных испытаний измерялись скорость детонации, газовый состав продуктов взрыва для оценки полноты взрывчатого превращения, взрывчатая эффективность по величине преодолеваемой линии наименьшего сопротивления (ЛНС). Для этих целей скважины обуривались под углом к боковой поверхности выработки, чтобы обеспечить переменную ЛНС от 1,5 м — на уровне торца скважин, до 3,5 м — на уровне недозаряда.

При испытаниях составов ANFO зарегистрирована средняя скорость детонации 4161 м/с в скважинах и 4250 м/с — в стальных трубах диаметром 100 мм, а составов АС-ДТ соответственно 4161 и 4180 м/с. Преодолеваемая ЛНС для обоих типов ВВ составила 2,2 м, а газовая вредность — соответственно 72 и 84 л/кг.

Полученные в ходе испытаний результаты позволяют сделать вывод, что АС-ДТ, изготовленные на основе селитры российского производства марки МП (ОАО «Акрон») с менее развитой пористостью, чем у высокопористой мелко гранулированной селитры компании YARAAB, после пневмозаряжания скважин имеют практически аналогичные взрывчатые характеристики, что и смеси ANFO, а удовлетворительное качество, более низкие цены селитры марки МП (миниприлят) и достаточно высокие детонационные характеристики смесей на ее основе делают ее конкурентоспособной на мировом рынке компонентов для производства ВВ при подземных работах.

Опыт применения российских промышленных составов на подземных работах

Накопленный в последнее десятилетие опыт широкомасштабного применения игданита П (АС-ДТ на основе ПАС, ТУ 2141-036-00203789-2003) на подземных рудниках ОАО «ГМК «Норильский никель» и ОАО «Апатит» подтвердил, что ПВВ на основе ПАС имеют недостаточную энергонасыщенность (количество ВВ на единицу объема) сформированного в скважинах заряда, из-за ее более низкой плотности.

Влияние плотности селитры при изготовлении ВВ, предназначенных для подземных работ, оказалось более значимым, чем для открытых. Это объясняется следующим: если на открытых работах при заряжании насыпью энергонасыщенность заряда уменьшается на 12 % (при насыпной плотности ПАС — 0,75 г/см3, а плотной селитры — 0,9 г/см3), то на подземных при пневмозаряжании ПАС плотность заряда увеличивается с 0,75 до 0,95 г/см3, а плотной селитры — с 0,9 до 1,2г/см3, т.е. на 26%.

Поэтому предположение о том, что с развитием отечественной базы производства ПАС будет решена большая часть проблем, возникающих при взрывных работах на подземных рудниках, подтверждения не получило. Удовлетворительные результаты при использовании игданита П на основе ПАС достигаются в основном при взрывании шпуровых зарядов и скважин малого диаметра, что достаточно согласуется с зарубежным опытом широкого применения ANFO, где наиболее распространены системы отработки месторождений с использованием самоходного оборудования и бурением шпуров и скважин малого диаметра.

Значительная часть российских месторождений отрабатывается системами с отбойкой блоков скважинами диаметром 105 мм и длиной до 40 м, когда ВВ работает в более тяжелых условиях, особенно при формировании отрезных щелей, и энергии зарядов АС-ДТ без энергетических добавок недостаточно.

Энергетические характеристики промышленных составов для подземных работ

Каким же образом решают проблему повышения энергетических характеристик (в данном случае рассматриваются гранулированные ВВ) зарубежные производители.

Основной способ повышения мощности ГВВ — введение дисперсного алюминия как в гранулированные ВВ, так и в эмульсионные составы. Изучению механизма участия алюминия во взрывчатом превращении и оценке эффективности введения дисперсного алюминия во взрывчатые составы за рубежом посвящено значительное количество исследований с момента создания этого типа ПВВ. Отмечается, что механизм горения алюминия в неидеальных ВВ довольно сложен и непосредственное измерение прироста энергии взрыва в калориметрической бомбе не полностью отражает механизм процесса. Практической оценке эффективности введения алюминия (силикоалюминия) в составы ANFO посвящены исследования фирмы MREL, в том числе и технико-экономической эффективности применения алюминия в эмульсионных составах. В наиболее доступном и обобщенном виде оценка эффективности и требования к алюминиевой добавке при изготовлении ANFO повышенной мощности приведены в руководстве фирмы DYNO NOBEL:

«...увеличение энергии взрыва ANFO может быть достигнуто добавлением алюминиевого порошка или гранул, при этом энергия возрастает пропорционально до 10 % содержания;

взрывание ANFO с алюминием экономически целесообразно в твердых нетрещиноватых породах;

добавка алюминия увеличивает объемный вес и уменьшает его критический диаметр, с уменьшением размера частиц алюминия увеличивается чувствительность ВВ и скорость детонации;

алюминизированный ANFO менее подвержен воздействию статического электричества, чем чистый ANFO;

при изготовлении алюминизированных ANFO рекомендуется применять порошки или гранулы раз мером частиц от 4U до JUL) мкм, в данном диапазоне дисперсности чувствительность к трению изменяется от количества алюминия незначительно, а минимальная энергия инициирования не отличается от чистого ANFO;

доля частиц размером менее 40 мкм должна быть минимальна, тонкодисперсный алюминий размером частиц менее 40 мкм представляет значительную опасность;

доля частиц размером более 300 мкм должна быть минимальна, так как частицы большего размера в шпурах и скважинах малого диаметра не успевают сгорать и эффективность применения энергетических добавок резко падает».

В мировой практике для изготовления ANFO повышенной мощности применяются порошки и гранулы алюминия (силикоалюминия) европейских и американских фирм с пассивированной поверхностью, сертифицированные как вещества не пожароопасные, допущенные к морской перевозке и не относящиеся к классу ВВ 4.3 (выделение воспламеняющихся газов при взаимодействии с водой).

При сравнении вышеперечисленных рекомендаций с номенклатурой отечественных ВВ второй группы следует, что под определение ANFO повышенной мощности попадают гранулиты А6, A3,5МП, при изготовлении которых применяются алюминиевые (силикоалюминиевые) грубодисперсные порошки, необходимые для обеспечения безопасности при использовании ВВ марок АПВ и AISi крупностью частиц от 80 до 500 мкм. Более высокое верхнее значение дисперсности объясняется практикой применения этих составов для заряжания скважин диаметром 105 мм.

Химическая активность алюминия зависит от его дисперсности, с увеличением размера частиц химическая активность порошков снижается. Исследованиями установлено, что взаимодействие дисперсного алюминия марок ПА и АПВ с водными растворами аммиачной селитры химической реакции не зарегистрировано при нагревании до 65 °С, а для тонкодисперсной пудры ПП-1 активность возрастает при добавлении 14 % щелочи и нагревании до 90 °С. Грубодисперсные алюминиевые порошки дисперсностью более 100 мкм не восприимчивы к разрядам статического электричества, обладают проводящими свойствами металлов и не содействуют процессам электризации при пневмозаряжании.

В России механизм горения металлических порошков изучался многими исследователями, в том числе и в составах промышленных ВВ, при этом подтверждалось наличие прямой зависимости между максимальной работоспособностью состава и содержанием алюминия и указывалось на сложность выработки конкретной модели его взрывчатого превращения. Значительный объем исследований различных порошков в натурных условиях при взрывании моделей шпуров и при опытных взрывах в горном массиве выполнен в КНЦ РАН. По этим результатам установлена зависимость скорости детонации, работоспособности гранулита с добавками порошкового алюминия от химического состава, его дисперсности и условий взрывания. Обобщающими выводами подтверждается прирост работоспособности от содержания алюминия в исследованном диапазоне (до 6 %) и даны критерии по оптимизации дисперсного состава порошков с определением максимального размера частиц, в том числе для шпуров — до 300 мкм, скважин диаметром 105 мм — до 500 мкм.

Таким образом, имеющийся на предприятиях России (ОАО ГМК «Норильский никель», ОАО «Апатит», ОАО «КМАруда» и др.) и в странах СНГ (Казахстан, Украина) опыт применения гранулированных ВВ на основе грубодисперсных алюминиевых порошков в достаточной степени согласуется с мировым опытом использования ANFO повышенной мощности и их рецептуры в значительной мере можно считать подобными.

Безопасность применения промышленных составов с тонкодисперсным алюминием

Иные обстоятельства возникают при рассмотрении ПВВ этой группы заводского изготовления (гранулиты АС4, АС8). Для изготовления таких ВВ применяется пиротехническая пудра с размером частиц до 5 мкм. За рубежом алюминиевые пудры для изготовления коммерческих ВВ не используются из-за высокой опасности их применения, особенно при пнев-мотранспортировании. Российские исследователи также неоднократно указывали на высокую электри-зуемость пыли алюминия. Так, при пневмотранспортировании гранулитов АС8 потенциалы электростатического поля достигают 11 кВ и более, а энергия — до 6,3 мДж. Алюминиевая пудра во взвешенном состоянии взрывоопасна, а в насыпном — пожароопасна. Минимальная энергия зажигания пудры 1 мДж, нижний концентрационный предел 40 г/м3, а максимальное давление при взрыве достигает 0,8 МПа. При пневмозаряжании и пересыпке гранулитов АС4 и АС8 алюминиевая пудра переходит во взвешенное состояние, образуя высокие концентрации, что может послужить причиной преждевременных взрывов даже при разряде от наэлектризованного тела человека, потенциал которого может достигать 35 кВ (ощущение острой судороги при разряде), а энергия — более 20 мДж.

Учитывая пневмокониозоопасность пудры, высокую взрыво- и пожароопасность, в перспективе следует ожидать ограничения изготовления ГВВ и ее применения, вплоть до запрещения для механизированного заряжания на подземных работах.

Водоустойчивость промышленных составов ВВ для подземных условий

Существенный недостаток ВВ ANFO — их низкая водоустойчивость. В мировой практике ведения взрывных работ в подземных условиях, до появления эмульсионных технологий, эта проблема частично решалась путем введения в состав ANFO водорастворимых загустителей типа гуаровой муки и получения водоустойчивого состава ANFO —WR. Из-за удорожания составов при применении WR-добавок (около 30 %), определенных технологических неудобств (трубопровод при зарядке становится скользким), главное, с появлением более технологичных эмульсионных технологий, применение данного типа ANFO сократилось.

При определении перспектив развития и совершенствования тротилосодержащих ГВВ (третья группа), широко применяемых в России и Украине, сопоставить ее с международным опытом не представляется возможным, так как для механизированного заряжания ВВ этих типов не допускаются, а использование тротила в качестве коммерческого ВВ, например в Китае, с 2007 г. запрещено. Причины отказа от применения ТНТ — его высокая токсичность. Тротил по степени воздействия на организм человека отнесен ко второму классу опасности — вещество высоко опасное (ГОСТ 12.1.007—88). Предельно допустимая концентрация аэрозоля тротила в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м3. Отравление тротилом возможно не только при вдыхании и заглатывании пыли, но и при контакте через неповрежденную кожу и слизистые оболочки. Тротил обладает кумулятивным действием, имеет способность накапливаться в организме. При длительном воздействии ТНТ на организм рабочих даже в малых количествах возможны поражения почек и печени, развитие катаракты.

Тротил — диэлектрик, пневматическое заряжание гранулированных ВВ, содержащих ТНТ, сопровождается интенсивной электризацией потока ВВ, энергия электростатического поля при этом достигает 52,8 мДж при минимальной энергии воспламенения граммонитов 1,05 мДж. Перспективы совершенствования тротилосодержащих составов в целях повышения безопасности их применения не прослеживается. В общем случае это вытекает из следующих соображений. Идеальным составом и наивысшими взрывными характеристиками для ВВ этого класса служит аммонит 6ЖВ, в котором и аммиачная селитра, и ТНТ присутствуют в виде порошка. Аналогичный по дисперсности и составу получался и заряд граммонита 79/21 после разрушения частиц тротила и селитры в процессе пневмотранспортирования и формирования заряда. Но при этом резко возрастают интенсивность процессов электризации и пы-леобразование от переизмельченного ВВ.

После запрещения использования для механизированного заряжания чешуированного ТНТ в составе граммонита 79/21 и замены его на более прочный гранулированный тротил в составе М21 зарегистрировано резкое снижение взрывных характеристик ВВ. Это снижение прогнозируемо, так как, достигнув безопасности за счет предотвращения измельчения гранул тротила, в заряде получается состав с разобщенными по массе целыми гранулами ТНТ порошкообразной селитры. В таком составе детонационный процесс без добавления ДТ в скважинах диаметром до 105 мм может затухнуть.

Учитывая высокую токсичность и взрывоопасность составов, содержащих ТНТ, реальное увеличение объемов их применения на настоящий момент затруднено. Напротив, при введении аттестации по международной безопасности от их использования придется отказаться и горнорудным предприятиям. Очевидно, уже сейчас необходимо разработать мероприятия по замене тротилосодержащих ВВ.

Применение эмульсионных составов

Наиболее перспективным направлением повышения безопасности и эффективности ведения взрывных работ в подземных условиях — внедрение эмульсионных технологий. Механизированное заряжание эмульсионных ВВ (ЭВВ) лишено недостатков, присущих пневматическому способу заряжания (пыление и электризация). Кроме того, при использовании эмульсионных технологий, матрица становится взрывчатым веществом, только после ее сенсибилизации в зарядной полости. В мировой практике уже накоплен определенный опыт применения ЭВВ для заряжания шпуров и скважин. Так, на рудниках ЮАР при заряжании шпуров ЭВВ применяют переносные зарядчики, конструкции фирмы AEL. Фирма DYNO NOBEL широко использует зарядно-доставочные машины для заряжания шпуров при проходке выработок большого сечения. Довольно широко ЭВВ на подземных работах применяют фирмы ORICA, МАХАМ. В Украине ведутся работы по созданию зарядчика для заряжания «украинита» в подземных горных выработках. В России отработка технологии использования эмульсионных составов начата фирмой ORICA на рудниках ОАО «Апатит».

Для успешного внедрения технологий заряжания ЭВВ в подземных горных выработках необходимо решить ряд задач как экономического, так и технического характера, с учетом специфики российских предприятий.

Экономический аспект обусловлен тем, что подземные рудники не являются крупными потребителями ЭВВ по сравнению с открытыми разработками, потребляющими более 10 тыс. т/год, средний годовой объем использования ЭВВ на рудниках не превышает 2 тыс. т. то же время стоимость комплекта оборудования для открытых и подземных работ отличается незначительно и составляет несколько миллионов долларов США, поэтому в инвестиционном плане проекты для малых потребителей не привлекательны.

Технические проблемы, обусловленные спецификой российских предприятий, на которых значительную долю составляют системы разработки с отбойкой массива веерами скважин диаметром 105 мм и длиной доставочной магистрали до 150 м и более. Поэтому требования, предъявляемые к ЭВВ, заключаются в следующем: с одной стороны, эмульсия должна быть настолько «подвижной», чтобы обеспечивалась возможность ее транспортирования на расстояние до 150 м по трубопроводам небольшого сечения (25 мм, при большем диаметре зарядный трубопровод становится тяжелым), с другой — эмульсия должна быть достаточно «вязкой», чтобы не вытекать из восстающих скважин диаметром 105 мм. Кроме того, учитывая, что многие российские горнодобывающие предприятия расположены в северной части Российской Федерации, а промежуток между изготовлением и заряжанием ЭВВ, с учетом доставки до промплощадки предприятий, спуска в подземные выработки, хранения на подземных расходных складах, продолжителен и матрица может «остыть», температура химической сенсибилизации ее должна быть достаточно низкой.

Исходя из выполненного анализа можно сделать следующие основные выводы:

применение на подземных работах ВВ, содержащих тонкодисперсную алюминиевую пудру и тротил, опасно, и желательно отказаться от составов, включающих такие компоненты;

повышение энергии взрывчатых составов для подземных работ можно обеспечить использованием грубодисперсных (40-500 мкм) порошков алюминия или силикоалюминия;

для повышения безопасности применения АС-ДТ необходимо, чтобы при их изготовлении нефтепродукты имели температуру вспышки не менее 60 °С;

использование импортного зарядного оборудования для заряжания тротилосодержащих составов и ВВ с алюминиевой пудрой должно осуществляться только после согласования с зарубежным изготовителем оборудования и после экспертной оценки его российской организацией;

применение эмульсионных технологий — одно из наиболее эффективных направлений повышения безопасности и эффективности ведения взрывных работ на подземных рудниках.