Использование взрывчатых веществ для отбойки горных пород в шахтах, опасных по газу и пыли, несет в себе опасность воспламенения ме-тановоздушной атмосферы горных выработок. Если во взрыв вступает угольная пыль, последствия еще более усугубляются, поскольку такой взрыв приводит к значительному разрушению горных выработок.
    По данным Управления Ростехнадзара по Кемеровской области [1] только в Кузбассе за период с 2001 г. по 3-й квартал 2004 г. произошло 28 крупных аварий из-за воспламенения метано- и пылевоздушной смеси при взрывных работах, в результате которых пострадало 204 горнорабочих (96 со смертельным исходом). Наиболее крупные аварии произошли в шахтоуправлении «Сибирское» - пострадало 21 человек( из них 6 погибли), на шахте «Листвяжная» - 30 рабочих (13 погибших) и на шахте «Тайжина» -53 рабочих ( 47 со смертельным исходом).
    Используемые в последние десятилетия предохранительные ВВ условно можно подразделить на две группы – аммиачно–селитренные, в которых сенсибилизатором является тротил, и нитроэфиросодержащие на основе нитроэфиров.
    К первой группе относятся ВВ III класса – аммонит АП-5ЖВ и ВВ IVкласса – аммонит ПЖВ-20. К второй группе - ВВ V класса – угленит Э-6 и VI класса – ионит ( ВВ VI класса в настоящее время в России вообще не выпускается).
    Предохранительность указанных ВВ достигается за счет использования в качестве пламегасителя солей щелочноземельных металлов, совмещающих теплопоглощающие свойства с ингибирующей способностью по отношению к реакции окислителя метана. Количество этих солей в составе ВВ ограничено сочетанием уровня безопас
ности по предохранительным свойствам с эффективностью их действия. Безопасность применения таких ВВ должна обеспечиваться количеством воспламенений метановоздушной смеси не более 50% при их испытании в канальной мортире. Более высокого уровня предохранительности составов ВВ на основе тротила достичь не представляется возможным, поскольку увеличение доли содержания пламегасителя приводит к значительному снижению детонационной способности вплоть до ее полной потери. К предохранительным взрывчатым веществам V и VI классов применяются более жесткие требования. Они не должны воспламенять метановоздушную смесь при испытаниях в опытном штреке открытым зарядом, а также в канальной мортире или боковой поверхностью при взрывании зарядов в уголковой мортире. При использовании тротила в качестве сенсибилизатора достичь такого уровня предохранительности для этих ВВ не представляется возможным, поэтому в их состав входят смеси жидких нитроэфиров.
    Расследование аварий, имевших место при производстве взрывных работ, показало, что основными причинами их являются склонность применяемых штатных предохранительных ВВ к слеживанию и к выгоранию, особенно при короткозамедленном взрывании комплекта шпуровых зарядов. Порошкообразная структура компонентов таких ВВ и их компоновка по принципу обеспечения безопасности путем снижения детонационных характеристик до предельных значений создает вероятность перехода детонации в режим взрывного горения. Стендовые исследования, проведенные МакНИИ и ВостНИИ, подтверждали эти недостатки предохранительных аммонитов и угленитов, которые могли быть наиболее вероятной причиной воспламенения взрывоопасной метановоздушной смеси в угольных шахтах.
    МакНИИ был проведен анализ случаев воспламенения метана, имевших место при производстве взрывных работ в очистных и подготовительных забоях шахт СНГ, расположенных в европейской части за период 1966-1992 гг., в результате которого было установлено следующее [2].
    С применением для взрывных работ аммонитов Т-19, ПЖВ-20, угленитов Э-6, П12ЦБ произошло 30 аварий из-за воспламенения метановоздушной смеси с тяжелыми последствиями. При этом 53,3% воспламенений метана произошло при использовании взрывчатых веществ IV класса – аммонитов ПЖВ-20 и Т-19. При применении угленита Э-6 произошло 23,4% аварий, а угленита П12ЦБ – около 7%. Как было установлено, основными причинами воспламенения метановоздушной среды являлись: выгорание шпуровых зарядов ВВ; прорыв высокотемпературных продуктов взрыва через трещины в угольном массиве и, в основном, раскаленные твердые частицы ВВ.
    Учитывая отрицательные свойства этих ВВ, на Украине в 2002 г. запретили применение аммонитов ПЖВ-20, Т-19, угленита Э-6 и начали создавать более безопасные предохранительные ВВ.
    В России совершенствование предохранительных ВВ в последние годы велось по двум направлениям. Взамен угленита Э-6 было разработано высокопредохранительное ВВ Vкласса – угленит М, предназначенный для взрывных работ в угольных шахтах, опасных по газу и пыли всех категорий, а также на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, за исключением их вскрытия. Увеличение предохранительных и детонационных свойств Угленита М было достигнуто за счет некоторого изменения его состава.
    Шахтные испытания Угленита М показали, что он устойчиво детонирует в шпуровых зарядах массой от 0,4 до 2,0 кг при групповом короткозамедленном взрывании. По сравнению с Угленитом Э-6 результаты взрывания лучше – КИШ вырос на 11,7%, удельный расход на бурение уменьшился на 17,9% , удельный расход ВВ уменьшился на 28,7% , содержание взрывных газов в продуктах взрыва не превышало допустимых концентраций.
     Другим принципиально новым направлением явилось разработка предохранительных эмульсионных ВВ. Было разработано несколько модификаций таких ВВ под общим названием «порэмиты», предназначенных для применения на открытых работах. Производственные испытания порэмитов в скважинах диаметром 90, 120, 180 мм показали их преимущества перед другими ВВ – низкую чувствительность к внешним воздействиям, высокую водоустойчивость, низкую газовую вредность, хорошую восприимчивость к детонационному импульсу. Скорость детонации таких ВВ на уровне аммонита №6ЖВ – 3500-4800 м/с.
    Для взрывных работ в угольных шахтах, опасных по газу и пыли разработана конструкция порэмитного предохранительного монозаряда с ингибитором МППИ – IV (V)-36, а в качестве сердцевины использовано водоустойчивое предохранительное эмульсионное ВВ IV класса – порэмит ПП – IV – 1. Такой монозаряд представляет собой сборную конструкцию, состоящую из порэмита и пластичного забоечного состава (ингибитора) ПЗС – 2К, размещенных в полиэтиленовых оболочках с наружным диаметром 36 мм.
     Ингибиторный состав ПЗС – 2К при взрыве распыляется и создает в призабойном пространстве инертную атмосферу, предупреждая воспламенение метановоздушной смеси, и одновременно эффективно связывает ядовитые продукты взрыва, создавая более благоприятную атмосферу в забое.      Между собой оболочки с эмульсионным ВВ и забойкой соединяются стыковой муфтой.
    По сравнению с эмульсионными ВВ, применяемыми на открытых работах с гарантийным сроком хранения всего 6-8 суток и имеющими в своем составе газогенерирующую добавку, у порэмита ПП – IV-1 в качестве сенсибилизатора применяется микросфера МС-В и гарантийный срок хранения монозарядов составляет 6 месяцев.
     Масса монозаряда с оболочкой и муфтой – крышкой составляет 1 кг, длина 672 мм, плотность ВВ 1,1 г/см³ , скорость детонации заряда в оболочке 4500-5100 м/с.
     Разработанные эмульсионные взрывчатые вещества на уровне IV-V классов предохранительности устойчивы к выгоранию и их применение может повысить безопасность производства взрывных работ по сравнению с применяемыми порошкообразными ВВ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Информационный бюллетень Управления Ростехнадзора по Кемеровской области, №3(3). Декабрь 2004.
2. Джигрин А.В., Горлов Ю.В., Горлов В.В., Состояние и перспективы применения на угольных шахтах России предохранительных ВВ./ Сб. Взрывное дело. Вып. №95/52 Москва, 2005. с.42-49.