В настоящее время широко применяемые в горном деле, при вскрытии и эксплуатации месторождений, взрывные технологии оказывают на окружающую среду различного вида негативные воздействия техногенного характера.

Эти воздействия характеризуются следующими факторами: сейсмические колебания земной поверхности, ударные воздушны волны, образование и распространение токсичных продуктов взрыва. Развитие современных технологий ведения взрывных работ позволяет снизить степень влияния того или иного фактора на окружающую среду, в первую очередь, за счет оптимизации характеристик применяемых взрывчатых веществ (ВВ) и технологии ведения взрывных работ.

Для разных видов взрывных работ требуются специфические типы ВВ. Приблизительно 30% горнодобывающих предприятий Украины сегодня используют тротил и тротилосодержащие вещества, не смотря на то, что, кроме стран СНГ, применение их запрещено во всем мире. Тротил является высокотоксичным веществом, при взрыве килограмма которого выделяется 800 л газов, из которых 300 л – ядовитых газов, в том числе и оксиды азота, которые соединяясь с атмосферной водой, выпадают в виде кислотных дождей. В обводненных скважинах происходит вымывание тротила грунтовыми водами, которые приобретают канцерогенные и мутагенные свойства.

Широко применяемыми в настоящее время являются простейшие (АС-ДТ), типа игданитов и ВВ на основе конверсионных материалов. Но они также токсичны и выделяют большое количество ядовитых газов (СО, NOх), поэтому представляют не менее серьезную опасность для людей и окружающей среды, как при изготовлении, так и при использовании.

Интенсивные исследования, проведенные в XX веке по теории детонации, позволили разработать новый тип промышленных экологически чистых взрывчатых веществ, к которому относятся эмульсионные ВВ (ЭВВ). Эмульсионные ВВ имеют ряд преимуществ:

1. Не содержат исходных материалов, классифицируемых как взрывчатые;
2. Приобретают взрывчатые свойства на конечной стадии приготовления;
3. Не содержат в своем составе токсичных веществ;
4. Имея достаточно высокую детонационную способность, ЭВВ мало чувствительны к трению, удару, открытому огню и другим физическим воздействиям, что обеспечивает безопасную перевозку и обращение;
5. Имеют высокую водоустойчивость, т.е. не подвержены вымыванию из скважин, что сводит к минимуму загрязнение грунтовых вод;
6. Экологически безопасны, так как в продуктах взрыва содержатся преимущественно пары воды, углекислый газ и свободный азот;
7. Для производства используется отечественное сырье, что значительно снижает их стоимость.

Основу эмульсионных ВВ составляют обратные эмульсии типа «вода в масле», т.е. смесь двух жидкостей, практически не растворимых одна в другой.

В качестве дисперсионной фазы преимущественно используют водные растворы смеси аммиачной селитры с нитратами щелочных и щелочноземельных металлов.

Дисперсионную среду ЭВВ образуют преимущественно продукты переработки нефти, минеральные масла, воск, парафины в чистом виде или в виде их смесей.

Обратные эмульсии, вследствие присутствия в их составе значительной доли воды (8—15%), имеют критические диаметры детонации порядка 10^-1- 1 м, поэтому не находят практического применения без специальной обработки – сенсибилизации. Среди существующих способов сенсибилизации (с помощью мощных БВВ, химический - путем введения газогенерирующих веществ, физический - введением газонаполненных материалов) оптимальной является физическая. Она заключается во введении микросфер – полых частиц из натриевоборсиликатного стекла, размером 10-150 мкм при объемной плотности 7-150 кг/м³, которые служат очагом возникновения химической реакции в составе ЭВВ («горячие точки»).

Целью исследования являлось определение зависимости критического диаметра детонации от содержания сенсибилизатора, выбор его оптимального количества.

Для эксперимента использовалось ЭВВ, состоящее из раствора аммиачной и кальциевой селитр, индустриального масла, парафина, эмульгатора и сенсибилизатора, в виде стеклянных микросфер, количество которого варьировалось от 1,25% до 2,2%. Определение критического диаметра осуществлялось методом конических зарядов и заключалось в нахождении наименьшего диаметра заряда, при котором в нем ещё возможна устойчивая детонация.

Результаты исследования приведены на рис.1.

Рисунок 1 – Зависимость критического диаметра детонации от содержания сенсибилизатора

Выводы. Увеличение содержания микросфер («горячих точек») ведет к уменьшению критического диаметра детонации, что можно описать степенной зависимостью. Полученные результаты описываются уравнением dкр=50,63w^-1,79. Коэффициент корреляции при этом составляет 0,796. Показано, что оптимальное содержание сенсибилизатора – (1,75-2)%, при котором критический диаметр составляет (15-14) мм. Дальнейшее увеличение его количества вызовет ощутимое увеличение себестоимости ЭВВ, но не приведет к значительному уменьшению критического диаметра.

Учитывая, что общий годовой объём применения ВВ в Украине составляет около 150 тыс. тонн, использование эмульсионных ВВ позволит значительно сократить вредные выбросы и уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду.