ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ> Главная страница | Ссылки | Автореферат | Библиотека | Отчет о поиске | Индивидуальное задание


БИБЛИОТЕКА / ПУБЛИКАЦИИ РУКОВОДИТЕЛЯ

Галиакберова Ф.Н., Манжос Ю.В. Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету.- Кременчук: КДПУ, 2006.-Вип. 2/2006 (37) частина 2.-174 с. (с. 98-99)

ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЕ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Приведены результаты исследований по выбросам вредных веществ при применении ВВ для ведения взрывных работ в промышленности. Показано, что наряду с выбросами токсичных газов-продуктов взрыва, происходит загрязнение окружающей среды токсичными веществами-компонентами ВВ. Приведен приблизительный расчет годового  количества токсичных компонентов, которые попадают в окружающую среду при взрывании зарядов промышленных ВВ в Украине.

Современные промышленные взрывчатые вещества состоят из целого ряда компонентов (сенсибилизаторы, окислители, горючее, стабилизаторы, ингибиторы воспламенения метано-пылевоздушной среды и т.д.).

При оценке экологической безопасности применяемых в промышленности ВВ в настоящее время учитывают, в основном, только токсичные газы, которые образуются в процессе химической реакции взрывчатого превращения (в основном NOx  и  СО2).

Однако в составе ВВ находятся компоненты, которые сами представляют опасность для здоровья людей и вредно воздействуют на окружающую среду. Так, например, большинство сенсибилизаторов, входящих в состав промышленных ВВ в достаточно большом количестве (тротил, гексоген, нитроэфиры и т.д.) являются вредными веществами и по токсическому воздействию согласно ГОСТ 12.1.005-88 и ГОСТ 12.1.007-76 относятся к I-II классу опасности. Их ПДК в воздухе рабочей зоны не должно превышать:
НЭ – 0,02 мг/м3;
тротил – 0,1 мг/м3;
гексоген – 1,0 мг/м3.

Попадание этих компонентов в окружающую среду возможно при заряжании скважин рассыпными ВВ, а также при разрушении оболочек патронов в процессе подготовки к взрыванию.

Однако имеется и другой путь, по которому эти компоненты могут попадать в воздух рабочей зоны. В работе [1] впервые было показано влияние взаимодействия детонирующего ВВ и окружающей среды. Такое взаимодействие выражается в разбрасывании части не прореагировавшего вещества с периферии заряда. Этот процесс в указанной работе и последующих трудах других исследователей [2, 3, 4] изучался с точки зрения энергетических показателей взрыва, скорости детонации ВВ, критического диаметра детонации и т.д. Однако разбрасывание вещества необходимо учитывать и при определении токсичности и экологической чистоты применяемых в промышленности взрывчатых веществ.

Известно [4], что при детонации заряда ВВ происходит частичное разбрасывание не прореагировавшего вещества. Потеря массы ВВ, при этом составит:
, (1)
где  к – коэффициент пропорциональности;
а – ширина зоны химической реакции, мм;
 - диаметр заряда, мм;
m – масса реагирующего вещества, кг.

Коэффициент пропорциональности , (2)
где С – скорость звука в продуктах взрыва, м/с;
D – скорость детонации, м/с;
U- массовая скорость продуктов взрыва, м/с.

Для большинства промышленных ВВ можно принять k = 3/2.
Ширину зоны химической реакции можно определить из выражения:
a = (D –U)t, (3)
где t- время реакции в детонационной волне, с.
, (4)

Учитывая, что С ? 0,5D; а U ? 0,25D, тогда a = 0,75 dкр.

Тогда выражение (1) примет вид:
, (5)

Расчеты по приведенням зависимостям показывают, что при взрыве открытого заряда аммонитов IV класса потеря массы при разбрасывании может достигать до 0,01 массы исходного вещества. Поскольку промышленные ВВ применяют, в основном, в шпурах и скважинах, то наличие прочной оболочки равнозначно увеличению диаметра заряда.

А.Ф. Беляев [7] полагал, что в первом приближении масса оболочки увеличивает  на величину, пропорциональную отношению плотностей оболочки и ВВ.
                  , (6)
где ?m – плотность оболочки, г/см3;
?0 – плотность ВВ, г/см3;
? – толщина оболочки, мм.
? – можно определить исходя из положения о том, что дробление породы бризантным действием взрыва наблюдается на расстоянии приблизительно равном трем радиусам заряда.

Следовательно толщину породной оболочки можно считать равной:
, (7)

Согласно работе [6] для пород средней крепости приблизительно можно принять        ?m ? 2,0 г/см3. Тогда из выражений (5) и (6) следует, что:

dз.эф? 6dз2, (8)

В табл. 1 представлены составы наиболее распространенных ВВ. 

Таблица 1

В табл. 2 представлены результаты расчета выбросов в рабочую зону вредных веществ для наиболее распространенных ВВ.

Таблица 2

Годовой расход ВВ, в том числе экологически чистых эмульсионных, по Украине приведен в [5]. На основании этих данных и данных собранных авторами по предприятиям угольной отрасли рассчитаны приблизительные усредненные показатели выброса вредных веществ при применении наиболее распространенных классов ВВ в Украине за 2004 год, которые приведены в таблице 3.

Таблица 3

*Для этого класса приведены данные при его применении как в подземных условиях так и при ведении взрывных работ на земной поверхности.

**Применяются как предохранительные ВВ при ведении взрывных работ в угольных шахтах.

Выводы

Из изложенного выше следует, что применение ВВ с высоким содержанием тротила и НЭ наносит значительный ущерб окружающей среде. Наиболее радикальное решение задачи создания экологически чистых ВВ – это отказ от мощных сенсибилизаторов. В случае необходимости введения в состав ВВ мощных сенсибилизаторов на основе бризантных ВВ для обеспечения заданной детонационной способности, количество таких добавок должно быть минимальным. Кроме того, с точки зрения экологической чистоты предпочтительнее введение в состав ВВ сенсибилизаторов на основе гексогена, а не тротила.

Литература