ДОСЛІДЖЕННЯ НОВОЇ ЗАПОБІЖНОЇ ВИБУХОВОЇ РЕЧОВИНИ


А.М. Шатравка, Ю.В. Манжос. Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів / Збірка доповідей ХХ Всеукраїнської наукової конференції аспірантів і студентів. Т.2 - Донецьк, ДонНТУ, ДонНУ, 2010. -192-194.

     Сучасний рівень технології підземного видобутку вугілля характеризується підвищеною небезпекою проведення гірських робіт. При аналізі аварій, які були на шахтах України в період з 2007 р по липень 2009 р, 15 з 38 аварій відбулися в наслідок запалення газоповітряної або пило-повітряної середи. Вибух в шахті може призвести до того, що виникне необхідність зачинення пласту, як це відбулося с пластом L1 на шахті ім. Засядько після вибуху 18 листопада 2007 г. Попередньо 28 000 – 33 600 куб. м. води залили в шахту для тушіння пожежі, згодом ця вода для очистки зливалася в відстійники. Уникнення подальших вибухів дозволяє зберегти корисні копалини, водні і земельні ресурси, а також запобігти появи людських жертв.
    У вугільних шахтах, небезпечних за газом і вибухам вугільного пилу дозволяється застосовувати при вибухових роботах лише запобіжні вибухові речовини (ЗВР). Останніми роками суттєво знизилося використання ЗВР V і VI класів. До 1986 р. частка ЗВР V класу складала 30-40% від загальної кількості ЗВР, а VI класу – 10-15%. В 2008 р. кількість ЗВР V класу знизилася в три рази, а ЗВР VI класу – в два рази. Падіння попиту пов'язане з високою вартістю і невеликою ефективністю цих ЗВР, що до амонітів IV класу.
     Перспективною задачею є розробка нових рецептур запобіжних ВР, які б мали достатні запобіжні властивості, високу ефективність при проведенні вибухових робіт та відносно низьку собівартість.
     Метою даної роботи є дослідження іонообмінної ВР на основі сульфату амонію, визначення до якого класу належить новий зразок ВР за запобіжними властивостями і енергетичними показниками.
    Сьогодні в основі іонообмінного процесу лежить реакція взаємодії нітрату натрію з хлоридом амонію, яка була запропонована в 1902 р. Біхелем. У 2003 р. Зеніним В. І. було винесено пропозицію, використовувати як іонообмінну пару солі нітрату натрію і сульфату амонію. Був створений дослідний зразок ВР на основі вугленіту П52. Цей вибір обумовлен тим, що сульфат амонію є більш доступним і дешевим матеріалом і отже ЗВР на його основі будуть мати меншу собівартість.
     Для визначення, яка з ЗВР є більш ефективна і безпечна при проведені вибухових робіт в шахтах, небезпечних за газом і вибухам вугільного пилу, проведено розрахунок їх енергетичних характеристик. Цей розрахунок був зроблено на ЕОМ, з використанням пакету Mathcad. В програмі наведено розрахунок теплоти вибухового перетворення, температури вибуху, повної ідеальної роботи вибуху, коефіцієнта корисної дії вибуху і тиску продуктів вибуху, складено рівняння вибухового перетворення.
    Після виконання розрахунку були отримані реакції вибухового перетворення для ЗВР V класу.
    Реакція вибухового перетворення для вугленіту 13П:


    Реакція вибухового перетворення для вугленіту П52:


    Реакція вибухового перетворення для нового зразка:


    Реакція вибухового перетворення для вугленіту VІ класу:


    Розраховані енергетичні показники ЗВР приведені в таблиці 2

Таблиця 2 - Енергетичні показники для ЗВР
Показник Вугленіт 13П Вугленіт П52 Вугленіт 10П Новий зразок
Кисневій баланс, % -4.843 0.586 -1.2 1.3
Теплота вібуху, ккал/кг 700,662 667 609,239 592,68
Температура вібуху, К 2152 2101 2020,2 1859,9
Початковий тиск газів, кгс/см2 4241,9 4205 3530 3498
Коефіцієнт корисної дії 0,658 0,67 0,63 0,63
Повна ідеальна робота вибуху, ккал/кг 460,75 446,17 385,02 375,13
Об’єм продуктів вибуху, л/кг 625,22 634,6 554,24 596,58

     На базі заводу ім. Петровського були проведені випробування на запобіжні властивості вугленіту П52 і нового зразку. Була визначена гранична маса заряду ВР, при якій не відбувається запалення МПС, під час випробування на кутовій мортирі з відбивною стінкою на відстані 0.6 м. Для вугленіту П52 ця маса складає 300 г, для нового зразку маса граничного заряду не менша, аніж у вугленіту 10П.
     Після проведеної роботи можна зробити наступні висновки:
  • Нову ВР за запобіжними властивостями можна віднести до ЗВР VI класу;
  • За енергетичними характеристиками новий зразок подібний до вугленіту 10П.
     Подальша робота буде спрямована на визначення оптимального співвідношення компонентів нової вибухової речовини.

ДонНТУ|Портал магистров ДонНТУ|||назад в библиотеку