- •Содержание
- •Введение
- •1. Методы получения простейших взрывчатых веществ местного приготовления
- •1.1. Сухие взрывчатые смеси
- •Гранулированные смеси
- •1.1.2. Порошкообразные смеси
- •1.2. Водосодержащие взрывчатые вещества
- •1.2.1. Эмульсионные смеси
- •1.2.2. Гелеобразные смеси
- •3.1. Термодинамические расчеты основных характеристик смесевых взрывчатых веществ на основе продуктов переработки нефелина
- •Метод Кэмлета учитывает количество атомов водорода, кислорода и азота в исходном вв, а также теплоту образования индивидуального вв или веществ, входящих во взрывчатую смесь:
- •По нашему мнению, для упрощения расчетов взрывчатых характеристик наиболее удобно смесевое вв представить как сумму компонентов, которые разлагаются на полностью окисленные продукты взрыва, например:
- •Компонентный состав сравниваемых вв
- •Взрывчатые характеристики вв, рассчитанные разными методами
- •Сравнительные характеристики водосодержащих вв
- •4. Использование кремнеземсодержащих продуктов от переработки нефелина в качестве компонентов взрывчатых веществ
- •4.1. Аморфный кремнезем – маслоудерживающая добавка к сухим взрывчатым смесям
- •Физико-химические свойства аморфного кремнезема (сухого)
- •4.2. Гель кремниевой кислоты как загуститель водосодержащих взрывчатых веществ типа Акватол
- •4.2.1. Исследование распределения тротила по высоте заряда, загущенного кремневым гелем
- •4.2.2. Термическая устойчивость загущенных плавов аммиачной селитры
- •4.2.3. Отработка технологии приготовления и промышленные испытания акватолов на кремниевом загустителе
- •4.2.4. Исследование и разработка метода стабилизации кремниевых загустителей
- •Взрывчатые характеристики новых составов вв
- •6. Составы для забойки скважин на основе кремнегелевых связующих и отходов переработки апатито-нефелиновых руд
- •6.1. Влияние отдельных факторов на прочность образцов, полученных на нефелиновых гелях
- •6.2. Изучение взаимодействия кислых кремнегелевых растворов с нефелином
- •6.3. Определение прочностных характеристик забоечных смесей
- •6.4. Определение количественных соотношений компонентов в забоечной смеси
- •6.5. Изготовление забоечной смеси на основе отходов щебеночного производства, кислоты и воды
- •6.6. Рекомендации по технической реализации процесса забойки с использованием кремнегелевой связки
- •7. Исследование причин изменения физико-химических свойств эмульсионных вв при взрывной отбойке апатито-нефелиновых руд
- •7.1. Влияние параметров смешения газогенерирующей добавки на объем и плотность ‘‘Порэмита’’
- •7.2. Взаимодействие ‘‘Порэмита’’ с минеральными компонентами апатито-нефелиновых руд
- •8. Повышение безопасности взрывной отбойки руд и пород, содержащих сульфиды и другие химически активные минералы, с использованием аммиачно-селитренных водосодержащих взрывчатых веществ
- •Список литературы
6. Составы для забойки скважин на основе кремнегелевых связующих и отходов переработки апатито-нефелиновых руд
Эффективность взрывной отбойки горных пород в значительной мере повышается при забойке устья скважин. Забойка - процесс заполнения инертным материалом верхней части зарядной скважины для изоляции заряда ВВ. Применение забойки значительно повышает КПД взрыва, снижает выделение вредных газов, звуковой эффект и разлет кусков при взрыве. Влияние забойки на дробящее действие взрыва наиболее сильно проявляется при использовании ВВ с невысоким давлением продуктов детонации, например, смесей типа АС-ДТ и “Порэмита”. При использовании высокобризантных ВВ, развивающих высокое давление, высокоплотных водосодержащих смесей, тротила, мощных динамитов этот прием менее эффективен.
Основными критериями качества забойки являются её прочность, удельный вес, коэффициент внутреннего трения и способность герметизировать скважину. Наибольшее сопротивление выталкивающему действию продуктов детонации оказывают быстротвердеющие вещества и смеси, сыпучие материалы, обладающие достаточно высокой плотностью, сжимаемостью и высоким коэффициентом внутреннего трения, а также пластичные и жидкие смеси. В настоящее время для забойки скважин широко используют смеси из мелкого щебня (5-20 мм) и песка (30 - 40 %); буровую мелочь; отсевы дробильно-сортировочных отделений; крупнозернистый песок. Однако отсутствие в них связующего компонента не позволяет эффективно «запереть» продукты детонации в скважине. Известны также варианты применения для забойки быстротвердеющих бетонов, песчано-глинистых смесей, полиэтиленовых ампул с водой, различных пульпо- и пастообразных масс и др., но сложность этих методов затрудняет их реализацию.
Проведенный нами патентный поиск по материалам патентных фондов ИХТРЭМС (по России с 1955, по зарубежным изобретениям с 1972 г. до настоящего времени) выявил только три новых изобретения, касающихся разработки составов твердеющих смесей для забойки скважин.
Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности запатентовал [166] в 1964 году состав для самоуплотняющейся забойки, состоящий из карбоната натрия, кристаллической щавелевой кислоты и экстракта солодкового корня в отношении 1:1:1. Институт горного дела АН Каз. ССР в 1987 году запатентовал состав для забойки шпуров [167], состоящий из жидкого стекла, однозамещенного фосфата натрия, аммиачного комплекса двухвалентной меди и воды при следующем соотношении компонентов, мас. %: жидкое стекло 17,1 - 17,3; однозамещенный фосфат натрия - 3,5 - 5; аммиачный комплекс двухвалентной меди - 14,0 - 16,5; вода - остальное.
К.С. Ищенко, А.Г. Старковский и др. в 1992 году запатентовали [168] состав твердеющей смеси, состоящий из смеси алюминиевой пудры, алюмокалиевых квасцов, лигниносульфата, воды и природного ангидрита при следующем соотношении компонентов, мас. %: алюминиевая пудра - 0,08 - 0,16; алюмокалиевые квасцы - 4,6 - 7,2; лигниносульфат - 4,6 - 8,9; вода - 11,1 - 14,5; природный ангидрит - 40% фракции 0 -2мм и 60% фракции 0,4 - 1,0 мм.
Эти составы дороги и сведений о их использовании нет. В то же время накопленный в процессе многолетних исследований по разработке методов переработки нефелина опыт позволял предположить, что эффективные составы для забойки скважин могут быть созданы на основе продуктов химической переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов апатитового производства. Предпосылками для такого предположения является известность широкого использования кремнегелей в некоторых областях техники в качестве связующих твердеющих составов [169].
Еще в 60-х годах в процессе исследований, проводившихся в ИХТРЭМС по изучению возможности подземного выщелачивания кислотами дробленых апатито-нефелиновых руд, наблюдалось явление прочного схватывания кусков руды в монолитную массу, которая с трудом поддавалась механическому разрушению.
Поэтому целью наших исследований являлась разработка технологии получения на основе продуктов химического взаимодействия нефелина с кислотами, в частности алюмо-кремниевого коагулянта флокулянта (АККФ), рецептур твердеющих составов для забойки скважин. Для приготовления нефелинового связующего может быть использована не находящая сбыта промывная серная кислота сернокислотного цеха ОАО «Североникель».