5.11. Технико-экономическая характеристика промышленных взрывчатых веществ

В настоящее время пока не создано научно обоснованного ме­тода выбора того или иного типа ВВ для взрывания в разнообраз­ных горно-геологических условиях на карьерах. Поэтому руко-

водящим материалом являются рекомендации Междуведомствен­ной комиссии по взрывному делу, где указаны предпочтительные области применения различных ВВ (табл. 5.6).

Кроме того, важной характеристикой технико-экономической эффективности применения ВВ является его стоимость, так как чрезмерно дорогое ВВ (например, скальный аммонит № 1) при­менять в большинстве случаев нецелесообразно, несмотря на его техническую эффективность. Поэтому в упрощенном виде эффек­тивность и целесообразность применения нового сорта ВВ опре­деляется из условия минимальных затрат на бурение скважин и ВВ при обеспечении примерно одинакового качества взрыва при применяемом и новом типе ВВ. Этот расчет должен производиться на основе проведения ряда опытных взрывов. Целесообразность применения нового типа ВВ определяется из суммирования за­трат на бурение (С_б, руб/м³), взрывание (С_в, руб/м³) для штат­ных ВВ при равенстве расходов на вторичное дробление и по­грузку породы:

С_б+С_в≥С^{`</sup><sub>б</sub>+С<sup>`}_в,

где С^{`</sup><sub>б</sub> и С<sup>`}_в — показатели для нового ВВ.

Для более детальных расчетов необходимо подсчитывать за­траты на вторичное дробление негабарита и погрузку породы экскаваторами, переработку минерального сырья до выхода го­тового продукта. Ниже приведен перечень непредохранительных ВВ, допущенных к постоянному применению по состоянию на 1987 г,

ВВ только для открытых работ:, заводского изго­товления — гранутол, алюмотол, гранитол-1 и гранитол-7А, граммониты 79 21, 50/50, 30/70, изготовляемые на местах примене­ния— игданит, карбатолы ГЛ-10В, ГЛ-15Т, акватол-20 (ифзаниты Т-20, Т-60, Т-80), ГЛТ-20, акванал А-10 (икпонит А-10, ГЛА-20).

ВВ для открытых и подземных работ: аммонит 6ЖВ, аммонит скальный № 1 и № 3 в прессованных патронах, аммонал 200 в патронах, гранулиты С-6М М, АС-4, АС-4В, АС-8, АС-8В, детонит М в патронах, динафталит-200 в патронах.

Разработана методика планирования ассортимента ВВ на будущий период, приведенная в приложении 1, получившая одоб­рение Междуведомственной комиссии по взрывному делу и при­нятая к практическому использованию на предприятиях.

5.12. Ассортимент промышленных взрывчатых веществ в зарубежных странах

Взрывные работы находят широкое применение в различных отраслях промышленности зарубежных стран, причем с каждым годом потребление промышленных ВВ увеличивается.

С 1955 г. на открытых горных разработках начали применять смеси АС-ДТ, которые по сравнению с заводскими ВВ имели следующие преимущества.

1. Неограниченная сырьевая база и малая стоимость. Аммиач­ная селитра, сенсибилизированная жидкими нефтепродуктами, в настоящее время является самым дешевым ВВ.

2. Меньшая чувствительность смесей АС-ДТ к механическим воздействиям позволила организовать их крупнотоннажное меха­низированное производство на местах ведения взрывных работ, осуществить их механизированное заряжание.

За истекшие двадцать лет доля их потребления достигла во многих странах 50—60 % общего потребления промышленных ВВ, а в США в 1987 г. она составила 85 %.

Анализ условий применения АС-ДТ на зарубежных карьерах показывает, что эти ВВ применяются для заряжания только сухих скважин или скважин, заполненных водой в дождливую погоду. При заряжании производится их предварительное осу­шение путем откачки воды специальными установками. Таким образом, область применения ВВ типа АС-ДТ ограничена сухими скважинами и теми, из которых можно удалить дождевую воду, а породами не выше средней крепости из-за низкой плотности заряжания и, как следствие, низкой объемной концентрации энергии. Для увеличения энергии взрыва в составы АС-ДТ вводят добавки алюминиевой пудры до 12 % или применяют суспензион­ные смеси АС-ДТ и эмульсионных ВВ. Для взрывных работ в обводненных условиях их патронируют в полиэтиленовую обо­лочку, которая не вполне надежна при заряжании. Патронирова­ние удорожает эти смеси примерно на 30 %, а заряжание патро­нами шпуров и скважин не обеспечивает достаточной объемной концентрации энергии в заряде ВВ, что снижает эффективность взрыва.

Для взрывания обводненных массивов разработаны суспен­зионные водосодержащие ВВ (ВВВ), которые состоят из двух фаз — жидкой и твердой. Жидкая фаза представляет собой насы­щенный водный раствор аммиачной селитры, который загущают введением специальных добавок (гуаргам, полиакриламид и т. д.). Полученную жидкую фазу совмещают с определенным количе­ством твердого окислителя и горючими добавками, выполняющими в ряде случаев одновременно и роль сенсибилизаторов: гранули­рованный тротил и порошок алюминия. Вспомогательным горю­чим служат тонкие порошки угля, серы, а также водораствори­мые органические соединения (крахмал, гликоли и др.) и нерас­творимые жидкие нефтепродукты.

Для придания большей водоустойчивости суспензионные ВВВ структурируют добавлением поперечно-сшивающих агентов (трех­валентные соли хрома, алюминия или железа).

С целью повышения детонационной способности водоустой­чивости суспензионных и эмульсионных ВВВ в их состав вводят

газовые пузырьки (с помощью полых микросфер или пористых материалов) или образуют их химическим путем с помощью газо-генерирующих добавок.

Суспензионные ВВВ во многих странах изготавливают на карьерах непосредственно при заряжании скважин путем совме­щения подготовленной на стационарном пункте жидкой фазы и твердых компонентов с помощью смесительно-зарядной машины. Зарядные машины позволяют получать при заряжании скважин разные по мощности ВВ. Например, не прерывая заряжания скважины, можно ее донную часть зарядить составом с большей работоспособностью, а верхнюю часть — составом с меньшей работоспособностью, но более дешевым.

Высокая плотность заряжания (1,4—1,6 г/см³) и объемная концентрация энергии ВВ позволяют снизить расходы на бурение и получить лучшее дробление породы. ВВВ являются самыми безопасными из промышленных ВВ: они нечувствительны к удару, трению и прострелу пулей. Например, фирма «Дюпон» (США) давно уже выпускает водосодержащие взрывчатые смеси «Товекс» (за последние 13 лет выпушено 900 тыс. т), и за время использования «Товекса» не произошло ни одного несчастного случая, в то время как при обращении с динамитами и другими ВВ зарегистриро­вано 188 несчастных случаев, из них 79 со смертельным исходом.

Однако ВВВ не получили широкого распространения, как гранулированные ВВ. Так, в 1980 г. доля ВВВ составила всего 9,4 % годового потребления промышленных ВВ.

Широкому внедрению ВВВ препятствует: многокомпонентность состава и наличие в нем дорогостоящих или импортируемых ком­понентов (например, гуаргама), сложность технологии изготовле­ния и применения, особенно в зимних условиях, и высокая стои­мость составов, превышающая в 5—6 раз стоимость смесей АС-ДТ.

Для повышения конкурентной способности ВВВ непрерывно совершенствуют.

На первом этапе их сенсибилизировали гранулотолом, без­дымным порохом и другими ВВ. Это канадские гидромексы, мно­гие суспензионные составы США, реолиты Швеции. При заряжа­нии глубоких скважин ВВВ этого типа имеют большое преиму­щество перед другими, поскольку с ростом плотности повышается их детонационная способность.

На втором этапе стали применять ВВВ, сенсибилизированные алюминиевой пудрой. Это айрегелы и айремайты, хабластиты в ФРГ и кимиты в Швеции, изготавливаемые по лицензии фирмы Айреко (США). В Индии при содействии этой же фирмы выпу­скается несколько типов ВВВ под названием индопрайм; индогел, индокоал, в Социалистической Федеративной Республике Юго­славии— майданиты. В настоящее время ВВВ, сенсибилизиро­ванные алюминием, а также тротилом и алюминием и содержа­щие в своем составе большое (до 35 %) количество алюминия, являются наиболее мощными из всех промышленных ВВ.

На третьем этапе стали применять ВВВ без тротила и алю­миния, сенсибилизированные только невзрывчатыми жидкими горючими добавками (нефтепродукты и др.), которыми пропиты­вают пористые гранулы селитры или их эмульгируют в водном растворе селитры, получая таким образом эмульсию типа «масло в воде», которую используют для наполнения твердых компонен­тов суспензионного ВВ.

ВВВ, сенсибилизированные горючими добавками, имеют самые низкие плотность и мощность и самую низкую стоимость. В пер­спективе эти смеси смогут заменить смеси АС-ДТ, потому что водные растворы аммиачной селитры дешевле (в пересчете на сухое вещество) гранулированной селитры, а применяемые сен­сибилизаторы стоят не дороже обычных жидких нефтепродуктов,

В 60-х годах появился новый тип эмульсионных ВВВ, осно­ванных на эмульсиях типа «вода в масле».

Все эмульсионные ВВ состоят в основном из водного раствора аммиачной селитры (иногда с добавкой нитрата натрия или каль­ция) и жидкого нефтепродукта (минеральные масла, дизельное топливо и т.п.). Раствор окислителя, нагретый до 60—90 ^СС, диспергируют и эмульгируют добавкой небольшого количества эмульгатора в жидком нефтепродукте так, чтобы каждая сфери­ческая микрокапелька раствора была покрыта тонкой его пленкой, предохраняющей от контакта с водой при заряжании в обводнен­ные скважины. Охлажденное ВВ сохраняет пластичность и при отрицательных температурах, если при изготовлении был исполь­зован нефтепродукт с низкой температурой застывания.

Наиболее распространенным способом сенсибилизации эмуль­сионных ВВВ является введение в их состав полых или пористых микросфер из стекла или порошка перлита. Такие эмульсионные ВВВ имеют плотность 1,15—1,27 г/см³ и теплоту взрыва 2930— 3350 кДж/кг. При необходимости повысить теплоту взрыва на 25—30 % в состав эмульсионных ВВВ вводят соответствующее количество алюминиевого порошка.

Эмульсионные ВВВ дешевле суспензионных, и в настоящее время им уделяют много внимания.

Одним из последних достижений в области разработки про­мышленных ВВ для открытых работ является создание взрыв­чатых смесей, состоящих из эмульсии типа «вода в масле», сме­шанной с пористой гранулированной аммиачной селитрой и го­рючими добавками таким образом, чтобы эмульсия заполняла межгранульное пространство. В результате получаются взрыв­чатые составы, обладающие по сравнению со смесями АС-ДТ большей объемной концентрацией энергии, более высокой водо­устойчивостью и меньшей стоимостью по сравнению с эмульсион­ными ВВВ. Эти смеси заряжают в сухие скважины в непатронированном виде с помощью зарядных машин, а в обводненные скважины — патронированными в пластмассовые шланги.