Об экологической чистоте взрывчатых веществ

Об экологической чистоте взрывчатых веществ

Об экологической чистоте взрывчатых веществ

Галиакберова Ф.Н., Манжос Ю.В.

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