Разработка способа взрывания водосодержащих взрывчатых веществ с конверсионными компонентами для расширения области их применения Семенов, Алексей Анатольевич

Введение к работе

Актуальность темы. Развитие горнодобывающих отраслей промышленности России неразрывно связано с разработкой месторождений полезных ископаемых открытым способом. Одним из наиболее энергоемких процессов добычи полезных ископаемых является взрывоподготовка горной массы, которая во многом определяет эффективность к себестоимость добычи. От качества взрывной отбойки зависят результаты работы всею технологического комплекса и полнота извлечения полезных компонентой из недр.

Важным направлением совершенствования взрывных работ на карьерах является разработка эффективных ресурсосберегающих технологий разрушения крупноблочных обводненных скальных горных пород. Основные резервы повышения эффективности взрывных работ на карьерах связаны с разработкой и применением взрывчатых вещестз (ВВ), характеристики которых максимально сооїветствуют параметрам разрушаемых пород и обеспечивают оптимальную степень их дробления, минимальные потери и разубоживание руд.

Следует отметить, что существующие промышленные взрывчатые вещества заводского изготовления имеют практически одинаковые термодинамические характеристики, что не всегда позволяет выполнить указанное выше требование о соответствии термодинамических характеристик ВВ параметрам разрушаемой породы. Поэтому широкая гамма изменений свойств разрушаемых пород вызывает необходимость разработки новых типов ВВ с изменяемыми в широких пределах энергетическими и взрывчатыми! характеристиками. Эта актуальная проблема может быть решена'путем создания' новых взрывчатых материалов с использованием конверсионных компонентов боеприпасов.

Однако влияние вида и количества конверсионных компонентов боеприпасов, вводимых в состав водосодержащих ВВ, на их детонационные и энергетические характеристики до последнего времени практически не изучалось, что существенно осложняет составление рецептур подобных ВВ.

Полому установление закономерностей влияния вида и количества конверсионных компонентов боеприпасов, вводимых в состав водосодержащих ВВ, і:а их термодинамические характеристики, позволяющие установить области рационального применения для разрушения массивов горных пород и обеспечить безопасность производства и применения данных ВВ, является важной научной задачей.

Цель работы состоит в установлении закономерностей влияния свойств конверсионных компонентов, вводимых в состав водосодержащих ВВ, на их детонационные и энергетические характеристики, позволяющих разработать рациональные параметры ведения буровзрывных работ на карьерах, повышающие эффективность и снижающие их себестоимость.

Идея работы заключается в использовании утилизируемых компонентов боеприпасов в составе водосодержащих ВВ для повышения эффективности разрушені.і горных пород данными ВВ и расширения области их применения.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и чх повита:

1. Впервые установлено, что использование в качестве компонента водосодержащих и эмульсионных ВВ баллиститных ракетных твердых топлив (БРТТ) арнчодт' к увеличению скорости детонации и сниженшо критического диаметра зарядов, а при использовании смесевых твердых ракетных топлив (СТІ'Т) - к увеличению теплоты взрыва и увеличению критического диаметра заряда, по сравнению с соответствующими характеристиками акватола Т-20.

2. Определено, что зависимость теплоты взрыва эмульсионных ВВ от содержания БР'П⁴ носит параболический характер, а оптимальное содержание БРТТ в составе эмульсионных ВВ находится в пределах 35-38%, при этом обьемная концентрация энергии достигает 5350 кДж/л, скорость детонации 5500-5700 м/с, а коэффициент относительной работоспособности составляет 0,76.

3. Впервые устаноплено, что издіельчекньїе пироксилиновые пороха (ПП) и БРТТ в составе эмульсионных и гелеобразпых водосодержащих ВВ обладают уровнем чувствительности к механическим л тепловым воздействиям,

соответствующим штатным ВВ, что позволяет их использовать при механизированном заряжании скважин.

4. Установлено, что величина критического диаметра заряда водосодержащих ВВ, содержащих БРТГ, обратно пропорциональна их содержанию, что позволило разработать способ вг.рывпого разрушения крепких скальных горных пород, заключающийся в использовании измельченных БРТТ ь скважшшых зарядах эмульсионного или гелеобразкого ВВ, в которых масса промежуточного детонатора определяется величиной критического диаметра заряда.

Обоснованность а достоверность научных положений еыяодов и рекомендаций подтверждаются корректным выбором методов измерений, использованием современней измерительной аппаратуры с высокой помехоустойчивостью, использованием современных методов обработки результатов экспериментов, достаточным объемрм экспериментальных измерений, поаторяемостыо результатов экспериментов и сопоставимостью их с известными ранее теоретическими и экспериментальными результатами.

Научное значение работы заключается в установлении закономерностей влияния свойств конверсионных компонентов, вводимых в состав водосодержащих ВВ, на их детонационные и энергетические характеристики.

Практическое значение состоит в повышении эффективное! и и применения водосодержащих ВВ, в том числе и в сульфидосодержащих рудах, а также расширении области их применения за счет введения в их состав конверсионных компонентов.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные результаты; диссертационной работы использованы при составлении Рекомендаций по¹ применению эмульсионных ВВ с элементами утилизируемых баллиститных твердых ракетных топлив для взрывания горных пород в условиях карьеров Костомукшского месторождения желе; ггых кварцитов, разрабатываемых ОАО «Карельский окатыш».

Апробация работы. Основные положения диссертации и некоторые отдельные результаты докладывались на семинарах научного симпозиума "Неделя горняка" (Москва, 1997, 1998, 1999гг.), научной конференции

"Высокоэпергегнческле конденсированные системы" в МГТУ им. Баумана (Москва, 1998 г.), научной конференция молодых специалистов и ученых в ФЦДТ "Союз" (г. Дзержинский, 1998г.), международной конференции "Взрывное дело-99" (Москва, 1999г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах.

О&ьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, зіікпючєния, списка литературы из 76 наименований, включает 30 рисунков и 24 таблицы.

Автор благодарит коллектив НТЦ «Взрывобезопасность» и лично профессора Г.А.Нишпала за помощь в проведении экспериментальных исследований.