автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Повышение безопасности пневмозаряжания взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами при ведении горных работ

На правах рукописи

АЧЕЕВА Элина Асламбековна

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПНЕВМОЗАРЯЖАНИЯ ВЗРЫВНЫХ ПОЛОСТЕЙ РОССЫПНЫМИ ВЗРЫВЧАТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХ РАБОТ

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (в горной промышленности)»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 ' '^Я 7013

Владикавказ 2013

005538178

Диссертационная работа выполнена ФГБОУ ВПО Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) на кафедре «Технология разработки месторождений»

Научный руководитель: ШЕЛЕХОВ Павел Юрьевич,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Северо-Кавказский горнометаллургический институт (государственный технологический университет), профессор кафедры «Детали машин»

БЕЛИН Владимир Арнольдович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Московский государственный горный университет, заведующий кафедрой «Взрывное дело»

ДОБРЫНИН Александр Артурович

кандидат технических наук, доцент, директор ООО «Пировзрыв»,

г. Москва

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НПИ)» г. Новочеркасск

Защита состоится 27 ноября 2013 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д-212.128.06 в Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета (МГТУ).

Автореферат разослан <2-5» октября 2013 г.

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь. диссертационного совета, доктор технических наук

КОРОЛЕВА

Валентина

Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время на предприятиях горнодобывающей промышленности при ведении взрывных работ определилось новое самостоятельное направление - создание и внедрение оборудования, работающего на принципах пневматического транспорта. Пневматический способ транспортирования и заряжания взрывных полостей обеспечивает высокую экономическую эффективность за счёт увеличения производительности труда, повышения плотности заряжания шпуров и скважин и позволяет использовать дешёвые ВВ, отличающиеся малой чувствительностью к механическим воздействиям. Однако пневматическому транспортированию и заряжанию россыпных ВВ при определённых условиях сопутствуют процессы электризации транспортируемого материала и различных элементов пневмотранспортирующих систем. Отдельные наэлектризованные элементы этих систем (шланг с движущейся внутри аэровзвесью ВВ, зарядный аппарат, соединительные муфты и т. д.), являясь сосредоточенными источниками зарядов статического электричества, могут привести к преждевременному срабатыванию инициирующих устройств, вызвать воспламенение пыле-воздушных смесей ВВ или их компонентов. Параметры электростатических, полей могут достигать значений, достаточных для возникновения искрового разряда с последующим воспламенением аэровзвеси ВВ и её детонации.

В этих обстоятельствах исследование и разработка высокоэффективных и экономичных методов механизированного заряжания взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами, повышающих уровень безопасности ведения горных работ, являются весьма актуальными.

Цель диссертационной работы,- повышение уровня безопасности механизированного заряжания взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами при ведении взрывных работ на базе установленных зависимостей параметров воспламенения от гранулометрических размеров взрывчатого вещества, влажности и концентраций ВВ разной дисперсности.

Идея работы заключается в том, что для снижения интенсивности воспламенения азрозвесей в пневмомагистрали используется искусственное смачивание гранулированных взрывчатых веществ от 2 до 4 процентов в зависимости от характеристики компонентов, входящих в их состав.

Методы исследований. В работе использовался комплексный метод исследований с применением системного анализа и математической статистики, методов, принятых в механике сыпучих сред, термодинамики, технологического экспериментирования в лабораторных и производственных условиях.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:

1. Конвективный способ является определяющим фактором передачи тепла от энергии искрового разряда потоку гранулированного ВВ, а термодинамическая температура воспламенения зависит прямо пропорционально от параметров электростатического поля, возникающего в зарядном шланге.

2. Минимальная энергия воспламенения зависит от гранулометрических размеров взрывчатого вещества, влажности и концентрации аэровзвесей разной дисперсности.

3. Снижение чувствительности к искровому разряду и воспламенению аэровзвеси из компонентов взрывчатого вешества осуществляется посредством искусственного увлажнения: 2% водой для гидрофильных составов и 4% с применением ПАВ с большой адсорбционной активностью для гидрофобных компонентов взрывчатых веществ, что повышает безопасность взрывных работ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- в создании математической модели процесса передачи тепла конвективным способом от энергии искрового электрического разряда гранулированным ВВ;

- в установлении общих зависимостей взаимосвязи физических параметров в ходе электризации потока аэровзвеси в зарядном шланге;

- в определении параметров воспламенения азровзвесей гранулированных взрывчатых веществ в зависимости от значений нижнего и верхнего концентрационных пределов;

- в установлении зависимостей минимальной энергии воспламенения от концентрации и дисперсности гранулитов;

- в установлении пределов области рационального применения искусственного увлажнения аэровзвесей в процессе пневмотранспортирования в зависимости от компонентов, входящих в их состав.

Обоснованность п достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются применением методов, принятых в механике законов сыпучих сред, термодинамики, математической теории поля, системного анализа и математической статистики, технологического экспериментирования в производственных и лабораторных условиях, совпадением результатов экспериментальных данных и теоретического анализа работы камерных зарядчиков.

Научное значение работы заключается в обосновании характера распределения температурного поля в сечении транспортирующего трубопровода; в установлении величин нижнего концентрационного предела и верхнего концентрационного предела воспламенения двухфазных систем, обеспечивающих решение задачи безопасного применения пневматического заряжания взрывных полостей гранулированными взрывчатыми веществами.

Практическая значимость научных исследований состоит в разработке методики расчета параметров и режимов работы пневмозарядчиков, обеспечивающих повышение уровня безопасности при проведении взрывных работ.

Личный вклад автора состоит: в постановке задач, их решении и анализе полученных результатов; в обосновании методологических основ пневмозаря-жания взрывчатых веществ, в выявлении зависимостей, формирующих рассматриваемую проблему.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Рекомендации по повышению безопасности пневматического заряжания и транспортирования россыпных взрывчатых веществ приняты дня реализации на горных предприятиях Северного Кавказа (Садон, Уруп и Кавдоломит.). Основные результаты диссертации используются при проведении лекций, лабораторных и практических работ.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ) (г. Владикавказ,

2009-2013.гг.), на заседаниях кафедры спецкурсов горного дела и Ученого Совета (СКГМИ) по мере завершения этапов исследований в 2009-2013 гг., на технических советах при главном инженере открытого акционерного общества «Кавдоломит», на техническом совете при главном инженере Садонского свин-цово-цинкового комбината.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 работах, в том числе в 5 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура п объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит 31 рисунок, 10 таблиц, список литературы из 85 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Изучению опасности статического электричества посвящены научные работы отечественных и зарубежных ученых: Белина В.А., Демидюка Г.Г1., Кутузова Б.Н., Бугайского А.Н. Тамбиева Г.И., Байконурова O.A., Барона В.Л., Бау-ма Ф.А., Викторова С.Д., Галченко Ю.П., Друкованого М.Ф., Емекеева В.И., Казакова H.H.. Миндели Э.О., Мосинца В.Н., Ханукаева А.Н.

Опубликованные работы отечественных и зарубежных исследователей свидетельствуют о недостаточной изученности этого вопроса. В основном исследовался вопрос об опасности статического электричества, энергия которого может вызвать преждевременное срабатывание капсюля-детонатора и детонирующего шнура. Исследователями практически не рассматривался вопрос об опасности электростатических разрядов для воспламенения пылевоздушных смесей ВВ.

Поставленные цель и идея работы позволили сформулировать следующие задачи исследований:

1. Анализ опыта пневматического транспортирования и заряжания взрывных полостей и скважин гранулированными взрывчатыми веществами.

2. Оценка существующих методов регистрации электростатических явлений внутри пневмопровода и способы определения заряда электризации в транспортирующей магистрали.

3. Исследование всех способов теплопередачи от электрической искры потоку аэровзвеси и физико-математическое обоснование превалирующего метода передачи тепла.

4. Экспериментальное определение зависимости НКП и ВКП воспламенения россыпных взрывчатых веществ от их концентрации и дисперсности; математическое моделирование, связывающее исследуемые параметры.

5. Разработка рекомендаций по определению безопасных критериев увлажнения гранулированных взрывчатых веществ.

6. Определение аналитической зависимости минимальной энергии воспламенения ВВ от степени увлажненности гранулита.

Поток наэлектризованных частиц можно представить как движение электрических зарядов. Изменяющееся электрическое поле этих зарядов создает эффект переменного магнитного поля в неподвижных обмотках электроприбо-

ров, находящихся вблизи пневмопровода. На этом основании был разработан бесконтактный метод регистрации электрических явлений, протекающих в шланге. На пневмопроводе была установлена высокочувствительная индукционная катушка типа измерительной, один конец которой был включён на вход электронного осциллографа. Движущийся поток наэлектризованных частиц вызывал в катушке появление эдс индукции, по изменению которой оценивался характер электризации. Такой метод позволил изучить процесс электризации в динамике, в его естественном виде. При этом характер исследуемого процесса не искажается присутствием в потоке наэлектризованных частиц каких-либо датчиков или зондов. Обработка осциллограмм, полученных бесконтактным методом, показала, что электризация аэровзвеси имеет знакопеременный пульсирующий характер, создавая условия для искровых разрядов внутри пневмопровода. Энергия искрового разряда определялась по электроёмкости и разности потенциалов наэлектризованных поверхностей, между которыми происходил разряд.

Не существует достоверных критериальных величин минимальных энергий воспламенения аэровзвесей ВВ, сопоставление с которыми параметров электростатического поля наэлектризованного потока ВВ представило бы реальную картину возможности воспламенения аэровзвеси в случае возникновения электрической искры внутри пневмомагистрали. Таким образом, необходимо исследовать основные характеристики воспламеняемости в зависимости от мощности электрической искры. Для этого нужно знать параметры электростатического поля заряженного объема ВВ.

Механизм передачи тепла от искрового источника энергии к частицам аэровзвеси, движущейся по пневмомагистрали, очень сложен. Сложность задачи рассмотрения разогрева частицы аэровзвеси до её воспламенения определяется нестационарностью турбулентного движения потока транспортируемого ВВ и невозможностью строго теоретически описать процесс теплопередачи от источника к частице. Так как движение частиц в аэровзвеси подчиняется законам "идеального хаоса", то для рассмотрения передачи тепла от источника к частицам и от частиц к частице можно уподобить механизму теплопередачи в идеальном газе.

Для решения задачи моделирования процесса разогрева аэровзвеси ВВ при пневмозаряжании были приняты следующие допущения:

1) аэровзвесь заменяется эквивалентным цилиндром, температурное поле в котором описывается уравнением теплопроводности; 2) продольные размеры цилиндра значительно превосходят его поперечные параметры, что позволяет считать температурное поле однородным, зависящим только от координаты г; 3) в момент времени Г=0 в эквивалентном цилиндре существуют внутренние источники тепла, распределение которых по цилиндру можно описать $- функцией Дирака; 4) рассматривается случай адиабатического процесса, т. е. теплообмен между цилиндром аэровзвеси и окружающей средой отсутствует.

В такой интерпретации решение вопроса разогрева аэровзвеси ВВ представляет собой функцию Грипа второй краевой задачи для уравнения теплопроводности:

8гТ ,1 дТ | ИгА(г-гМ-(0)_ 1 ВТ ^ (])

Згг г сг X а дт'

(2)

аг

Т и=0, (3)

где Т -температура; /--текущая координата; г - текущее время; Я-коэффициент теплопроводности; 1У,т- мощность внутреннего источника тепла; 8, {г - >;) -функция Дирака, описывающая изменение -внутренних источников

тепла во времени и пространстве.

ат

Вводя обобщенные координаты: = — - критерий Фурье или безразмер-

Я"

-г Т

ное время; ;- = — - безразмерная пространственная координата; в - —- - без-К Т0

размерная температура; !\ = - критерий Померанцева или безразмерная

ЛТ0

мощность, имеем:

д'в 1 дв ,, ч. ( дв

(5)

ог

= 0 (6)

При решении уравнения (4) использовались методы приближенного решения краевых задач дифференциальных уравнений - разностные методы. Для дифференциального уравнения (4) разностное уравнение имеет вид

■2+ 1 -о.,, -о.„ . _

(8)

DR2 ' jDR 2DR 2DT

= -[/^0(юГ-ГДгШ-Л0)]. (7)

После преобразования уравнение (7) примет вид

^дЪ МтЛ

Dti. 1у 2/J ' \ZMS! )'J DR\ 2j) 1 V' где DT- шаг сетки по времени; DR - шаг сетки по радиусу. При этом г = 1 -г N, j = 1 + N.

Соответственно для граничных условий (3), (4) имеем

J+W 4DT ( } (

DR1 1 DR "

Для решения системы линейных алгебраических уравнений (6), (7) использован метод ортогонализацни при

ОК = ——, ИТ = 0,025.

В табл. 1 сведены расчетные температуры воспламенения аэровзвесей гранулированных ВВ и их компонентов.

Таблица 1

Минимальные температуры воспламенения аэровзвесей_

Тип аэровзвеси Концентрация, г./м3 Дисперсность, мм Уд. вес Н/м3 Я-10 Вт/м °К Температура воспламенения, К

Алюминий 32 0,07 27 72 923

ВВ типа АС-ДТ 120 0,20 88 110 1160

Граммонит 120 0,20 99 37 910

Граммонал А-8 120 0,20 98,5 46 970

Таким образом, использование известных классических законов термодинамики и принятых допущений позволяет аналитически в конкретных условиях пневмотранспортирования определить: средние эквивалентные коэффициенты теплопроводности двухфазных систем; минимальные температуры воспламенения аэровзвесей на основе экспериментальной температуры воспламенения пыли алюминия. Данные температур воспламенения аэровзвесей подчеркивают опасность эксплуатации граммонита и гранулитов с большим содержанием дизельного топлива и алюминия. Из всех видов теплопередачи конвективный теплообмен является определяющим фактором теплопередачи от искрового источника энергии потоку ВВ и его компонентам.

Если энергия, выделяющаяся в разрядном промежутке, превзойдет величину минимальной энергии воспламенения аэровзвеси транспортируемого ВВ, произойдет воспламенение с возможной последующей детонацией. Вероятность воспламенения ВВ определяется значениями:

1) величины энергии, вьщеляющейся в объеме ВВ; 2) объемом аэровзвеси, в котором выделяется данная энергия; 3) теплопроводностью ВВ, так как она определяет параметры переходного процесса теплообмена. Зная минимальную температуру воспламенения аэровзвеси, можно определить критическое значение электрического заряда, являющегося основным параметром, от которого зависит энергия электростатического поля внутри зарядного шланга. Применяя закон сохранения энергии к потоку аэровзвеси и учитывая начальные условия, можно рассчитать граничное значение заряда, превышение которого ведет к воспламенению ВВ.

Количество теплоты, получаемое потоком аэровзвеси от энергии искрового электрического разряда:

а = Ст(Тв-Т0). Энергия электростатического поля в зарядном шланге: IV = ц<р/2 = дг/2С = Сд>2/2.

По закону сохранения и превращения энергии: вся выделившаяся в разряде энергия переходит в количество теплоты, идущее на нагревание потока, в эквивалентных пропорциях: и<гтих -- О

или Ст(Т„ -То) = Ятах<р/2,

выразим заряд дтш= 2Ст(Тв - Т0)/<р, где С - удельная теплоемкость среды (Дж/кг К),

Тв и Т0 - минимальная температура воспламенения и начальная температура потока соответственно (°К), Ф - потенциал электростатического поля (В).

В табл. 2 приведены расчетные значения максимального заряда и соответствующая ему максимальная энергия электрического поля для некоторых типов взрывчатых веществ.

Таблица 2

Параметры электростатического поля, возникающего при пневмотранспортировании гранулированных взрывчатых веществ

№ п/п Тип ВВ Относительная влажность ВВ х, % Объемный вес ВВ после транспортирования Н/м3 Потенциал электростатического поля Ф,(кВ) Заряд массы ВВ^тах, (Кл) 10"7 Энергия электростатического поля (макс) ЛУ, (Дж) 10"4

1 АС-4В 0,14 95 1,5 16,15 7,3

2 АС-8В 0,1 93 1,75 16,65 7,8

3 А-8 1,3 98,5 2,1 22,8 14,8

4 АС-8 0,2 98 1,1 15,13 6,4

5 АС-4 0,2 96 0,9 13,15 4,8

6 Грам-монит 79/21Б 0,3 99 1,6 43,17 53,5

7 Игда-нит 0,2 88 0,8 17,7 8,75

Таким образом, определены параметры электростатического поля, возникающего при пневмотранспортировании гранулированных взрывчатых веществ, приводящие к воспламенению потока аэровзвеси в зарядном шланге.

Однако минимальная температура воспламенения не является основной характеристикой воспламеняемости двухфазной системы. Гораздо более важно с практической точки зрения знание НКП, ВКП (нижнего концентрационного предела, верхнего концентрационного предела) и минимальных энергий воспламеняемости аэровзвесей гранулированных ВВ.

В качестве основных критериев пирофорности обычно принимают температурные показатели, минимальные энергии и концентрационные пределы воспламенения аэровзвесей.

Температура воспламенения - наименьшая температура порошка, при которой от постороннего источника воспламенения в порошке происходит резкое увеличение температуры за счет экзотермического процесса, заканчивающегося самопроизвольным возникновением пламени.

Температурные показатели порошков в момент фиксации температуры существенно зависят помимо их физико-химических свойств, от влажности и давления газа, газового состава атмосферы и других внешних условий. Поэтому найденные экспериментально значения температурных показателей нельзя считать физико-химическими константами.

Была разработана установка для определения пирофорности аэровзвесей. Принимая во внимание условия, в которых находится поток гранулированного ВВ в пневмомагистрали, а именно определенная степень турбулентности, разделение ВВ на компоненты, был создан новый тип установки, основанный на получении виброкипящего слоя частиц ВВ с переменной концентрацией по слоям. Это позволило смоделировать, с определенными допущениями, процессы, происходящие в пневмопроводе при транспортировании гранулированных ВВ.

В реальных условиях частицы аэровзвеси движутся хаотично с разными относительными скоростями, что подтверждается электризацией потока. В то же время, их абсолютный вектор скорости совпадает с вектором скорости перемещения возможного источника - электрической искры в случае рекомбинации электростатического потока ВВ в разряд. Таким образом, важно добиться в условиях эксперимента степени турбулентности испытуемой аэровзвеси соответствующей реальной.

ВКП аэровзвесей определяется из условия стабильности прекращения воспламенения двухфазной системы от некоторой минимальной мощности искры при известной дисперсности твердой фазы.

Для установления НКП воспламенения аэрозоли следует так варьировать величиной мощности искры, чтобы добиться воспламенения аэровзвеси при заданной концентрации.

В табл. 3 приведены результаты экспериментального определения нижнего концентрационного предела гранулитов АС-4, АС-4В, АС-8В, игданита, грам-монита и граммонала А-8.

Таблица 3

НКП (г/м3) воспламенения аэровзвесей гранулированных ВВ

Тип ВВ Гранулиты Игданит 5% масла Граммо-нит А-8

АС-4 АС-4В АС-8 AC-8B

Влажность ВВ, % 0,25 0,15 0,25 0,15 1,5 0,35 1,31

Дисперсность ВВ, мм 0,15 - 0,20 0,3-0,4 0,05-0,07 0,3-0,5

НКП, г/м' 140,8 I 138,5 130 133,5 - 16,7 60,3

Наибольшей восприимчивостью к искровому разряду отличается граммо-нит 79/21 Б, что объясняется двумя причинами. Во-первых, это наиболее пылящее гранулированное ВВ, во-вторых - содержание тринитротолуола в составе граммонита снижает минимальный предел того количества теплоты, получение которого обеспечивает начало реакции горения ВВ. Более высокое значение минимальной энергии воспламенения граммонала А-8 объясняется, очевидно, меньшим содержанием тротила и меньшей склонностью разделения этого ВВ на компоненты. Омасленные гранулиты требуют для начала реакции горения значительно большего количества теплоты, так как отделенные минимально возможные фракции навески ВВ, содержащие в своем составе дизельное топливо, коагулируются в сгустки большого диаметра; алюминий обволакивается маслом, что резко снижает его способность к окислению.

Экспериментальному определению НКП и ВКП были подвергнуты гранулиты АС-4, АС-4В, АС-8, АС-8В, игданит, граммонит и граммонал А-8. Исходный продукт измельчался и классифицировался с помощью калиброванных сит. Для предотвращения коагуляции маслосодержащих ВВ в измельченном состоянии над пакетом сит укреплялся конус, в который подавался принудительно воздух от компрессора для продувки сит.

Измельченный продукт определенной дисперсности развешивается с помощью аналитических весов. Навеска взрывчатого вещества помещается на пластину из губчатого железа через верхнее отверстие камеры, после чего фильтр фиксируется штивтами, закрывая емкость. При подаче сжатого воздуха в ресивер и синхронном включении дебалансного вибратора образуется вибро-кипящий слой. На уровне фиксации электродов производится измерение концентрации частиц аэровзвеси.

Экспериментально найденные значения НКП и ВКП для аэровзвесей гранулированных ВВ приведены в табл. 4. Там же указаны эти параметры для влажных ВВ. Следует отметить, что воспламенения игданита не наблюдалось, однако необходимо констатировать факт оплавления частиц аэровзвеси игданита и аммиачной селитры вообще на электродах камеры.

Таблица 4

НКП и ВКП (г/м' ) воспламенения аэровзвесей промышленных гранулированных ВВ

Тип ВВ Гранулиты Граммонит Граммонал А-8

АС-4 АС-4В АС-8 АС-8В

ДисперсностьВВ, d, м.10"3 0,18 0,055-0,065 0,25-0,43

НКП Сухих ВВ 140,8 138,5 130 133,5 16,7 58,4

ВКП 606 572 475 511 780 315

НКП Влаж. ВВ (2-4%) - - - 3,50 9,88

ВКП - - - - 639 299

В табл. 5 приведены результаты исследования аммиачной селитры, алюминиевой пудры и солярового масла, являющихся основными составными частями промышленных ВВ. Соляровое масло подавалось в межэлектродный промежуток с помощью гидрораспределительной головки.

Таблица 5

НКП и ВКП кг/м3воспламенения аэровзвесей компонентов _промышленных гранулированных ВВ _-

Тип Алюминий Соляровое масло NH4NO3

Дисперсность d, м.10"3 0,07 0,18 Аэрозоль 0,20-0,40

НКП 0,035 3,7 1,45 Оплавление

ВКП 1415 635 - -

Игданит и МН4М03воспламенить не удалось, однако наблюдалось активное его оплавление.

Таблица 6

Зависимость минимальной энергии воспламенения _от концентрации аэрозолей граммонита 79/21Б_

d=(0,4-0,5) *10'JM

Wmin 3 2,5 2,2 1.7 1,5 0,8 0,75 I 1,5 3,8

k 0,08 0,2 0,3 0,4 0,45 0,6 0,73 0,731 0.75

d=(0,25-0,4)* Ю'^м

Wmin 2,5 1,7 1,5 1 0,5 0,2 1 2 3

k 0,1 0,25 0,35 0,5 0,7 0,75 0,76 0,78 0,79

d=(0,05-0,06)* 10"J M

Wmin 1 0,8 0,6 0,55 0,3 0,2 1 1,5 1,8

k 0,1 0,2 0,35 0,4 0,6 j 0,73 0,76 0,77 0,79

Таблица 7

Зависимость минимальной энергии воспламенения аэровзвесей гранулитов от __дисперсности концентрации К=140г/м3_

AC-4

W VY mm 4,9 5,8 6,0 6,6 7,0 7,6

d 0,1 0,2 0,22 0,3 0,34 0,4

AC-4B

W vr Ш1П 4,5 5,0 5,5 6,0 7,0 7,8

d 0,1 0,18 0,26 0,3 0,4 0,5

AC-8

W mm 3,9 4,8 5,0 6,1 7,0 7,9

d 0,1 0,2 0,24 0,38 0,49 0,6

AC-8B

W TT min 3,0 3,8 4,3 5,1 7,0 8,0

d 0,1 0,2 0,3 0,4 0,65 0,8

На основании полученных значений \Ут|„(табл. 5, 6) были построены графики зависимостей \У(к) и \У(с1) для аэровзвесей гранулированных ВВ (рис. 1, 2). Приведенные зависимости создают достаточно полную картину пирофорно-сти аэровзвесей промышленных гранулированных взрывчатых веществ и позволяют дать конкретные рекомендации предприятиям горной промышленности по безопасному ведению процесса пневматического транспортирования гранулированных ВВ.

«Л,,:,, .. ДЖЮ '

3

2

1

О

Рисунок 1. График зависимостей минимальной энергии воспламенения аэрозолей граммонита от концентраций ВВ разной дисперсности а

/ 7/ / / / / / / /

/ / / /

А г / / >

:-4в / / /

/ /

0,2 0,4 0,6 0,8 с),м-КГ

Рисунок 2. График зависимостей минимальной энергии воспламенения аэровзвесей гранулитов концентрации К-140 г/м3 от диаметра их частиц й

Таким образом, экспериментально определено, что: минимальная энергия воспламенения взрывчатого вещества зависит от концентрации аэровзвеси по нелинейному закону, а от дисперсности - прямо пропорционально.

Смачивание - это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твердого тела. Степень смачивания характеризуется углом смачивания (краевой угол смачивания). Он определяется природой поверхности и составом водного раствора. Вода без добавок не смачивает гидрофобных материалов, таких как тротил и алюминий (краевой угол смачивания - 170°). Средством, улучшающим увлажнение, являются ПАВ, которые, ад-сорбируясь на границе раздела фаз, изменяют поверхностное натяжение и, как следствие, адгезию и смачивание.

При введении в водные растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ) они концентрируются на границе раздела "вода - тротил", при этом природа поверхностного слоя воды становится гидрофобной, поскольку молекулы ПАВ выстраиваются на поверхности частоколом, образуя плотный мономолекулярный слой, в котором молекулы ориентированы гидрофобными конусами к твердой поверхности. Работая в диапазоне небольших концентраций и применяя ПАВ с большой адсорбционной активностью, можно резко уменьшить равно-

весный краевой угол смачивания (от 170 до 90° и ниже) и тем самым улучшить смачивание кристаллов тротила.

Движущая сила смачивания - капиллярное давление. Жидкость под действием атмосферного давления будет впитываться в поры твердого материала, причем усилие будет тем выше, чем меньше размер пор. Для гидрофобной поверхности в капилляре формируется мениск жидкости выпуклой стороной, направленной вглубь канала. Без добавок слой раствора будет находиться на поверхности тротила или алюминия, практически ее не смачивая. По мере увеличения концентрации ПАВ форма капли будет меняться, а угол смачивания постепенно будет снижаться. При краевом угле ниже 90° водный раствор постепенно начнет растекаться и одновременно впитываться, проникать в поры гидрофобной поверхности.

а) гидрофильная поверхность б) гидрофобная поверхность

\

~ — \ { \ I, \........-_^ "

'V ,/ /

f ?

Искусственное увлажнение гранулированных ВВ проводилось с несколькими типами взрывчатых вещестз. Анализ исследований показывает, что смачивание жесткой водой не дает желаемого результата, так как содержащиеся в ней соли кальция, магния и железа вступают в химическую реакцию с компонентами ПАВ, образуя нерастворимые соединения, которые при увлажнении осаждаются в капиллярах и существенно препятствуют процессу. Смачивание проводилось мягкой водой, так как соли жесткой воды вступают в химическую реакцию с компонентами ПАВ и образуют нерастворимые соединения, которые при увлажнении осаждаются в капиллярах и существенно препятствуют процессу. Исследовалась зависимость минимальной энергии воспламенения от относительной влажности при определенной их дисперсности и концентрации. При пневматическом транспортировании влажные ВВ электризуются в гораздо меньшей степени, чем сухие, и, таким образом, энергия электростатического поля наэлектризованного потока ВВ уменьшается в 5-10 раз. В табл. 8 приведены основные результаты экспериментального исследования минимальных энергий воспламенения гранулированных ВВ.

Таблица 8

Минимальные энергии воспламенения гранулированных ВВ дисперсностью <1 = (0,16-0,25)Т0"3м

Тип ВВ Гранулиты Грам-монит Граммо-нал А-8 Игданит

АС-4 АС-4В АС-8 AC-SB

W ■ ** mm* Дж-•10-3 Сухие ВВ 3,25 3,06 2,98 2,92 1.06 1,33 Оплавление

Влажные ВВ (2-4%) 29,6 28,5 28,0 28,2 12,4 15,5 -

Результаты проведенных экспериментов приведены на рис. 3-5.

и/.™п>Дж-Ю"3 К=300кг/м3

Рисунок 3. Графики функций \У,„;„ -/(X) для АС—8В: ^пап - минимальная энергия воспламенения аэровзвеси, К- концентрация аэровзвеси ВВ, й- дисперсность аэровзвеси, х - влажность ВВ

\Vrniг, , Дж-10""

27 24

15 12 9 б 3 О

К=ЗООкг/м3

с1=0,2-м-10"3

/

/ К=140

/ ~~ с)=0(4

/ /

/

Х%

Рисунок 4. Зависимость минимальной энергии воспламенения азровзвеси ВВ от влажности ВВ типа гранулитАС- 4В

Рисунок 5. Изменение в зависимости от влажности % граммонала А-8: К-концентрация аэровзвеси В В, (¡-дисперсность аэровзвеси ВВ, \¥т;п-минимальная энергия воспламенения аэровзвеси ВВ

Анализ экспериментальных данных по изменению минимальной энергии воспламенения, НКП и ВКП аэровзвесей гранулированных ВВ в зависимости от их влажности позволяет заключить, что снижение чувствительности к искровому разряду и воспламенению аэровзвеси из компонентов взрывчатого вещества осуществляется путем смачивания до 2% водой для гидрофильных составов и до 4% в смеси с ПАВ для гидрофобных компонентов взрывчатых веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для горнодобывающей отрасли задачи повышения безопасности пневмозаряжания взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами при ведении взрывных работ на базе установленных зависимостей параметров воспламенения от гранулометрических размеров взрывчатого вещества, влажности и концентраций ВВ разной дисперсности, позволяющей повысить безопасность ведения горных работ.

Основные научные и практические результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. Для определения максимального значения электрического заряда в пневмопроводе произведено физико-математическое моделирование процесса разогрева и воспламенения аэровзвеси ВВ при искровом разряде в пневмомаги-страли; теоретически установлены температуры воспламенения аэровзвесей гранулированных взрывчатых веществ: граммонит - 91 ОК, А1- 923К, А-8 -970К, АС-ДТ - 1160К; аналитически доказано, что конвективный теплообмен является определяющим фактором теплопередачи от искрового источника энергии потоку гранулированного ВВ.

2. Определены максимальные зналения параметров электростатического поля, сопровождающего процесс пневмотранспортирования, превышение которых ведет к воспламенению взрывчатых веществ: АС-4 - 13,15Т0"7Кл, игданит - 17,7-10"7Кл, граммонал -22,8Т0"7Кл, граммонит - 43,17-Ю"7Кл.

3. Рекомендована технология повышения безаварийности пневмотранспортирования путем автоматического отключения процесса заряжания при накоплении критического, ведущего к воспламенению, значения электрического заряда в зарядном шланге.

4. Разработана новая методика контроля электрического заряда в пневмо-магистралн, связывающая параметры электростатического поля и термодинамические величины, позволяющая:

- дать оценку влияния механизмов процесса электризации аэровзвеси гранулированных ВВ в пневмопроводе, определить аналитическую связь максимальной энергии электрического поля и минимальной температуры воспламенения взрывчатых веществ;

- установить зависимость параметров воспламенения от гранулометрических размеров взрывчатого вещества;

- определить производительность и эффективность пневматического способа транспортирования и заряжания при увлажнении гидрофильных и гидрофобных аэровзвесей взрывчатых веществ в пределах от 2 до 4 процентов с добавлением ПАВ в водный раствор.

5. Проведены экспериментальные исследования аэровзвесей взрывчатых веществ, в результате чего:

- экспериментально установлены значения минимальных энергий искрового воспламенения аэровзвесей взрывчатых веществ (мДж): АС-4 - 3,25, АС-4В -3,06, АС-8 -2,98, АС-8В - 2,92, граммокит- 8,06, граммонал - 1,33;

- практически оценено влияние твёрдой фазы, а именно её дисперсности и концентрации, на величину минимальной энергии воспламенения аэровзвеси;

- получены наиболее вероятные значения нижнего концентрационного предела (г/м3): АС-4 - 41,5, АС-4В - 138,5, АС-8 - 130, АС-8В - 134,5 и верхнего концентрационного предела воспламенения двухфазных систем (г/м3): АС-4 - 606, АС-4В - 572, АС-8 -475, AC-8B-5U.

6. Рекомендуется осуществлять пневмотранспортирование ВВ с максимально возможной плотностью потока для уменьшения вероятности возникновения опасной концентрации мелкодисперсной фракции аэровзвеси.

7. Установлено, что искусственное увлажнение до 2% водой для гидрофильных составов и до 4% в смеси с ПАВ для гидрофобных компонентов взрывчатых веществ снижает чувствительность к искровому разряду и воспламенению аэровзвеси и увеличивает минимальную энергию воспламенения в 510 раз.

8. Разработана методика оптимизации технологии пневмозаряжания взрывных полостей гранулированными ВВ с повышением уровня безопасности механизированного заряжания.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Шелехов П.Ю., Ачеева Э.А. Механизированное заряжание взрывных полостей гранулированными взрывчатыми веществами в горных условиях Северного Кавказа //'Устойчивое развитие горных территорий, 2011, - №3. - С. 9193.

2. Шелехов П.Ю., Ачеева Э.А., Баликоева М.С. Исследование взрывоопасных условий электризации при механизированном заряжании взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами //Горный информационно-аналитический бюллетень, 2012, - №4. - С. 342-345.

3. Шелехов П.Ю., Ачеева Э.А., Баликоева М.С. Аналитические основы безаварийной технологии пневмозаряжания взрывных полостей гранулированными взрывчатыми веществами //Горный информационно-аналитический бюллетень, 2012, - №5. - С. 275-279.

4. Шелехов П.Ю., Ачеева Э.А., Баликоева М.С. Исследование пирофорно-сти аэровзвесей при пневмозаряжании взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами //Горный информационно-аналитический бюллетень, 2012, -№8.-С. 117-121.

5. Ачеева Э.А., Шелехов П.Ю., Плиева М.Т. Зависимость параметров электростатического поля в зарядном шланге от скорости транспортирования при пневмозаряжании гранулированными ВВ //Уголь, 2013, - №8. - С. 100-101. Прочие издания:

6. Шелехов П.Ю., Ачеева Э.А., Плиева М.Т. Расчетные значения максимального электрического заряда в пневмопроводе по известным температурам воспламенения взрывчатых веществ //Вестник СКГМИ, 2013, - №3. - С. 31-33.

Подписано в печать 22.10.13. Формат бумаги 60x84 '/]6. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать на ризографе. Усл. п.л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 217. Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Изд-во «Тереж». Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ). 362021. Владикавказ, ул. Николаева, 44.

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

04201363786

АЧЕЕВА ЭЛИНА АСЛАМБЕКОВНА

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПНЕВМОЗАРЯЖАНИЯ ВЗРЫВНЫХ ПОЛОСТЕЙ РОССЫПНЫМИ ВЗРЫВЧАТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХ РАБОТ

Шифр и наименование специальности: 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (в горной промышленности)»

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, Шелехов Павел Юрьевич

Владикавказ 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Общая характеристика работы 4

Глава 1. Анализ образования электростатических зарядов

при пневмозаряжании взрывных полостей. 9

1.1. Анализ работ по исследованию электростатических явлений и вероятных областей электризации потока при пневмозаряжании шпуров и скважин непатронированными взрывчатыми веществами 9

1.2. Гипотеза о существовании в пневмомагистрали областей с суммарным электрическим зарядом разного знака и исследование опасности электростатических разрядов с

элементов пневмотранспортирующих систем 16

1.3. Энергетические характеристики потока транспортируемого взрывчатого вещества 21

1.4. Цель, задачи и методы исследования 24 Глава 2. Теоретические исследования процесса

воспламенения аэровзвесей 28

2.1. Механизм горения и детонация двухфазных систем 28

2.2. Нижний и верхний концентрационные пределы

взрываемости аэровзвесей 31

2.3. Минимальная энергия воспламенения аэровзвесей 38 Глава 3. Физическая и математическая модели процесса разогрева и воспламенения аэровзвесий взрывчатых

веществ 42

3.1 Теплопередача теплопроводностью 42

3.2 Теплопередача излучением 51

3.3 Теплопередача конвекцией 55

3.4 Математическое моделирование процесса разогрева 59

аэровзвеси взрывчатых веществ

Глава 4. Результаты экспериментального исследования

пирофорности аэровзвесей 70

4.1. Планирование эксперимента 70

4.2. Разработка способа и установки для исследования пирофорности аэровзвесей 73

4.3. Определение нижнего и верхнего концентрационных пределов воспламенения аэровзвесей гранулированных

взрывчатых веществ 85

4.4. Определение минимальной энергии воспламенения

аэровзвесей ВВ при искусственном смачивании 98

Заключение 104

Литература 107

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

В настоящее время на предприятиях горнодобывающей промышленности при ведении взрывных работ определилось новое самостоятельное направление-создание и внедрение оборудования, работающего на принципах пневматического транспорта.

Пневматический способ транспортирования и заряжания взрывных . полостей обеспечивает высокую экономическую эффективность за счёт увеличения производительности труда, повышения плотности заряжания шпуров и скважин и позволяет использовать дешёвые ВВ, отличающиеся малой чувствительностью к механическим воздействиям.

Однако пневматическому транспортированию и заряжанию россыпных ВВ при определённых условиях сопутствуют процессы электризации транспортируемого материала и различных элементов

пневмотранспортирующих систем. Отдельные наэлектризованные элементы этих систем (шланг с движущейся внутри аэровзвесью ВВ, зарядный аппарат, . соединительные муфты и т.д.), являясь сосредоточенными источниками зарядов статического электричества, могут привести к преждевременному срабатыванию инициирующих устройств, вызвать воспламенение пылевоздушных смесей ВВ или их компонентов. Параметры электростатических полей могут достигать значений, достаточных для возникновения искрового разряда с последующим воспламенением аэровзвеси ВВ и её детонации.

Поэтому исследование термодинамики двухфазных турболизированных аэровзвесей ВВ и разработка безопасных условий применения . механизированного заряжания взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами при ведении взрывных работ является актуальной.

Цель диссертационной работы - повышение уровня безопасности механизированного заряжания взрывных полостей россыпными взрывчатыми веществами при ведении взрывных работ на базе установленных зависимостей параметров воспламенения от гранулометрических размеров взрывчатого вещества, влажности и концентраций ВВ разной дисперсности.

Идея работы заключается в том, что для снижения интенсивности воспламенения аэрозвесей в пневмомагистрали используется искусственное смачивание гранулированных взрывчатых веществ от 2 до 4 процентов в зависимости от характеристики компонентов, входящих в их состав.

Методы исследований. В работе использовался комплексный метод исследований с применением системного анализа и математической статистики, методов, принятых в механике сыпучих сред, термодинамики, технологического экспериментирования в лабораторных и производственных условиях.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:

1. Конвективный способ является определяющим фактором передачи тепла от энергии искрового разряда потоку гранулированного ВВ, а термодинамическая температура воспламенения зависит прямо пропорционально от параметров электростатического поля, возникающего в зарядном шланге.

2. Минимальная энергия воспламенения зависит от гранулометрических размеров взрывчатого вещества, влажности и концентрации аэровзвесей разной дисперсности.

3. Снижение чувствительности к искровому разряду и воспламенению аэровзвеси из компонентов взрывчатого вещества осуществляется посредством искусственного увлажнения: 2% водой для гидрофильных составов и 4% с применением ПАВ с большой адсорбционной активностью для гидрофобных компонентов взрывчатых веществ, что повышает безопасность взрывных работ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- в создании математической модели процесса передачи тепла конвективным способом от энергии искрового электрического разряда гранулированным ВВ;

- в установлении общих зависимостей взаимосвязи физических параметров в ходе электризации потока аэровзвеси в зарядном шланге;

- в определении параметров воспламенения азровзвесей гранулированных взрывчатых веществ, в зависимости от значений нижнего и верхнего концентрационных пределов;

- в установлении зависимостей минимальной энергии воспламенения от концентрации и дисперсности гранулитов;

- в установлении пределов области рационального применения искусственного увлажнения аэровзвесей в процессе пневмотранспортирования в зависимости от компонентов, входящих в их состав.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением методов, принятых в механике законов сыпучих сред, термодинамики, математической теории поля, системного анализа и математической статистики, технологического экспериментирования в производственных и лабораторных условиях, совпадением результатов экспериментальных данных и теоретического анализа работы камерных зарядчиков.

Научное значение работы заключается:

- в обосновании характера распределения температурного поля в сечении транспортирующего трубопровода; в установлении величин нижнего концентрационного предела и верхнего концентрационного предела воспламенения двухфазных систем, обеспечивающих решение задачи

безопасного применения пневматического заряжания взрывных полостей гранулированными взрывчатыми веществами.

Практическая зависимость научных исследований состоит в разработке методики расчета параметров и режимов работы пневмозарядчиков, обеспечивающих повышение уровня безопасности при проведении взрывных работ.

Личный вклад автора состоит: в постановке задач, их решении и анализе полученных результатов; в обосновании методологических основ пневмозаряжания взрывчатых веществ, в выявлении зависимостей, формирующих рассматриваемую проблему.

Реализация выводов и рекомендаций работы

Рекомендации по повышению безопасности пневматического заряжания и транспортирования россыпных взрывчатых веществ приняты для реализации на горных предприятиях Северного Кавказа (Садон, Уруп и Кавдоломит). Основные результаты диссертации используются при проведении лекций, лабораторных и практических работ.

Апробация работы

Содержание и отдельные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ) (г. Владикавказ, 2009-2013 гг.), на заседаниях кафедры спецкурсов горного дела и Ученого Совета СКГМИ (ГТУ) по мере завершения этапов исследований в 2009-2013 гг. на технических советах при главном инженере открытого акционерного общества «Кавдоломит», на техническом совете при главном инженере Садонского свинцово-цинкового комбината.

Публикация

Основные положения диссертации изложены в 6 опубликованных работах, включая 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит 31 рисунок, 14 таблиц, список литературы из 85 наименований.

Глава 1. Анализ образования электростатических зарядов при заряжании взрывных полостей.

1.1. Анализ работ по исследованию электростатических явлений и вероятных областей электризации потока при пневмозаряжании шпуров и скважин непатронированными взрывчатыми веществами

Возникновение зарядов статического электричества происходит повсюду как в природных условиях, не зависящих от деятельности человека, так и в результате техногенного воздействия на природу, так и в результате созидательной деятельности человека.

Процесс образования статического электричества, сопровождающий различные технологические процессы и оказывающий достаточно часто отрицательное воздействие на них, очень сложен и изучен недостаточно. Существует несколько различных по своей природе причин возникновения процессов электризации, протекающих одновременно. Это замедляет процесс познания механизма статической электризации.

Сам термин «электризация» охватывает все явления, ведущие к образованию и разделению положительных и отрицательных электрических зарядов. Процесс образования и разделения электрических зарядов может происходить как в результате механической деформации, имеющей место при столкновении, ударе или контакте двух твердых тел, поверхностей твердого тела и жидкости, так и при разрыве поверхностей твердых тел или жидкости газами или каким-либо другим агентом. К ним относятся такие процессы, как электролитические явления, контактная электризация, явления трибоэлектричества, электризация посредством освещения образца световым потоком, высокой частоты, электризация, имеющая место во время грозы и так далее [1-3, 7, 8].

Причиной возникновения любой электризации является нарушение равновесия зарядов. В итоге, существует три главных процесса возникновения электризации: удаление зарядов, добавление зарядов и разделение зарядов статического электричества.

В шахтах Рурского бассейна произошло несколько преждевременных взрывов ЭД, находящихся в заряженных шпурах, от электризации электродетонаторных проводов, возникшей при продувании забоев сжатым воздухом.

Перечень случаев взрывов зарядов ВВ от электростатических разрядов не является полным, но и этого достаточно для того, чтобы удостовериться в реальной способности и опасности электризации горного оборудования. Преждевременные взрывы зарядов ВВ могут возникать в случае инициирования ЭД и КД разрядом статического электричества. Источниками таких разрядов могут быть: наэлектризованная одежда взрывника, металлические элементы полимерных трубопроводов, магистральные взрывные провода, детонирующие шнуры, находящиеся в электростатическом поле наэлектризованного оборудования [1, 3]. Особо следует отметить возможность возникновения опасной ситуации при пневмозаряжании скважин гранулированными ВВ, так как пневмозаряжание, как правило, сопровождается (если не принять специальных мер) интенсивной электризацией различных тел и движущегося сыпучего материала, в цепь электростатического разряда могут попасть в качестве отдельных элементов ВВ и электродетонаторы.

Эксперименты, проводимые некоторыми исследователями показали, что энергия электростатических зарядов, накопленная в шланге, может быть достаточной для инициирования высокочувствительных ВВ. Теоретически, при применении огневого взрывания с обратным инициированием, что в настоящее время практически не применяется, искровой разряд на огнепроводный шнур может вызвать воспламенение его сердцевины. Кроме

того, пороховая нить шнура проводит электричество, которое может быть подведено к капсюлю-детонатору; электрический разряд в гильзе капсюля-детонатора может вызвать преждевременный взрыв заряда ВВ. При электрическом способе взрывания также существует опасность преждевременного срабатывания электродетонатора, так как может произойти электростатический разряд между гильзой электродетонатора (ЭД) и мостиком накаливания [13, 63-65].

Лабораторные исследования в Канаде показали, что при пневмозаряжании простейших ВВ накопление заряда в 1 мкКл при напряжении 25 кВ относительно Земли происходило за несколько минут. Накопленной за это время энергии было достаточно для срабатывания электродетонатора и капсюля-детонатора. Однако, специальные электродетонаторы с шунтом, выпускаемые для предотвращения статического электричества, не могут гарантировать от преждевременных взрывов, так как, во-первых, величина напряжения может быть слишком большой, во-вторых, электрический ток может пойти через мостик накаливания, а не через шунт, если один конец провода коснется породы, а другой - объекта, заряженного статическим электричеством. Некоторые исследователи полагают, что зарядный шланг не имеет большого значения в обеспечении безопасности пневмозаряжания. По их мнению, шланг с низким электрическим сопротивлением является безопасным, если энергия, накопленная на операторе незначительна.

Шланг с высоким электрическим сопротивлением является также безопасным, ибо в этом случае, заряд, накопленный на шланге, не может передаться капсюлю-детонатору и, кроме того, он изолирует капсюль-детонатор от оператора и зарядного устройства [2]. Это утверждение не совсем верно. Как показали исследования [18, 24, 30], проводимые с различными материалами пневмопроводов, электризация находится в прямой зависимости от электрических свойств шланга. С этой точки зрения транспортирующая

магистраль является важнейшим звеном в изучении механизма электростатических явлений, сопутствующих пневмозаряжанию.

Практика применения простейших ВВ с пневматическим заряжанием на некоторых зарубежных рудниках показывает, что в условиях высокой относительной влажности окружающего воздуха и достаточно высокой проводимости пород, несмотря на применение непроводящих шлангов и обратного способа инициирования при электрическом взрывании, преждевременного срабатывания зарядов ВВ в шпурах и скважинах не происходит [29].

При исследовании электризации игданита и аммиачной селитры установлено, что игданит и аммиачная селитра, несмотря на свои полупроводящие свойства, относительно хорошо электризуются в широком интервале собственной влажности при транспортировании их эжекторным зарядчиком.

В настоящее время все известные способы и средства, применяющиеся для борьбы с вредными проявлениями статического электричества в различных отраслях промышленности можно подразделить по классам на способы и средства, обеспечивающие стекание образовавшихся зарядов статического электричества на землю - заземление, нейтрализация электростатических зарядов и предупреждение электризации. Практически не изучен процесс электризации, происходящий непосредственно в пневмопроводе. Для изучения опасности, которую представляет электризация, транспортирующая магистраль является одним из важнейших звеньев в пневмозаряжающих системах. Именно в пневмопроводе происходят явления, ведущие к генерированию электрических зарядов, энергия которых может привести к срабатыванию электродетонатора или передаться по электропроводному шнуру к капсюлю-детонатору и, в конечном счете, взорвать ионизированные частицы ВВ в самом пневмопроводе.

Применение высокопроизводительных стационарных установок, позволяющих транспортировать гранулированные ВВ на большие расстояния в сочетании с малогабаритными переносными пневмозарядчиками, дает возможность полностью механизировать доставку и укладку ВВ во взрывные полости. В связи с этим, вопрос о безопасности со стороны статического электричества при пневмотранспортировании россыпных ВВ сохраняет свою актуальность и пр�