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.