Способ определения количества газообразных продуктов взрыва Советский патент 1992 года по МПК F42D1/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности, к определению количества газообразных продуктов взрыва взрывчатых веществ (ВВ), необходимого для оценки их работоспособности и газовой вредности.

На открытых и подземных работах при расчетах систем вентиляции, времени проветривания после взрывных работ и т.п. экспериментальное определение параметров газообразных продуктов взрыва ВВ производят в строго фиксированном объеме, например, в специальной бомбе, в камерах из стали или бетона, в изолированной горной выработке. Заряд массой от 10 до 200 г устанавливают по центру внутренней полости стальной бомбы. Затем полность изолируют (герметизируют) крышкой. После подрыва заряда в бомбе устанавливается постоянное давление, берут пробы газообразных продуктов из внутренней полости бомбы, которые анализируют известными

способами и определяют концентрацию газов. Обьем газообразных продуктов, отнесенный к 1 кг ВВ определяют по формуле

Vx Vc

100

(л/кг),

где Сх - концентрация данного газа в продукте взрыва, замеренная при анализе пробы, %;

Vo - суммарный объем газов в нормальных условиях, л/кг;

Однако данный способ вследствие малого диаметра применяемого заряда мало- пригоден для оценки газовости низкочувствительных ВВ, которые имеют существенно больший критический диаметр и которые в настоящее время являются основными по объему применения, Кроме того, бомба - сложная и дорогостоящая конструкция.

VJ

V4 СО Ь О GJ

Наиболее близким является способ определения газообразных продуктов взрыва, в основном ядовитых, в изолированной полости (камере), представляющей часть подземной, глухой горной выработки. Изоляция камеры достигается путем отделения части горной выработки с помощью занавеса из газонепроницаемой ткани. В тупиковой части выработки пробуривают шпуры, в которые помещают заряд ВВ и подрывают, после взрыва занавес опускают, производят перемешивание газов в камере и отбирают пробы, которые анализируются известными способами.

Однако, применяемые заряды в шпуре имеют диаметр, не достаточный для обеспечения нормального режима и полноты детонации зарядов низкочувствительных ВВ, следовательно, результаты определения непригодны для заряда большого диаметра, характерных для скважин ной отбойки в подземных условиях.

Создание специальной выработки для определения газовости ВВ или выделение такой выработки из действующих связано с большими затратами средств.

Целью изобретения является повышение точности результатов за счет приближения условий испытаний к натурным.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе определения количества газообразных продуктов взрыва, включающем размещение в выработке заряда ВВ и его подрыв, определении концентрации и количества газообразных продуктов взрыва, в качестве выработки используют открытую буровую скважину, при этом количество газообразных продуктов взрыва Vx определяют из выражения

.,22,4 d Сх, , ч

Vx N0+2 (N2-Кв -02) (л/кг)

где 22,4 - объем моля газа, л;

d-содержание азота в грамм- атомах на 1кг ВВ. ,

Сх - концентрация х-компоненты газо- образных продуктов взрыва. %;

N0, N2, 02 - концентрация окислов азота, азота и кислорода, замеренная одновременно с искомой компонентной х, %;

Кв - коэффициент, характеризующий фоновые отношения концентрации азота к кислороду.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. В производственных условиях, например на карьере, бурится скважина, типичная для данных условий глубиной 10-15 м (в принципе, глубина не

ограничена), куда закладывается исследуемый заряд весом 10-50 кг (можно больше) из расчета, чтобы при взрыве сохранилось устье скважины и обеспечивалась нормальная

детонация заряда.

После подрыва заряда в буровой скважине газообразные продукты взрыва начинают вытеснять из скважины воздух в окружающую среду до выравнивания давления в скважине с атмосферным. Газообразные продукты взрыва,, оставшиеся в скважине, сохраняют свое первоначальное соотношение по составу, которое определяется анализом взятых после взрыва проб,

Сохранение первоначального соотношения состава газообразных продуктов предопределяет возможность использования баланса химических элементов исходного ВВ и продуктов взрыва и позволяет исключить

необходимость изоляции и замеров объема, в котором распространяются газообразные продукты взрыва.

После взрыва -через 5-15 мин производят забор газовых проб со дна скважины с

помощью резиновых трубок или других воз- духопроводящих соединений и при помощи насоса Шинца или другого движителя воздуха (например, воздуходувки).

Газовые пробы отвозятся в лабораторию и анализируются на хроматографе или другими известными способами с получением концентраций каждой компоненты газообразных продуктов взрыва. Затем производят расчет каждой компоненты газов по формуле

22,4 d С,

NO + 2(N2 -Кв -02)

(л / кг).

В знаменателе формулы - концентрация азота, замеренная в скважине, которая содержит как азот В В, так и азот воздуха, который частично поступает в скважину, если замер производился через некоторое

время после взрыва (30-90 мин).

Разделение азота ВВ и азота воздуха осуществляется через вычитание поступившего в скважину кислорода воздуха, умно- женного на экспериментальный

коэффициент К&.

Экспериментальный коэффициент Кв представляет собой отношение азота к кислороду в фоновой пробе воздуха, взятой в скважине перед взрывом и изменяется в

пределах 3,720-4,075. В некоторых случаях, в зависимости от условий, он может принимать значения в 1,5-2 раза больше или мень- ше, поэтому его определяют экспериментально. Замер фоновой пробы

состава атмосферы необходим также для внесения поправок в концентрацию газов при анализе.

Пример конкретного выполнения.

В скважину глубиной 7 м и диаметром 214 мм закладывают заряд гранулита АС-4 весом 12 кг. Заряд подрывают детонирующим шнуром ДШЭ-12 с промежуточным детонатором из шашки Т-400. Через 10 мин после взрыва с помощью насоса Шинца и воздухопроводящей резиновой трубки берут пробу ооздуха на анализ. При проведении экспериментальных работ концентрация газов в скважине оказалась СО 2,3%, С02 7.5%, N0 0,0125%, Н2 2,52%, СН4 0.82%, N2 78,0%, 02 8,7%.

Предварительно взятая в скважине фоновая проба показала, что коэффициент Кв. характеризирующий отношение азота к кисY7 Я

лороду равен | 3,722.

Содер -сание азота в грамм- атомах на 1 кг гранул т АС-4, исходя из его химического состава равен 22,95 (см. табл. 1).

В рьз/льтате расчетов оказалось:

Vco -12,96 л/кг; VcOe-42,25 л/кг;

VNO - 0,07 л/кг :VHj,- 14.19 л/кг;

VcHb-4,62 л/кгРезультаты испытаний в сопоставлении с данными, полученными с аналогичными взрывчатыми веществами во взрывной камере при взрыве зарядов в стальной трубе, то есть при условии отсутствия захвата газов породами, представлены в табл. 2. Как

видно из таблицы, количество газообразных продуктов взрыва для испытанных типов ВВ, определенное по известному и заявляемому способу, имеет достаточную сходимость.

Формула изобретения Способ определения количества газообразных продуктов взрыва, включающий размещение в выработке заряда взрывчатого вещества и его подрыв, определение концентрации и количества газообразных продуктов взрыва, отличающийся тем; что, с целью повышения точности результатов за счет приближения условий испытаний к натурн-ым, в качестве выработки используют открытую буровую скважину, п in этом количество газообразных продуктов взрыва Vx определяют из выражения

Vx

22.4 d Сх

N0 + 2 ( N2 - Кв 02 )

где 22,4 - обьем 1 моль газа, л;

d - содержание азота, грамм-атом на 1 кг взрывчатого вещества;

Сх - концентрация х-компоненты газообразных продуктов взрыва, %:

N0, N2, 02 - концентрация окислов азота, азота и кислорода, замеренная одновременно к искомой компонентой х, %;

Кв - коэффициент, характеризующий фоновое отношение концентрации азота к кислороду.

Изобретение относится к методам определения количества газообразных продуктов взрыва промышленных ВВ, необходимых для оценки их работоспособности и газовой вредности. Цель изобретения - повышение точности результатов за счет приближения условий испытаний к натурным, В открытую буровую скважину закладывают исследуемый заряд взрывчатого вещества . После подрыва заряда произво- дят забор газовых проб со дна скважины, в которых затем измеряют концентрацию газообразных продуктов взрыва инструментальными методами, определяют фоновое отношение азота к кислороду и с помощью математического выражения определяют количество газообразных продуктов взрыва.

Пример вычисления содержания азота в гранулите АС-4

Таблица 1

Сравнительное данные по количеству газообразных продуктов взрыва в гранулотоле и гранулите АС-4

Таблица 2