Учебное пособие: Использование взрывчатых веществ

Рисунок 5.3 - Диаграмма Р- i

В области низких давлений взрыва (Р <40 кПа) преобладает квазистатический режим нагружения объектов, и за основной критерий опасности их разрушения необходимо принимать избыточное давление ударной волны. В областях высоких давлений при i >0,6 кПаЧс, когда преобладает импульсный режим нагружения объектов, за основной критерий следует принимать импульс взрыва.

Для оценки разрушающей способности ударных волн и устойчивости объектов широко используют P- iдиаграммы в сочетании с кривыми зависимости параметров взрывных волн от тротилового эквивалентаd_т (энергетического потенциала Е ) и расстояния от энергоносителя до объекта R , нанесенными в виде сетки на диаграммы. Сетка кривых R- d_т , как показано на рисунке 5.4, позволяет определять различные комбинации энергии взрыва и расстояния от энергоносителя, соответствующие нагрузкам, при которых достигается заданный допустимый уровень повреждения зданий (конструкций). Кривая равной степени повреждения 1 на диаграмме P- i (см. рисунок 5.4) показывает, что к одинаковому разрушающему эффекту приводят энергоносители, эквивалентные 1/8, 1/7, 1/2, 1 и 2 кг ТНТ на расстояниях соответственно R =0,43; 0,85; 1,33; 2 и 3 м.

Такие диаграммы справедливы только для данной степени повреждения конструкции. В сложных объектах для каждого элемента конструкции, который имеет свой уровень устойчивости, на графике наносят несколько диаграмм P- i (рисунок 5.5) различных уровней повреждения (например, I и II). Это необходимо для того, чтобы учесть уровень всех возможных повреждений и предусмотреть меры, исключающие развитие аварий.

Рисунок 5.5 - Диаграмма Р- i для оценки устойчивости (уровней разрушений) сложных объектов с разнопрочными элементами (конструкциями)

Таким образом, безопасные расстояния по действию воздушной ударной волны от взрыва заряда ВВ на земной поверхности регламентируются Едиными правилами безопасности и могут быть вычислены по формулам (5.1), (5.2).

Радиус зоны безопасности по действию воздушной ударной волны на человека определяется как

, (5.5)

где m - масса заряда, кг.

При наличии блиндажа радиус r_min может быть уменьшен в 1,5 раза. Предельная величина заряда при ведении взрывных работ вблизи зданий и сооружений

, (5.6)

где r _ф - фактическое расстояние от места взрыва до охраняемого объекта, м.

При подземных массовых взрывах опасные расстояния по действию воздушной ударной волны могут быть определены в зависимости от величины давления в ней [38]:

, (5.7)

где m - масса заряда, кг;

h _у - коэффициент перехода энергии взрыва в воздушной ударной волне, значение h _у от 0,005 до 0,1;

R - длина выработки, м;

Ss - суммарная площадь сечения выработок, сообщающихся с выработкой, в которой размещен заряд, м² ;

b - коэффициент сопротивления выработки;

- приведенный диаметр выработки, м;

n - показатель действия взрыва.

Формула (5.7) справедлива для промышленных ВВ с удельной энергией взрыва около 4300 кДж/кг (аммонит 6ЖВ). Для других ВВ массу заряда следует умножить на отношение удельных энергий используемого ВВ и аммонита 6ЖВ. Если принять максимально допустимую для человека величину давления воздушной ударной волны равной 20 кПа, то из выражения (5.7) может быть также найдено минимальное безопасное расстояние по действию ее на человека.

Зоны, опасные для людей по разлету отдельных кусков взорванной породы, в зависимости от показателя взрыва n и линии наименьшего сопротивления (ЛНС) приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Зоны, опасные для людей по разлету породы, в зависимости от показателя взрыва n и ЛНС

Безопасные расстояния при передаче детонации между зарядами ВВ при взрывных работах рассчитываются по формуле, предложенной И.И. Таммом и М.Л. Радовским:

, (5.8)

где К - коэффициент, зависящий от типов ВВ активного и пассивного зарядов (для тротила К =1,5, для аммонита 6ЖВ К =0,65);

m - масса активного заряда, кг;

D_э - эффективный размер пассивного заряда, принимаемый равным его ширине при удвоенной высоте, м.

5.2 Токсичность взрывчатых веществ и продуктов взрыва

Важной мерой промышленной санитарии при эксплуатации ВВ является защита людей от токсичного действия ВВ и продуктов их взрыва. Контакт с ВВ и их компонентами, как и со многими другими химическими соединениями, при отсутствии защитных мер оказывает вредное воздействие на организм человека. При кратковременном их воздействии симптомы отравления могут проявляться в головокружении, головных болях, тошноте; при длительном воздействии малых концентраций развиваются хронические заболевания печени, легких и других органов. В большинстве случаев вредные вещества попадают в организм в виде пыли или паров через дыхательные пути, реже - через пищеварительный тракт или кожные покровы.

Характер воздействия вредных веществ на организм и общие требования безопасности регламентируются ГОСТ 12.0.003-84, который подразделяет вещества:

· на токсичные, вызывающие отравление всего организма или поражающие отдельные системы (ЦНС, кроветворения), вызывающие патологические изменения печени, почек;

· раздражающие, вызывающие раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, легких, кожных покровов;

· сенсибилизирующие, действующие как аллергены (формальдегиды, растворители, лаки на основе нитро- и нитрозосоединений);

· мутагенные, приводящие к нарушению генетического кода, изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные изотопы);

· канцерогенные, вызывающие злокачественные новообразования (циклические амины, ароматические углеводороды, хром, никель, асбест).

О сравнительной токсичности различных ВВ судят по величине предельно допустимой концентрации (ПДК) их паров или пыли в воздухе. Все вредные вещества по степени воздействия на организм человека в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 подразделяются на классы:

1 - чрезвычайно опасные, 2 - высокоопасные, 3 - умеренно опасные,

4 - малоопасные. Опасность устанавливается в зависимости от величины ПДК , средней смертельной дозы и зоны острого или хронического действия. Если в воздухе содержится вредное вещество, то его концентрация не должна превышать величины ПДК . При одновременном присутствии в воздушной среде нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, должно соблюдаться условие:

, (5.9)

где С ₁ , С ₂ , С ₃ , .. ,.С _n - фактические концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м³;

ПДК ₁ , ПДК ₂ , ПДК ₃ ,… , ПДК _n - предельно допустимые концентрации этих веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м³ .

Значения ПДК некоторых вредных ВВ и их составляющих приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Значения ПДК некоторых взрывчатых веществ

Опасность отравления пылью и парами ВВ возрастает при выполнении операций с неснаряженными и непатронированными ВВ и особенно при механизированных способах их растаривания, транспор-тирования и заряжания.

Кроме пыли и паров ВВ вредное действие на человека оказывают некоторые продукты взрыва - окислы азота, окись углерода, сернистые соединения и другие. Первоначально образующаяся бесцветная окись азота NO, соединяясь с кислородом воздуха, переходит в двуокись NO₂ , окрашенную в бурый цвет, которая легко адсорбируется разрыхленной горной массой, а в процессе погрузочных работ выделяется из нее. Она медленно действует на организм (скрытый период от 4 до

6 ч), вызывая отек легких.

Окись углерода (угарный газ) - бесцветный газ, несколько легче воздуха, плохо растворимый в воде. Легко адсорбируется разрыхленной породой. При непродолжительном вдыхании вызывает головные боли, тошноту, сонливость. При длительном вдыхании или выдыхании большой дозы наступает потеря сознания, удушье. Первая помощь при отравлении угарным газом - вынос пострадавшего на свежий воздух и искусственное дыхание.

Ядовитые газы в больших или меньших количествах образуются при взрыве всех промышленных ВВ. Как показано в работах Б.Д. Росси [41] и других исследователей, количество вредных веществ зависит от химического состава ВВ, его детонационной способности и других факторов, определяющих полноту химических реакций при взрывчатом превращении.

Определенное влияние могут оказывать химические, физико-механические и теплофизические свойства взрываемых горных пород. Состав продуктов взрыва в сильной степени зависит от кислородного баланса ВВ. Промышленные ВВ с положительным кислородным балансом образуют при взрыве окислы азота, причем их количество возрастает с увеличением избытка кислорода в составе ВВ. При отрицательном балансе образуется токсичная окись углерода и тем в большем количестве, чем меньше кислородный баланс ВВ.

Опытные данные по составу продуктов взрыва смесей с различным кислородным балансом, определенные в лабораторных и производственных условиях, приведены соответственно в таблицах 5.4 и

5.5 [7].

Таблица 5.4 - Состав продуктов взрыва смесей аммиачной селитры

с тротилом