Räjähdysaineiden kuolleeksi puristuminen ja sen huomiointi louhinnassa

Teksti: Timo Halme Kuvat: Suvi Suovaara / Cuvaya

Louhintaräjähdysaineiden räjähtävyys perustuu niiden huokoiseen rakenteeseen. Huokosien sisältämä kaasu voi olla ilmaa tai jotain kemiallisesti tuotettua kaasua. Räjäytyksessä nallista tai räjäyttimestä tuleva iskuaalto puristaa huokosissa olevia kaasukuplia, jolloin niiden lämpötila nousee ja niiden välittömässä läheisyydessä oleva hapettimen ja polttoaineen seos reagoi räjähdysmäisesti ylläpitäen iskuaaltoa. Tätä ilmiötä hyödynnetään emulsioissa, ANFOissa ja dynamiiteissakin.

Kuolleeksi puristumisella tarkoitetaan sitä, että räjähdysaine puristuu ennen sytyttämistä niin suureen tiheyteen, ettei huokosissa olevat kaasukuplat saavuta riittävän suurta lämpötilaa, jotta räjähdysaineessa tapahtuisi räjähdystä ylläpitäviä reaktioita. Puristuksessa räjähdysaineen huokosiin sitoutuneen kaasun määrä ei muutu, mutta sen tilavuus pienenee, eli yksittäisten kaasukuplien koko pienenee. Iskuaallon vaikutuksesta tapahtuva kaasun kuumeneminen on riippuvainen kuplien tilavuuden muutoksesta. Eli jos kuplat ovat jo ennen iskuaaltoa pieniksi puristuneita, ei iskuaalto välttämättä saa aikaiseksi niissä riittävän korkean lämpötilan synnyttämiseen tarvittavaa tilavuuden muutosta.

Kuolleeksi puristuminen voi olla pysyvä tai ohimenevä tila. Pysyvästä tilasta esimerkkinä on syvät vesireiät. Veden hydrostaattinen paine on suoraan verrannollinen vesipatsaan syvyyteen. Koska sytytys tapahtuu reiän pohjalta ja veden ai

heuttama hydrostaattinen paine on maksimissaan porareiän pohjalla, vaikutus koko reikäpanoksen syttyvyyteen on kriittinen. Esim. Fordynillä ja kaasuttamalla herkistetyillä Kemix A -patruunoilla mitattu maksimikäyttösyvyys veden alla on 25m. Fordynissä ensisijaisesti herkistimenä toimii nitroglykoli, mutta syttymisherkkyyden parantajana massaan sekoittuneilla pienillä ilmakuplilla on huomattava merkitys. Tästä johtuen yli 25m syvien vesireikien panostuksessa tulee käyttää mikropalloilla herkistettyjä Kemix A -tuotteita, joiden testattu käyttösyvyys on 80m. Hydrostaattinen paine aiheutuu myös nestemäisten bulk-räjähdysaineiden vaikutuksesta, esim. Kemiiteillä. Tässä tapauksessa räjähdysaine puristaa itse itseään aiheuttaen maksimitiheyden porareiän pohjalle. Kun Kemiittipanostuksessa tuotteen ominaisuudet hallitaan, voidaan tätä ilmiötä hyödyntää ns. progressiivisessa panostuksessa, eli porareiän pohjalle saadaan eniten voimaa missä sitä tarvitaankin. Mutta tarkkana pitää olla, ettei tiheys porareiän pohjalla nouse liian korkeaksi, riskinä on syttymisherkkyyden menetys. Tämän hallintaa on Forcitilla valvottu ja todennettu mittaamalla räjähdysnopeuksia porarei’istä pohjasta pintaan saakka.

Ohimenevä kuolleeksi puristuminen tapahtuu tyypillisimmin räjähtävistä rei’istä tulevien iskuaaltojen tai kaasun

Kuolleeksi puristuminen voi olla pysyvä tai ohimenevä tila.

paineen vaikutuksesta. Iskuaallot etenevät kivessä useita tuhansia metrejä sekun- nissa ja niiden kesto on vain yksittäisiä millisekunteja. Iskuaaltojen vaiku- tus rytmittyy nallituksen mukaan, eli tämä tekijä pystytään huomi- oimaan mm. panostuksen apuna käytettävillä suunnitteluohjel- milla. Rakoja myöden virtaavien kaasujen vaikutus välittyy hitaammin, mutta vaikutus voi olla pidempi ja virtaava kaasu voi katkaista panok - sen niin että räjähdys katke- aa siihen. Kaasuttamalla herkis- tetyillä emulsioräjähdysai- neilla iskuaallosta tai kaasun paineesta aiheutuvasta kuol- leeksi puristumisesta palautu- minen toimivaksi tapahtuu käy- tännössä heti kun painevaikutus on ohi. Poikkeuksen muodostaa mikropalloilla herkistetty emulsio, jossa mikropallojen keston ylittävästä paineesta aiheutuvat rakenteen muutok- set voivat jäädä pysyviksi. Emulsioräjähdysaineen sytyttäminen rä- jähtävällä tulilangalla on yksi erikoistapaus ohi- menevästä kuolleeksi puristumisesta. Esimerkkinä

Kemix-putkipanosten sytyttäminen r-langalla, joka täy - tyy tehdä erittäin huolellisesti ohjeiden mukaan, jotta putki- panokset toimisivat tarkoitetulla tavalla.

Dynamiittituotteilla viereisten reikien iskuaalloista ai- heutuvana lisäriskinä on panoksen syttyminen, joka johtaa hallitsemattomaan räjähdykseen. Tämä ei varsinaisesti ole kuolleeksi puristumiseen liittyvä ongelma, mutta voi esiin- tyä samanlaisissa olosuhteissa kuin kuolleeksi puristuminen. Esim. samanlaisissa olosuhteissa paineisku voi emulsio-

räjähdysaineessa aiheuttaa syttymättömyyden ja dynamiittituotteella ennenaikaisen syttymisen. Molemmista aiheutuu vaaraa ja vahinkoa.

Viimeisimpien tutkimusten mm. [1] mukaan kuivissa olosuhteissa emulsioräjähdysaineella iskuaallosta aiheutuvaa kuolleeksi puristumista voi esiintyä, jos reikien välinen etäisyys on lyhyempi kuin 2,61 kertaa panoksen halkaisija. Jos reikä on märkä, kerroin nousee arvoon 3,80. Eli tämän tutkimuksen mukaan vesi nostaa reikien välistä etäisyyttä n. 50 %, jolla on riski kuolleeksi puristumiselle. Näissä kokeissa käytettyjen räjähdysainenäyt teiden halkaisija oli n. 32mm ja tulokset ovat suuntaa antavia ja perustuvat siihen, että kivi olisi mahdollisimman tasalaatuista. Olosuhteiden osalta on huomioitava, että kallion rakoilu on yleensä vaihtelevaa, eli paineiskut voivat välittyä eri etäisyyksiä kuin tässä esitetyn perusteella. Todennäköisesti rakoilusta ai heutuu suurempi kerroin. Porareikien välisen etäisyyden osalta ehkä merkittävimmän riskin muodostavat tunnelikatkojen avausreiät. Jos reiän halkaisija on 51mm ja panostettu täy teen, voi tässä esitettyjen tutkimustulosten perusteella kuolleeksi puristumista esiintyä, mikäli rekien välinen etäisyys on alle 20cm. Kiirunan kaivoksessa tehdyn tutkimuksen [2] mukaan 64mm reikähalkaisijalla tehdyissä tunnelin avauksissa alle 28cm reikien välisellä etäisyydellä emulsioräjähdysaineen räjähdys aiheutti emulsion syttymi sen viereisessä reiässä. Tuloksen yksiselitteisyyttä varmistettiin niin että mitatuissa rei’issä ei ollut nallia ja räjäytintä.

Paineen vaikutusta ja kuolleeksi puristumista voi esiintyä myös pintanallin käytössä ja jaetuilla panoksilla räjäytettäessä. Mikäli pintanalli on samaa numeroa kuin pohjanalli, voi pyroteknisten hidasteiden hajonta huomioiden käydä niin että pintaräjäytin syttyy ennen pohjalla olevaa räjäytintä. Jaetun panoksen tapauksessa hidasteiden valinta ja välitäytteen ominaisuudet vaikuttavat panoksiin kohdistuviin iskuaaltoihin ja kaasujen paineeseen. Nämä tapaukset ovat vaikeammin tutkittavia ja niistä löytyy vähemmän mitattua tietoa. Ne ansaitsevat omaa palstatilaa ja palataan mahdollisesti niihin tulevissa Ruutisten numeroissa.

Jos louhintaolosuhteissa tunnistetaan tällaisia riskitekijöitä, Forcitin tekninen neuvonta auttaa mielellään sopivien tuotteiden valinnassa ja tekijät huomioivassa suunnittelussa. y

KIRJALLISUUTTA AIHEESEEN LIITTYEN:

1 Doerfler, A. M.: The effects of water on symphatetic detonation and dead pressing of dymamite and emulsions, Master’s Thesis, Missouri Univer sity of Science And Technology, 2012.

2 Nie, S., Nordqvist, A., Öqvist, J., Tryckverkan på sprängämne i borrhål, SveDeFo, 1991.

PANOSTAJAPÄIVÄT 6.–7.2.2020 NURMIJÄRVI KILJAVA

Oy Finnrock Ab:n vuosittaiset panostajapäivät tullaan järjestämään ensimmäistä kertaa 6.-7.2.2020 ja tästä eteenpäin joka vuosi viikon 6 torstaina-perjantaina.

Opetuksesta vastaavat maan parhaat kouluttajat: • Tomi Kouvonen • Jouko Salonen • Jorma Leinonen • Tuomo Hänninen • Paula Noopila • Jussi Luoma • Lisäksi vierailevia luennoitsijoita

ON AIKA ALOITTAA UUSI PERINNE!

Torstaina pidetään Edistyneen louhinnan koulutuspäivä kehityshakuisille Ylipanostajille ja muille menestyksekästä työuraa tavoitteleville panostajille. Teemoina mm. tärinänhallinta ja louhintavahinkojen oikeudelliset seuraamukset. Torstai-iltana saunotaan! Perjantaina on ohjelmassa Panostajien kertauskurssi. Se on pakollinen kaikille pätevyyskirjaluokille viiden vuoden välein. Kertauskurssin voi suorittaa 2 vuotta ennen uuden pätevyyskirjan hakemista.

HUOM! Voit osallistua vain yhteen koulutuspäivään tai molempiin päiviin.

Kurssimaksu 175 €/päivä sisältäen aamupalan, lounaan ja iltapäiväkahvit. Iltaohjelma 35 € sisältäen saunaillan ruokailuineen.

Majoitus 80 €/yö 1hh huoneessa tai 2hh huoneessa 40 €/hlö/yö.

LISÄTIEDOT JA ILMOITTAUTUMISOHJEET OSOITTEESSA

FINNROCK.FI

Kurssin johtaja:

Jouko Salonen YP/RTV, DI

Louhintatekninen asiantuntija Koulutuspäällikkö