PATLAYICILAR VE İSG

EXPLOSIVES AND OCCUPATIONAL SAFETY AND HEALTH

Dr. Hasan Aydın Bilgin

Doç./Assoc. Prof.

Maden Mühendisliği Bölümü, ODTÜ

Mining Engineering Department, MIDDLE EAST TECHNICAL UNIVERSITY

PATLAYICI ve PATLAMA

• Bir patlayıcı madde veya patlatılabilir karışım ısı, darbe, sürtünme veya şokla uyarıldığında çok büyük miktarlarda ısı ve gaz açığa çıkararak hızla bozunmaya uğrayan bir bileşik veya kimyasal bileşiklerin karışımıdır.

• Kendi kendini destekleyen (Kendi kendine yayılan veya devam ettiren), ve ısı açığa çıkaran bu kimyasal tepkimeye (reaksiyona) patlama adı verilir.

TEPKİME ÜRÜNLERİ

• Tepkime sonucu açığa çıkan ürünler; 4000 0C’ye yükselen sıcaklık altında sıkıştırılmış gazlar olup, 100.000 atmosfere [105 Pa (N/m2) veya 10.190 Kg/cm2] ulaşan basınçlar oluşturur.

• Patlayıcı Türleri ve Patlama Sonucu Açığa Çıkan Gaz Hacim Örnekleri

• ANFO 970 Lt/Kg,

• Kapsüle duyarsız Emülsiyon 990-1045 Lt/Kg,

• Jelatin Dinamit 895 Lt/Kg,

• Grizu Güvenli Dinamit 710 Lt/Kg gaz üretir

EXPLOSIVES AND DETONATION (EXPLOSION)

• An explosive, or blasting agent, is a compound or a mixture of compounds, which, when initiated by heat, impact, friction, or shock, is capable of undergoing a rapid decomposition, releasing tremendous amounts of heat and gas.

• The decomposition is a self-propagating, exothermic reaction called detonation (or an explosion).

REACTION PRODUCTS

• The stable end products are gases that are compressed, under elevated temperature as high as 4000 0C, to very high pressures up to 100.000 atm.

• Types of blasting agents and explosives, and gas volumes;

• 970 Lt/Kg for ANFO,

• 990-1045 Lt/Kg for non cap sensitive Emulsion,

• 895 Lt/Kg for Gelatin Dynamite,

• 710 Lt/Kg for Permissible Dynamite

PATLAMA / İNFİLAK KURAMI - 1

• Bütün ticari patlayıcı maddeler karbon, hidrojen, oksijen ve azot elementlerinden oluşan bileşiklerdir veya birkaç bileşiğin karışımıdır. En çok enerji, oksijen dengeli patlayıcı maddelerden çıkar.

• Oksijen dengeli bileşiklerden çıkan başlıca infilak ürünleri su(buhar, karbon dioksit, azot gazları olup zararsızdırlar.

• Gerçek patlatma koşullarında cüzi miktarlarda zararlı azot oksit (NO,NO2), karbon monoksit(CO), amonyak (NH4) gazları ve katı karbon oluşur.

PATLAMA / İNFİLAK KURAMI - 2

DETONATION THEORY - 1

• All commercial explosives are chemical compounds or mixtures of compounds made up of carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen as basic chemical elements. The maximum energy release upon detonation occurs when the explosive is formulated for oxygen balance.

• An oxygen-balanced compound or mixture is one in which there is no excess or deficiency in oxygen, such that the gaseous products formed are chiefly H2O(water vapor), CO2(carbon dioxide), and N2(nitrogen).

• In actual blasting practice, small amounts of noxious gases are released such as NO(nitric oxide), CO(carbon dioxide) and NH4 (ammonia), CH4

(methane) and solid carbon.

DETONATION THEORY - 2

PATLAYICILAR NİÇİN TEHLİKELİ MADDELERDİR-1

• Patlatma uygulamasında ya da gerçek arazi koşullarında; patlama ya da infilak her zaman ideal koşullarda gerçekleşmez ve küçük miktarlarda da olsa, daima NO (azotmonoksit, NO2 (azotdioksit), CO (karbonmonoksit), NH4 (amonyak), CH4 (metan) gibi zehirli gazlar ve katı karbon parçacıkları üretilir.

• Bu durum açık ocak patlatmaları için tehlike oluşturmasa da özellikle yeraltı ocak ve tünel patlatmaları için önemlidir.

•ANFO İÇİN TİPİK TEPKİME ÖRNEKLERİ

Oksijen Dengesinin Zararlı Gaz ve Enerji Verimi Üzerine Etkisi

WHY ARE THE EXPLOSIVES DANGEROUS GOODS - 1

• The reaction is not always ideal under field loading conditions and may produce small amounts of noxious (toxic) gases, such as NO (nitric oxide), NO2 (nitric dioxide),CO (carbon monoxide), NH4 (ammonia), CH4 (methane) and sometimes solid carbon, C.

• These products are important especially for underground mining and tunneling works from occupational safety and health point of view.

•EXAMPLES OF TYPICAL REACTIONS for ANFO

Effect of Oxygen Balance on Generation of Fumes and Energy Release

3NH4

NO3

CH2

7H2O CO

2 3N

2 0.93

kcal

g

94%AN 5.5%FO

92%AN 8.0%FO

2NH4

NO3

CH2

5H2O CO 2N

2 0.81

kcal

g

5NH4

NO3

CH2

11H2O CO

2 4N

2 2NO 0.60

kcal

g

96.6%AN 3.4%FO

PATLAYICILAR NİÇİN TEHLİKELİ MADDELERDİR-2

•Patlayıcı dediğimiz kimyasal bileşikler, bünyelerinde yakıt ve yakıcı barındırdıklarından; yüksek ısı, darbe, şok ve sürtünme sonucu istem dışı, kazaen, patlama riski taşırlar.

•Kısacası ateş ile barut her zaman, bir arada güvenli biçimde durmazlar.

WHY ARE THE EXPLOSIVES DANGEROUS GOODS - 2

• The compound already contains fuels and oxygen.

• Therefore there is high risk for unintentional initiation by heat, impact, shock or friction.

PATLAYICILAR NİÇİN TEHLİKELİ MADDELERDİR-3

• Kimyasal tepkime çok yüksek hızda gerçekleşir ve patlayıcı maddeler istem dışı bir uyarı aldıklarında, ateşleyici veya maden işçilerinin alanı boşaltmaları ve kaçıp canlarını kurtarmaları şansı yoktur.

• TİPİK BASAMAK PATLATMASI ÖRNEĞİNDE PATLAMA SÜRESİ

• Basamak yüksekliği 10 m, Delik derinliği 11 m, Delik Çapı 89 mm(3 ½),

• Alt delme 1 m, sıkılama boyu 3 m, ANFO uzunluğu (11m – 3m =) 8 m

• 89 mm çaplı delik ANFO doldurma yoğunluğu 5 Kg/m,

• 89 mm çaplı delikte ANFO’nun patlama hızı 3200 m/s, 11520 Km/sa

• Patlama süresi = 8 m / 3200 m/s = 1/400 saniye (2,5 milisaniye)

WHY ARE THE EXPLOSIVES DANGEROUS GOODS - 3

• The reaction is very rapid, and in case of an accidental detonation, the miner can’t find a chance to evacuate the blast site and save his/her life.

• DETONATION DURATION IN TYPICAL BENCH BLASTING

• Bench Height is 10m, blast-hole depth is 11 m, Blast-hole diameter 89 mm (3 ½ inches),

• Subdrill 1 m, Stemming height is 3 m, Charge length is 8 m,

• Loading Density of ANFO in 3 ½ in. diameter blast-hole is 5 Kg/m,

• Velocity of Detonation of ANFO in 3 ½ in. Diameter hole is 3200 m/s,

• Detonation duration = 8 m / 3200 m/s = 1/400 seconds (2,5 ms)

KÖTÜ UYGULAMA ya da KAZA ÖRNEKLERİ

• Kömür Açık Ocağı (Yüksek ISI) örneği,

• Çimento Fabrikası Hammadde Ocağı (Şimşek/Yıldırım),

• Krom Madeni (Darbe) örneği,

• Mermer Ocağı (Kaçak Patlayıcı madde),

• Kömür Yeraltı Madeni (Patlatma-Grizu Patlaması) örneği,

• Kömür Yeraltı Madeni (Yetkisiz, Eğitimsiz işçi ve Uygunsuz ateşleme düzeneği örneği)

CASE HISTORIES on BAD PRACTICE or ACCIDENTS

• Surface Coal Mine (Heat) Event (Loss of life-1 and injuries-4),

• Cement Factory Raw Material Quarry (Lightnin),(two injuries)

• Chromite Ore Mine (Impact – Rock Fall), Loss of Life, one, shotfirer)

• Marble Quarry (Use of Prohibited Explosive), (1 fatalitly, in two different cases, No injury no fatality in one case),

• Underground Coal Mine (Blasting Induced Methane Explosion, 17 fatalities),

• Kömür Yeraltı Madeni (Yetkisiz, Eğitimsiz işçi ve Uygunsuz ateşleme düzeneği örneği, one injury).