patlayıcılar ve isg explosıves and occupatıonal safety and health

patlayıcılar ve isg explosıves and occupatıonal safety and health

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
94%AN  5.5%FO
3NH NO  CH  7H O  CO  3N  0.93
4
3
2
2
2
kcal
2
g
92%AN  8.0%FO
2NH NO  CH  5H O  CO  2N  0.81
4
3
2
2
2
kcal
g
96.6%AN  3.4%FO
5NH NO  CH  11H O  CO  4N  2NO  0.60
4
3
2
2
2
2
kcal
g
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).