چرا انتخاب ماده منفجره یک تصمیم استراتژیک است؟
در دنیای معدن کاری مدرن، مواد منفجره دیگر تنها ابزاری برای تخریب نیستند، بلکه به عنوان «انرژی شیمیایی کنترل شده» شناخته می شوند. انتخاب اشتباه نوع ماده منفجره می تواند منجر به افزایش هزینه های حفاری، پرتاب سنگ غیرقابل کنترل، تولید گازهای سمی و خردایش نامطلوب شود. متخصصین دیناکو با تحلیل دقیق ژئومکانیک سنگ، از میان طیف وسیع مواد ناریه، بهینه ترین ترکیب را برای هر پروژه انتخاب می کنند.
۱. دسته بندی کلی مواد ناریه (Explosives Classification)
مواد ناریه بر اساس سرعت واکنش و حساسیت به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:
الف) مواد منفجره اولیه (Primary Explosives)
این مواد بسیار حساس هستند و با جرقه یا ضربه کوچک منفجر می شوند. از این مواد در مقادیر بسیار کم در داخل چاشنی ها برای شروع زنجیره انفجار استفاده می شود.
ب) مواد منفجره ثانویه (Secondary Explosives)
این مواد بدنه اصلی انفجار را تشکیل می دهند. آن ها نسبت به ضربه پایدار هستند و برای انفجار نیاز به یک شوک قوی (از طریق چاشنی یا بوستر) دارند. مواد مورد استفاده در پله های معدنی همگی از این نوع هستند.
۲. آنفو (ANFO)؛ اسب بارکش صنعت معدن
آنفو مخفف Ammonium Nitrate / Fuel Oil است و رایج ترین ماده منفجره در معادن روباز جهان به شمار می رود.
- ترکیبات: ۹۴٪ نیترات آمونیوم (به شکل پرک یا پودر) و ۶٪ گازوئیل.
- مزایا: قیمت بسیار ارزان، ایمنی بالا در حمل و نقل و سهولت در بارگذاری.
- نقاط ضعف: عدم مقاومت در برابر آب (در چال های آب دار به سرعت غیرفعال می شود) و چگالی پایین.
- کاربرد در دیناکو: استفاده وسیع در معادن خشک مس و روی جهت کاهش هزینه های استخراج.
۳. امولسیون های انفجاری (Emulsions)؛ تکنولوژی ضد آب
امولسیون ها نسل جدیدی از مواد ناریه هستند که از قطرات بسیار ریز محلول اکسیدکننده در فاز روغن تشکیل شده اند.
- ویژگی برجسته: مقاومت ۱۰۰ درصدی در برابر نفوذ آب.
- قدرت: سرعت انفجار ($VOD$) بسیار بالاتری نسبت به آنفو دارند (حدود ۵۰۰۰ تا ۶۰۰۰ متر بر ثانیه).
- کاربرد: در چال های مرطوب، سنگ های بسیار سخت و پروژه های زیرزمینی حساس.
- برندهای رایج: در ایران محصولاتی مانند امولایت در این دسته قرار می گیرند که دیناکو در پروژه های کوه بری و معادن مرطوب از آن ها بهره می برد.
۴. دینامیت؛ قدرت کلاسیک و نفوذ بالا
هرچند استفاده از دینامیت به دلیل هزینه بالا و خطرات نگهداری نسبت به گذشته کمتر شده، اما هنوز در موارد خاص جایگزین ندارد.
- کاربرد: به عنوان «خرج کمکی» (Primer) برای منفجر کردن آنفو در سنگ های بسیار سخت و یا در عملیات آتشکاری ثانویه برای خرد کردن قطعات بسیار بزرگ (Oversize).
۵. بوسترها و تقویت کننده ها (Boosters)
آنفو به تنهایی با چاشنی منفجر نمی شود. برای شروع واکنش در آنفو، نیاز به یک شوک قوی است که توسط بوستر (ترکیباتی مانند TNT و PETN) ایجاد می شود. بوسترها قلب تپنده هر چال انفجاری هستند و قدرت نهایی را تضمین می کنند.
۶. فتیله ناریه (Detonating Cord)
فتیله ناریه یک طناب باریک حاوی پودر PETN است که با سرعت خیره کننده (حدود ۷۰۰۰ متر بر ثانیه) منفجر می شود.
- کاربرد: برای انتقال فرمان انفجار از روی زمین به داخل چال ها یا متصل کردن چندین چال به یکدیگر. دیناکو در روش های پیش شکافی ($Pre-splitting$) از فتیله ناریه برای انفجار همزمان ردیف کنترلی استفاده می کند.
۷. سیستم های نوین چاشنی: الکترونیکی در مقابل غیرالکترونیکی
ایمنی و دقت آتشکاری به چاشنی بستگی دارد:
- چاشنی غیرالکتریکی (Nonel): از یک لوله پلاستیکی حاوی گرد حساس استفاده می کند. ایمن در برابر الکتریسیته ساکن و رعد و برق.
- چاشنی الکترونیکی (Electronic): دارای یک ریزتراشه برای برنامه ریزی زمان انفجار. این سیستم که در پروژه های فوق حساس دیناکو استفاده می شود، لرزش زمین را به حداقل ممکن می رساند.
۸. جدول مقایسه ای ویژگی های فنی مواد ناریه
| نوع ماده ناریه | سرعت انفجار (VOD) | مقاومت در برابر آب | چگالی (g/cm3) | قدرت نسبی (ANFO=100) |
| آنفو فله | ۲۵۰۰ – ۳۷۰۰ | صفر | ۰.۸ | ۱۰۰ |
| امولسیون | ۴۵۰۰ – ۶۰۰۰ | عالی | ۱.۱۵ – ۱.۲۵ | ۱۱۰ – ۱۲۰ |
| دینامیت | ۴۰۰۰ – ۷۰۰۰ | خوب | ۱.۳ – ۱.۴ | ۱۳۰ – ۱۴۰ |
| پنتولیت (بوستر) | ۷۰۰۰ – ۷۵۰۰ | عالی | ۱.۶ | ۱۶۰ |
۹. انتخاب ماده منفجره بر اساس ساختار سنگ (تخصص دیناکو)
در شرکت دیناکو، ما فرمول خاصی برای انتخاب داریم:
- سنگ های نرم (مانند مارن): استفاده از آنفو با چگالی پایین برای جلوگیری از له شدن بیش از حد سنگ.
- سنگ های متوسط (مانند آهک): استفاده از ترکیب آنفو و امولسیون (Heavy ANFO).
- سنگ های سخت (مانند گرانیت و بازالت): استفاده از امولسیون های با قدرت بالا و بوسترهای سنگین جهت اطمینان از خردایش (Fragmentation) مطلوب.
۱۰. نکات ایمنی در انبارداری و جابجایی
مواد ناریه تا زمانی ایمن هستند که طبق پروتکل ها مدیریت شوند:
- جدا سازی: چاشنی ها هرگز نباید در کنار مواد ناریه اصلی انبار شوند.
- تاریخ انقضا: مواد ناریه منقضی شده حساسیت خود را از دست داده یا به طرز خطرناکی ناپایدار می شوند.
- سیستم تهویه: انبارها (مجله ناریه) باید دارای سیستم تهویه طبیعی و برق گیر استاندارد باشند.
۱۱. محاسبات فنی: ضریب پودر (Powder Factor) و نسبت بارگذاری
یکی از مهم ترین شاخص های ارزیابی عملکرد مواد منفجره در شرکت دیناکو، محاسبه Powder Factor است. این عدد نشان می دهد که به ازای هر مترمکعب یا هر تن سنگ، چند کیلوگرم ماده منفجره مصرف شده است.
- فرمول محاسبه:
$$PF = \frac{W_{explosive}}{V_{rock}}$$
(که در آن $W$ وزن ماده منفجره به کیلوگرم و $V$ حجم سنگ خرد شده به مترمکعب است).
- اهمیت در انتخاب ماده: در سنگ های سخت، اگر از آنفو استفاده کنیم، ضریب پودر به شدت بالا می رود (مثلاً $0.8$ کیلوگرم بر مترمکعب)، اما با جایگزینی امولسیون، می توان این عدد را به $0.5$ کاهش داد که باعث صرفه جویی در حفاری می شود.
۱۲. تأثیر دمای محیط و شرایط جوی بر مواد ناریه
مواد منفجره ترکیبات شیمیایی حساسی هستند که تحت تأثیر اقلیم قرار می گیرند:
- یخ زدگی: مواد ناریه پایه نیتروگلیسیرین (دینامیت های قدیمی) در دمای پایین منجمد و بسیار خطرناک می شدند. امروزه امولسیون های مورد استفاده در دیناکو تا دمای ۲۰- درجه نیز پایداری خود را حفظ می کنند.
- دمای بالا: در معادن مناطق گرمسیری جنوب، انبارداری مواد ناریه چالش برانگیز است. نیترات آمونیوم در دمای بالای ۳۲ درجه تغییر فاز داده و ممکن است به هم بچسبد (کلوخه شود) که قدرت انفجار آن را کاهش می دهد.
- رطوبت: همان طور که ذکر شد، آنفو در برابر رطوبت هیچ مقاومتی ندارد. حتی رطوبت ناشی از نم زمین می تواند کارایی آن را تا ۳۰٪ کاهش دهد.
۱۳. راهنمای تصویری و گام به گام بارگذاری چال (Priming & Charging)
در عملیات اجرایی دیناکو، نحوه قرارگیری ماده منفجره در چال به دو روش اصلی انجام می شود:
- Bottom Priming (چاشنی در کف): بوستر و چاشنی در انتهای چال قرار می گیرند. این روش برای سنگ های سخت که در کف پله مقاومت زیادی دارند عالی است و پرتاب سنگ را کاهش می دهد.
- Top Priming (چاشنی در بالا): چاشنی نزدیک به سطح قرار می گیرد. این روش ریسک کمتری برای قطع شدن مدار در اثر جابجایی سنگ دارد اما لرزش هوایی بیشتری تولید می کند.
۱۴. مواد ناریه سبز و دوست دار محیط زیست (Eco-Friendly Explosives)
با افزایش استانداردهای زیست محیطی، دیناکو به سمت استفاده از موادی می رود که کمترین آلایندگی را داشته باشند:
- کاهش گازهای $NO_x$: با تنظیم دقیق نسبت سوخت (گازوئیل) به اکسیدکننده (نیترات)، از تولید گازهای نارنجی رنگ سمی پس از انفجار جلوگیری می شود.
- جایگزینی روغن های گیاهی: در برخی امولسیون های جدید، به جای مشتقات نفتی از روغن های بیولوژیک استفاده می شود که در صورت نشت در آب های زیرزمینی، آلودگی کمتری ایجاد می کنند.
۱۵. سیستم های نوین تزریق فله (Bulk Loading Systems)
در پروژه های بزرگ مقیاس، استفاده از مواد ناریه بسته بندی شده (کارتریج) زمان بر و گران است. دیناکو با بهره گیری از کامیون های آنفوپاش (Mixing Trucks)، مواد را به صورت مستقیم و در لحظه ورود به چال ترکیب می کند.
- مزیت: ماده تا قبل از ورود به چال عملاً غیرمنفجره است، که ایمنی حمل و نقل را به ۱۰۰٪ می رساند. همچنین سرعت بارگذاری تا ۵ برابر افزایش می یابد.
۱۶. واژه نامه تخصصی مواد ناریه برای کاربران
برای درک بهتر مقالات سایت، این لغات کلیدی را به یاد داشته باشید:
- VOD (Velocity of Detonation): سرعت حرکت موج انفجار در داخل ماده منفجره.
- Density (چگالی): وزن در واحد حجم؛ مواد چگال تر قدرت خردایش بیشتری در سنگ های سخت دارند.
- Sensitivity (حساسیت): میزان انرژی لازم برای شروع انفجار.
- Water Resistance: توانایی ماده برای حفظ خواص خود پس از غوطه وری در آب.
جمع بندی
تنوع مواد منفجره، جعبه ابزار مهندسین شرکت دیناکو است. ما معتقدیم برای هر نوع سنگ و هر شرایط جغرافیایی، یک “نسخه شیمیایی” بهینه وجود دارد. استفاده از مواد ناریه با تکنولوژی بالا، نه تنها ایمنی کارکنان ما را تضمین می کند، بلکه هزینه های نهایی استخراج و راهسازی را برای کارفرمایان به حداقل می رساند.
