Безпека процесів виробництва та використання на гірничих підприємствах емульсійних вибухових речовин марки "ера"

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І Науки УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

"НаціональнИЙ гірничИЙ УНІВЕРСИТЕТ"

Спеціальність 05.26.01 - Охорона праці

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

УДК 622.235+331.45

Автореферат

Безпека процесів виробництва та використання на гірничих підприємствах емульсійних вибухових речовин марки "ЕРА"

Шиман Леонід Миколайович

Дніпропетровськ - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у ДП "Науково-виробничому об'єднанні "Павлоградський хімічний завод" Національного космічного агентства України.

Науковий консультант - доктор технічних наук, професор

Соболєв Валерій Вікторович,

Державний вищий навчальний заклад

"Національний гірничий університет"

Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ),

професор кафедри будівництва і геомеханіки

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Гурін Аркадій Олександрович,

Криворізький технічний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри рудникової аерології та охорони праці;

доктор технічних наук, професор

Воробйов Віктор Данилович,

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Міністерства освіти і науки

України, професор кафедри інженерної екології;

доктор технічних наук, професор

Кашуба Олег Іванович,

Макіївський науково-дослідний інституту з безпеки робіт у гірничій промисловості Міністерства вугільної промисловості України, завідувач науково-дослідним інформаційно-аналітичним сектором з охорони праці в галузі

Захист дисертації відбудеться "01" лютого 2011 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.07 при Державному вищому навчальному закладі "Національний гірничий університет" Міністерства освіти і науки України за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. К.Маркса, 19

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного вищого навчального закладу "Національний гірничий університет" Міністерства освіти і науки України за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. К.Маркса, 19

Автореферат розісланий " 24 " грудня 2010 р.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Собівартість та якість кінцевої продукції гірничодобувних підприємств України значною мірою залежить від ефективності проведення буропідривних робіт. Використання нових енергоємних і екологічно безпечних вибухових речовин (ВР), раціональних схем і надійних засобів ініціювання вибуху, є передумовою безаварійного проведення вибухів, охорони праці і мінімальної негативної дії на навколишнє середовище, забезпечить оперативне управління підривними роботами та подальшими технологічними процесами гірничого виробництва. Збільшення об'ємів та ефективності вибухових робіт в цілому стає в сучасних умовах виробництва неможливим при використанні старих технологій, орієнтованих на вибухові речовини, що містять тротил.

Останніми роками в Україні обсяги споживання тротилу і ВР, що містять тротил, почали знижуватися. Їх витісняють більш безпечні, екологічно і економічно ефективніші прості водостійкі ВР і емульсійні ВР ("Україніт", "Емульхім", "Анемікс" та інші). Одним з недоліків цих ВР є відносно високий вміст води в їх складі, що зменшує питому енергію, працездатність і ефективність їх вживання, збільшує вихід негабариту; призводить до перепалу та здрібнення породи, особливо при використанні традиційних систем ініціювання зарядів ВР. Це не дозволяє повністю виключити використання в промисловості тротилу і таких ВР, що містять токсичні і шкідливі компоненти. Крім цього, із збільшенням глибини кар'єрів в більшості випадків збільшується міцність і обводненість порід, що, також, обумовлює необхідність використання більш ефективних ВР.

В той же час в рамках міжнародних зобов'язань України зі скорочення і ліквідації стратегічних озброєнь і державних програм з ліквідації міжконтинентальних балістичних ракет РС-22 заплановано утилізувати понад 5000 т твердого ракетного палива (ТРП). Однією з проблем утилізації ракет РС-22 є створення безпечних технологічних процесів, направлених не на знищення енергетичного потенціалу, закладеного в твердому паливі балістичних ракет, а на його ефективне використання після відповідної переробки при виробництві високоенергетичних емульсійних вибухових речовин (ЕВР). Актуальним є також отримання шляхом переробки ТРП речовин, виробництво яких в Україні відсутнє або є екологічно шкідливим і небезпечним, у тому числі для елементів неелектричної системи ініціювання зарядів ВР.

Таким чином, підвищення ефективності використання енергетичного потенціалу емульсійних ВР, виготовлення високоенергетичних компонентів для ВР та елементів неелектричної системи ініціювання зарядів ВР, підготовки і проведення вибухових робіт, зниження виходу дрібних фракцій гірської маси, шкідливих і токсичних газів вибуху, поліпшення екологічної ситуації в зоні кар'єрів, є надзвичайно важливими і актуальними задачами. В той же час збільшення енергетичного потенціалу ВР, використання високоенергетичних компонентів для ВР, у тому числі з продуктами утилізації ТРП, підвищує ризик виникнення аварій та аварійних ситуацій як при виготовленні, так і при використанні ВР. Тому вирішення проблеми переходу гірничих підприємств до використання високоенергетичних ЕВР, в тому числі з компонентами ТРП, в першу чергу, пов'язане зі створенням ефективної системи управління ризиками, яка включає два головні напрями - безпечне виробництво компонентів для високоенергетичних ЕВР і елементів неелектричної системи ініціювання зарядів ВР та безпечне використання розроблених ЕВР і системи ініціювання на гірничодобувних підприємствах. Рішенню цієї актуальної проблеми присвячена дисертаційна робота.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертація виконана згідно з цільовою Державною комплексною програмою "Створення і розвиток виробництв для народного господарства ефективних екологічно чистих ВР і засобів ініціювання з використанням ресурсів і виробничої бази України" в рамках вирішення Державних програм та галузевих державних планів Національного космічного агентства України (НКАУ). Підставою для виконання досліджень є "Програма утилізації твердого ракетного палива міжконтинентальних балістичних ракет РС-22", затверджена постановою Кабінету міністрів України від 29.10.03, № 1684; звіт ПХЗ за 2004 р.; Державний договір з НКАУ №17-01/04 від 11.11.04; Державний контракт з НКАУ № 20-01/05 від 28.02.05 р. на виконання дослідно-конструкторських і проектних робіт із створення виробничих потужностей для утилізації твердого ракетного палива за темою "Забезпечення виконання Державної програми утилізації твердих ракетних палив міжконтинентальних балістичних ракет РС-22"; звіти за 2005-2009 рр.: № Д.Р. 0105U002610, 0109U000050Т, 0110U000025T. Науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи виконувалися відповідно до "Плану дослідно-конструкторських робіт і створення виробничих потужностей для утилізації твердого ракетного палива", № 20-01/05-ПХЗ-02-2007, № Д.Р. 0107U000003Д.

Мета і завдання досліджень.

Метою дисертаційної роботи є наукове обґрунтовування, створення і впровадження ефективної системи управління ризиками, яка забезпечує безпечне виробництво та використання на гірничодобувних підприємствах високоенергетичних емульсійних ВР у тому числі з компонентами ТРП.

Для досягнення поставленої мети необхідно:

· виконати аналіз існуючих емульсійних ВР та систем ініціювання зарядів ВР з точки зору забезпечення безпеки їх виробництва та використання на гірничодобувних підприємствах;

· розробити структуру системи управління ризиками на основі проведення сертифікації промислових ВР на забезпечення технічної й екологічної безпеки при їх виробництві, транспортуванні, зберіганні і застосуванні;

· оцінити стійкість хімічних зв'язків між частинками різних фаз емульсійних вибухових речовин (твердої, рідкої, газової) під впливом різноманітних зовнішніх збурень;

· дослідити параметри фізичної і хімічної стабільності емульсій з високоенергетичними компонентами, що забезпечують безпечне зберігання, транспортування та застосування;

· розробити безпечну промислову технологію виробництва різних модифікацій високоенергетичних наливних і незапобіжних патронованих емульсійних ВР, які мають високу потужність та низьку чутливість до зовнішніх збурень, є безпечними у поводженні і дозволяють повністю механізувати всі операції з виготовлення і заряджання ВР у свердловини;

· розробити безпечну технологію виробництва елементів для водостійкої, підвищеної безпеки у поводженні неелектричної системи ініціювання зарядів ВР, призначеної для ініціювання проміжних детонаторів і патронів-бойовиків при проведенні вибухових робіт;

· створити мобільний автоматизований міні-завод з виробництва високоенергетичних емульсійних ВР, у тому числі з компонентами ТРП, з безпечним технологічним процесом у діапазоні температур навколишнього середовища від мінус 35 до плюс 60 С.

Об'єкт дослідження _ процеси виготовлення, транспортування й застосування емульсійних ВР з високоенергетичними компонентами та неелектричної системи ініціювання зарядів ВР.

Предмет дослідження _ фізичні, хімічні й вибухові властивості високоенергетичних компонентів ЕВР та фізико-хімічні процеси, що протікають між компонентами ВР і впливають на безпеку їх виготовлення та використання.

Методи дослідження. Для досягнення поставлених завдань в роботі використані аналіз і узагальнення існуючих літературних джерел та сучасних науково-технічних досягнень з питань виготовлення та використання високоефективних і безпечних ВР, систем ініціювання їх зарядів _ при виборі і обґрунтуванні напрямів досліджень; методи квантової механіки і механохімії - при досліджені стійкості ВР та їх чутливості до зовнішніх збурень; методи фізичного та хімічного аналізу - при обґрунтуванні безпечних режимів створення емульсій; фізичне моделювання та експериментальні дослідження в лабораторних умовах - при досліджені стабільності емульсій з високоенергетичними компонентами, розробці технології виробництва емульсійних ВР та неелектричної системи ініціювання зарядів ВР; експериментальні дослідження в умовах гірничодобувних підприємств - при попередніх та приймальних випробуваннях розроблених емульсійних ВР та розроблених технічних засобів для їх приготування.

Наукові положення, що виносяться на захист

1. Критеріальна оцінка рівня безпеки емульсійних ВР, яка включає показники, що характеризують стабільність і співвідношення компонентів у складі ВР, стабільність фізико-хімічної мікроструктури й суцільності зарядів ВР та відповідність умов підривання особливостям фізичних і хімічних властивостей ВР, забезпечує моніторинг вимог щодо збалансованості мікроструктури та збереження розрахункових вибухових характеристик під час регламентованого терміну зберігання і застосування емульсійних ВР.

2. Розрив хімічних зв'язків в молекулах енергонасичених речовин, що різко знижує їх стійкість до хімічних реакцій і призводить до процесу вибухового перетворення, виникає при зближенні молекул енергонасичених речовин з точковим зарядом до критичної відстані, значення якої збільшується зі зростанням величини заряду та температури системи.

3. Збудження детонації в зарядах високоенергетичних емульсійних ВР можливе внаслідок кавітації яка виникає в емульсії під впливом акустичного поля чи гідродинамічного удару в процесі приготування ВР, при цьому із зменшенням концентрації бульбашок вірогідність запалення ВР знижується, а за умов постійної їх концентрації вірогідність ініціювання детонації ВР є найвищою при розмірі бульбашок 510-7 - 610-7 м.

4. Хімічна активність, обумовлена наявністю дефектів кристалічної будови і деформованих зв'язків, виявляється в мимовільному розкладанні високоенергетичних компонентів ТРП, високій розчинності у воді і газах, утворенні нових фаз на поверхні, а зниження величини енергетичного бар'єру призводить до збільшення чутливості високоенергетичної речовини до зовнішньої дії електричного поля.

Наукові результати і їх новизна.

1. Розроблено новий методологічний підхід до оцінки ризиків, що виникають при виробництві та використанні високоенергетичних емульсійних ВР в основу якого покладено проведення сертифікації промислових ВР на забезпечення технічної й екологічної безпеки при їх виробництві, транспортуванні, зберіганні і застосуванні.

2. Досліджений вплив різноманітних зовнішніх діянь на стійкість хімічних зв'язків між частинками різних фаз емульсійних речовин (твердої, рідкої, газової). Вперше запропонована фізико-математична модель взаємодії точкового електричного заряду з хімічним зв'язком молекули, з використанням якої зроблена оцінка стійкості хімічних зв'язків встановлені закономірності впливу електричного поля на стійкість хімічних зв'язків між частинками різних фаз емульсійних речовин.

3. Встановлені та досліджені фізичні чинники, що ініціюють можливі умови вибухового перетворення ЕВР в процесі газогенерації, вперше вивчені концентрація, закон розподілу за розмірами і фізичні параметри в процесі стиснення сферичних газових включень та розраховані максимальні температури як функція середнього розміру газових включень.

4. Вперше проведені експериментальні і теоретичні дослідження вибухових характеристик, характеристик стабільності та безпеки нових емульсійних ВР з добавками енергонасичених компонентів ТРП. Встановлено, що у продуктах вибуху емульсійних ВР, які мають збалансовану рецептуру, токсичні речовини не утворюються в недопустимій кількості, якщо відношення маси добавок ТРП або його компонентів до маси окислювач+пальне не перевищує 0,1.

5. Встановлені закономірності впливу різноманітних чинників на стійкість розроблених емульсій. Вперше показано, що ступінь зміни фізико-хімічного стану мікроструктури емульсії в умовах нагрівання не вище 160С є незначною і характеризується такими параметрами, які не впливають на стабільність емульсії протягом технологічних процесів приготування, транспортування, зберігання і застосування, а зміна густини емульсій за перші три доби від моменту "дозрівання" емульсії не перевищує 15 %, що не призводить до руйнування структури емульсії і свідчить про стабілізацію її фізико-хімічних параметрів.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується: системним підходом до рішення експериментальних і виробничих проблем; використанням відомих методів фізико-хімічних досліджень і апробованих методик випробувань високоенергетичних матеріалів; атестованим устаткуванням і засобами контролю; застосуванням при рішенні завдань сучасних методів теоретичного аналізу, задовільною збіжністю теоретичних результатів з експериментальними даними, задовільним збігом лабораторних і натурних досліджень та результатів промислових випробувань.

Наукове значення роботи полягає в розробці наукових принципів створення безпечних процесів виробництва та використання нових високоенергетичних фізико-хімічних систем і комплексів із заданими службовими характеристиками та методів управління ними при експлуатації в умовах змінних зовнішніх параметрів.

Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що вони використані як теоретична і методична основа при розробці безпечної промислової технології виробництва різних модифікацій емульсійних ВР та мобільних технічних засобів для виробництва цих емульсійних ВР, у тому числі:

· розроблена система управління ризиками на основі промислової сертифікації емульсійних ВР, у тому числі з компонентами ТРП, що забезпечує технічну та екологічну безпеку при їх виготовленні, транспортуванні, зберіганні і застосуванні;

· розроблена низка методик стендових випробувань вибухових матеріалів (ВМ), високоенергетичних речовин і матеріалів на чутливість до різноманітних збурюючих факторів, що забезпечують моніторинг стану ВР та їх компонентів при зберіганні, транспортуванні і застосуванні в умовах гірничих підприємств;

· розроблено безпечну промислову технологію виробництва різних модифікацій нових наливних і незапобіжних патронованих високоенергетичних емульсійних ВР, здатних руйнувати породи будь-якої міцності і обводненості, що мають низьку чутливість до зовнішніх збурень і відносно безпечні при використанні, що дозволяє повністю механізувати операції з заряджання свердловин емульсіями і виготовлення ВР;

· розроблено директивний регламент за технологією виготовлення емульсій різних рецептур на повномасштабному об'єкті утилізації ТРП;

· створено економічно ефективну і максимально безпечну технологію виробництва елементів неелектричної системи ініціювання зарядів емульсійних ВР з використанням високоенергетичних продуктів, вилучених з ТРП;

· створено стаціонарний завод з безпечним технологічним процесом виробництва конверсійних високоенергетичних ЕВР продуктивністю до 60000 т/рік.

На базі зазначених розробок створений та впроваджений економічно ефективний мобільний комплекс, що виконує всі етапи, необхідні для проведення буропідривних робіт, здатний зменшити на 15% витрати емульсійних ВР і на 50% вихід дрібних фракцій гірської маси. Впроваджена система промислової сертифікації ВР, з використанням якої проведена сертифікація розроблених емульсійних ВР, у тому числі з високоенергетичними компонентами ТРП.

Реалізація висновків і рекомендацій роботи. Результати досліджень впроваджені на ДП "НВО "Павлоградський хімічний завод", де організовано безпечне промислове виробництво різних модифікацій нових наливних і незапобіжних патронованих ЕВР марки "ЕРА" та налагоджене промислове виробництво неелектричної системи ініціювання зарядів вибухових речовин "Прима-ЕРА".

Розроблені емульсійні ВР та система ініціювання зарядів вибухових речовин використовуються при проведенні буропідривних робіт на кар'єрах АР Крим: "Торезький кар'єр", "Крим", "Мало-Бузуківській кар'єр", Грушевський ДП "ШБУ-45", "Ульянівські вапняки", "Шархинській кар'єр", "Новопавловській гранітний кар'єр", "Кіровоградський кар'єр". Роботи здійснюються на Віровському та Сосновському кар'єрах Рівненської області; Малинському і Коростеньському кар'єрах Житомирської області; Рижевському і Знаменівському кар'єрах Кіровоградської області; Ольшанському і Болеславському кар'єрах Миколаївської області; у Дніпропетровській області на кар'єрах: Північний ГЗК, Інгулецький ГЗК, Суха балка, в шахті Східного ГЗК та ін.; в Запорізькій області на кар'єрах Тельмановському та Качинському, шахтах ЗАТ ЗЗРК, у вугільних шахтах ДП "Свердловантрацит" Луганської області та інших гірничодобувних підприємствах України.

Особистий внесок автора. Самостійно визначив і сформулював наукову проблему, ідею, мету і задачі досліджень, наукові положення, висновки і рекомендації; розробив і удосконалив методики досліджень і випробувань високоенергетичних матеріалів; вирішив низку нових теоретичних і інженерних задач; виконав, проаналізував і узагальнив результати теоретичних і експериментальних робіт. Здійснював наукове керівництво дослідженнями, використовував комплекс наукових результатів і нових технічних рішень для організації промислового виробництва високоенергетичних продуктів з ТРП, емульсій, ЕВР марки "ЕРА", неелектричної системи ініціювання "Прима-ЕРА" і окремих її елементів.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідалися на міжнародних науково-технічних конференціях: "Проблеми виробництва промислових ВР на сучасному етапі і утилізація боєприпасів" (м. Павлоград, 1997); "Комплексна утилізація звичайних видів боєприпасів" (ФГУП КНІІМ, м. Красноармійськ Московської обл., Росія 1998 і 2003); "Сучасний стан, проблеми, перспективи розвитку вибухової справи" (м. Павлоград, 2006); "Високоенергетична обробка матеріалів" (м. Дніпропетровськ, 2001, 2003, 2005, 2007 і 2009); "Утилізація 2005" і "Утилізація 2007" (ФГУП КНІІМ м. Красноармійськ Московської обл., Росія); "Сучасні технології ведення буропідривних робіт, їх економічна ефективність і технологічна безпека" (КГПУ, м. Коктебель, Україна, 2007, 2008 і 2009); "Стратегія якості в промисловості і освіті" (м. Варна, Болгарія, 2008 і 2010); "Высокоэнергетические материалы: демилитаризация, антитерроризм и гражданское применение" (м. Бійськ, Росія, 2008 і 2010); "Тиждень гірника-2010" (МГГУ, м. Москва, Росія); "Вибухова справа в Україні. Сучасний стан, проблеми, перспективи розвитку" (м. Павлоград, 2006, м. Кривий Ріг, 2007); "Харитоновські читання" (РФЯЦ ВНІІЕФ, м. Саров, Росія, 2009) та інших.

Публікації. Основні положення дисертації висвітлені у 58 наукових працях, з яких 34 (2 - без співавторів) це статті в наукових фахових виданнях, що входять до переліку ВАК України, одержано 4 патенти України; 20 статей (2 - без співавторів) опубліковано в науково-технічних збірниках, матеріалах наукових конференцій в Україні, Росії, Німеччині та Болгарії.

Структура і об'єм роботи. Дисертація складається зі вступу, семи розділів, висновку, списку використаних джерел з 286 найменувань на 29 сторінках та додатків на 27 сторінках. Містить 314 сторінок тексту, 101 рисунок и 98 таблиць. Загальний обсяг роботи складає 412 сторінок.

2. ОСНОВНІЙ ЗМІСТ РОБОТІ

У вступі обґрунтована актуальність досліджень, сформульовані мета і завдання досліджень, наведені основні наукові положення та результати, винесені на захист, а також відомості про практичне значення та впровадження результатів роботи.

У першому розділі виконаний аналіз літературних джерел та сучасних науково-технічних досягнень з питань виготовлення та використання високоефективних та безпечних ВР, систем ініціювання зарядів ВР.

Значний внесок у розвиток теоретичних і практичних знань в цій галузі внесли вчені і провідні фахівці наукових і проектних інститутів та промислових підприємств України, Росії та Казахстану: ІХФ РАН (Москва), ІПХФ РАН (Черноголовка), ЦНДІХМ (Москва), ІГТМ НАН України (Дніпропетровськ), Держ-НДІХП (Шостка), МакНДІ (Макіївка), НГУ і ДГХТУ (Дніпропетровськ), ДП НВО "ПХЗ" (Павлоград), "Хімічний завод "Південний" (Рубіжне), ФДУП "Алтай" і Інститут проблем хіміко-енергетичних технологій ПВ РАН (Бійськ), ФДУП "Союз" та ДержНДІ "Кристал" (Дзержинськ, Росія), Інститут фізики міцності і матеріалознавства ПВ РАН (Томськ) та багато інших.

Основні техніко-економічні задачі підприємств гірничо-металургійного комплексу України полягають в забезпеченні ефективності проведення буропідривних робіт, зниженні собівартості кінцевої продукції, в дотриманні умов безпечного виробництва ВР, безаварійного проведення вибухів, охорони праці і мінімальної негативної дії на навколишнє середовище. Використання нових енергоємних і екологічно безпечних ВР, раціональних схем і надійних засобів вибуху, забезпечать оперативне управління підривними роботами та подальшими технологічними процесами гірничого виробництва. Збільшення обсягів та ефективності вибухових робіт в цілому стає в сучасних умовах виробництва неможливим при використанні старих технологій, орієнтованих головним чином на вибухові речовини, що містять тротил. Останніми роками в Україні обсяги споживання тротилу і ВР, що містять тротил суттєво зменшилися.

Досвід проведення вибухових робіт свідчать про те, що сьогодні в Україні безпечними, найчистішими екологічно і економічно ефективними є прості водостійкі ВР і високоенергетичні емульсійні ВР, приготування яких здійснюється безпосередньо в умовах мобільного автоматизованого заводу і відноситься до безпечних технологічних процесів. ЕВР не містять початкових компонентів, що класифікуються як ВР, і набувають вибухових властивостей лише в кінцевій стадії приготування. Вони не чутливі до випадкового ініціювання від вогню або механічного впливу і безпечніші у виробництві, ніж інші промислові ВР, не містять у складі високотоксичних речовин.

У цілому, темпи зростання обсягів виробництва ЕВР в Україні ("Україніт", "Емульхім", "Анемікс" та інші) задовільні, проте поки не можуть повністю виключити використання в промисловості тротилу і таких ВР, що містять токсичні і шкідливі компоненти. Одним з недоліків ЕВР марки "Україніт", "Емульхім", "Анемікс" і "Емоніт" є відносно високий вміст води в їх складі: від 13-15% (для зарубіжних марок ЕВР) до 17-19% (для ЕВР українського виробництва). Очевидно, що питома енергія, працездатність і ефективність вживання цих ЕВР в цілому зростатимуть із зменшенням вмісту води.

У результаті проведення масових вибухів на кар'єрах України, Росії та інших країн з використанням відомих марок ЕВР встановлені наступні характерні недоліки: вихід негабариту близько 10-15% (при використанні відомих систем ініціювання зарядів ВР); перепал та здрібнення породи 30-35%. Окрім цього, із збільшенням глибини кар'єрів в більшості випадків збільшується міцність і обводненість порід, що ускладнює можливість їх використання.

Таким чином, для України надзвичайно актуальними задачами є розробка і впровадження безпечної технології буропідривних робіт, що включає рішення таких основних і взаємозв'язаних питань, як створення високопродуктивних, економічно обґрунтованих, ефективних і безпечних технологій виробництва нових ЕВР, що містять зокрема, високоенергетичні компоненти ТРП, і нової неелектричної системи ініціювання зарядів ВВ, зниження виходу дрібних фракцій висадженої породи, шкідливих і токсичних газів у продуктах вибуху, поліпшення умов праці та екологічної ситуації в зоні кар'єрів, підвищення ефективності вибуху і безпеки робіт в цілому.

Другий розділ присвячений розробці системи управління ризиками на основі промислової сертифікації емульсійних ВР та дослідженню процесів, що протікають в різних фаз емульсійних речовин під впливом зовнішніх збурень.

Актуальність проведення сертифікації ВР на безпеку обумовлена сучасними вимогами до забезпечення безпеки при виробництві, зберіганні і використанні промислових ВР та конверсійних високоенергетичних продуктів. В Україні відсутній комплексний підхід до такої сертифікації. Нині вона, по суті, зводиться до підтвердження окремих характеристик ВР, представлених в нормативній документації, яка ставить проблематичним оцінку істинного рівня безпеки ВР, що розробляються і використовуються.

Основна мета сертифікації вибухових матеріалів полягає в необхідності випуску якісної і безпечної при виготовленні, зберіганні, транспортуванні і використанні продукції, забезпеченні мінімального рівня ризику, пов'язаного з можливістю нанесення збитку здоров'ю людей, руйнуванні і втрати майна, забруднення навколишнього середовища. Сертифікація дозволяє створити умови для суб'єктів підприємницької діяльності в міжнародній, економічній і науково-технічній співпраці й торгівлі.

Запропонований алгоритм сертифікації промислових ВР передбачає їх тестування за ступенем небезпеки для різних умов застосування. При цьому оцінюються такі характеристики ВР як токсичність їх компонентів, токсичність продуктів детонації, детонаційна сприйнятливість і стійкість детонації, параметри безпеки при транспортуванні та використанні (чутливість до тертя, удару, електростатичним полям, термічна стійкість, фізична і хімічна стійкість та ін.), а також безпека процесів при ліквідації зарядів ВР у випадку відмови. Для проведення сертифікації ВР потрібна розробка відповідних методик і обґрунтування методів проведення досліджень.

Суттєва увага приділена сертифікації ВР з компонентами ТРП. Вибухові компоненти, вилучені з ТРП, неприпустимо використовувати як добавки у промислові ВР без попереднього їх тестування і атестації на фізико-хімічну стабільність і без відповідної промислової переробки. У роботі запропонований методологічний підхід до оцінки безпеки повторного використовування ТРП і його високоенергетичних компонентів. Така оцінка побудована на аналізі безпеки за низкою критеріїв, які характеризують властивості вибухових матеріалів (ВМ), вилучених з ТРТ і боєприпасів, можливості їх переробки в промислові ВР, транспортування і використання. Запропонований алгоритм оцінки безпеки використання конверсійних ВМ. У випадку, якщо підтверджується фізико-хімічна стабільність ВМ на термін не менше ніж 1 рік, вони йдуть на переробку для використання в промислових ВР. Якщо ж ВМ не мають необхідної стабільності, то вони знищуються спалюванням. Розроблений алгоритм оцінки небезпеки промислових ВР, що містить видалені з ТРП енергонасичені продукти. Алгоритм дозволяє класифікувати ВР за ступенем небезпеки з визначенням класу і підкласу небезпеки.

Надзвичайно важливою проблема стійкості речовини стає при дослідженні енергонасичених продуктів, здібних до хімічних перетворень у формі детонації або вибухового перетворення при тому або іншому фізичному впливі. Відомо, що прояв нестійкості структури ВР і початок розвитку реакцій вибухового перетворення обумовлений "розпушуванням" і розривом хімічних зв'язків в результаті фізико-механічного впливу. Такі зміни можуть бути викликані присутністю електричних зарядів, тертям, складною деформацією (тиск+деформації зсуву), нагріванням, розповсюдженням хвиль стиснення.

Особливий інтерес викликають теплові і механічні дії, вплив електричних зарядів. Для розробки методики оцінки стійкості хімічного зв'язку використаний метод квантово-механічної оцінки стійкості хімічних зв'язків, згідно якого передбачається, що на хімічний зв'язок між атомами а і b діє поле електричного заряду (третього центру), тобто деяке збурення W().

Розглянемо систему, що складається з трьох частинок із зарядами Z1, Z2, Z3 і відповідними масами M1, M2, M3, які взаємодіють за законом Кулона. Тут заряди Z1, Z2>0, а Z3<0. Гамільтоніан для електрона в полі двох кулонівських центрів при введенні координат Якобі запишеться таким чином:

(1)

де Z1 і Z2 - заряди атомів, Z2Z1; Z2Z1; M0=M1+M2+M3; M1 і M2 - маси ядер молекули; М3<< (М1; М2);

- відстані від іонів а і b до даної точки простору валентного електрона; R - між'ядерна відстань. Вважатимемо, що M3<<(M1; M2), тобто частинка з масою M3 і зарядом Z3 може бути електроном.

З використанням еліпсоїдної системи координат рівняння Шредінгера (у атомній системі одиниць = Z3 = M3 = 1) матиме вигляд:

де =(ra+rb)/R; 1; =(ra-rв)/R; -11;

ra і rb - відстані від ядер Z1 і Z2 до електрона; U(л,) - потенційна енергія електрона в полі зарядів Zа і Zb.

Для розрахунку коливального спектру хімічного зв'язку молекули використано рівняння Шредінгера, в якому енергія електронного терма апроксимується потенціалом Морса:

,

тут 2Ae-x - Ae-2x=V(x) - потенціал Морсу; R0 - рівноважна відстань; х = (R-R0) / R0; M = M1M2 / (M1+M2) - приведена маса; А - параметр, встановлюваний енергією дисоціації хімічного зв'язку; - визначається за умови перетину модельної і реальної потенційних кривих з віссю R.

Залежності E (Z; R) для молекули СО наведений на рис. 1. Розрахунок енергії коливального спектру здійснювався за формулою:

При зближенні молекули СО із зарядом (рис. 1,б) або у разі збільшення валентності іона (рис. 1,a) при фіксованій відстані молекули від заряду спостерігається поступове "розпушування" хімічного зв'язку, а на деякій відстані від заряду (або при певній величині заряду) здійснюється розрив зв'язку. Встановлено, що характер залежностей E (Z(); R) аналогічний для всіх досліджених зв'язків малих молекул (HCN, CCl, CN, N2, O2, H2, N2H2, NH3, NO2, C2H2 і т.д.).

При збільшенні заряду активуюча дія на хімічний зв'язок молекули посилюється, тобто за інших рівних умов молекула руйнується з більшою вірогідністю в порівнянні з тією, на яку впливає заряд меншої величини. Збільшення температури призводить до розриву зв'язків молекул на великих відстанях від іонів, які у декілька разів перевищують характерні міжатомні відстані в твердому тілі.

Однією з можливих причин збудження спалаху в процесі газогенерації ЕВР може бути кавітація, тобто причина теплової природи. З аналізу в'язкопластичного механізму утворення гарячих точок навколо газової бульбашки під час її стискання витікає, що розігрівання ВР в ударних хвилях тиском, який перевищує 109 Па для бульбашки розміром від 10-7 до 5·10-6 м досягає 1000 К і більше. При цьому ефективний об'єм гарячих точок достатній для запалювання речовини. Стрибкоподібне збільшення температури одиниці об'єму ЕВР можна оцінити з формули

Дt = kп (rc),

де kп - коефіцієнт пористості, kп = (1-р)(n-1)/2; - поверхневе натягнення на міжфазній межі, Дж/м2; n - показник політропи; с - теплоємність одиниці маси ЕВР, Дж/кгК; - густина ЕВР, кг/м3; r - початковий характерний радіус міхура, м.

Для отримання розподілу крапель окислювача за розмірами була проведена статистична обробка мікрофотографій емульсії. Форму крапель в розрахунках приймали сферичною. Використовуючи метод зворотних діаметрів, за наведеними даними обчислювали параметри об'ємної структури емульсії:

- кількість крапель в одиниці об'єму N = 2D-1cpn/ = 2248000 мм-3;

- середній діаметр крапель dср=(D-1cp)-1/2 = 13,345 мкм;

- середнє квадратичне відхилення dср уdср=[4Dcpdср / - (dср)2]1/2 = 5,72 мкм.

Середня величина поверхні контакту "окислювальна фаза - паливна фаза" складає ~200-220 м2/см3, де n - середня кількість крапель окислювача на одиниці площі фотографії; Dcp - середня величина діаметрів крапель на фотографії; D-1cp - середнє арифметичне значення величин, зворотних діаметрам крапель на фотографії.

f(dк) = [(2)1/2у*dк]exp[-(lndк - )2/ (2у*2)],

де f(dк) - густина розподілу величини dк; dк - діаметр краплі; і у* - параметри розподілу величини dк; =lndср-(уdср)1/2; у*=[ln(уdср/dср2 + 1)]1/2, змінювання температури розігрівання залежно від розміру газової бульбашки, має вигляд, рис. 3.

Починаючи з деяких розмірів, температура в результаті стискування бульбашки стає достатньою для ініціації хімічної реакції у формі детонації. З одного боку, зменшення радіусу бульбашки на порядок призводить до десятиразового збільшення температури, а з іншого - до зменшення розміру осередку високої температури в 102 разів і до зменшення його об'єму в 103. Таким чином, зменшення радіусу бульбашок призводить до утворення високотемпературних осередків, здатних ініціювати детонацію в заряді ВР. З урахуванням тривалості стискування і розмірів осередка температура нагріву знаходиться в діапазоні 1000-2500 К (для бульбашок розміром 0,1-0,4 мкм).

Вірогідність запалення ВР буде знижуватися не тільки із зменшенням концентрації, але і із зменшенням розміру бульбашок. В останньому випадку зменшення розміру, не дивлячись на збільшення температури при стискуванні, призводить відповідно до зменшення розміру високотемпературного осередку. Із зменшенням концентрації бульбашок середнього розміру вірогідність виникнення детонації через зменшення розміру осередку зменшується. Отже, за умови постійної їх концентрації існує вузький діапазон деяких розмірів бульбашок (510-7 - 610-7 м), в результаті стискування яких вірогідність ініціювання детонації ВР є найвищою. "Кавітаційний" механізм збудження детонації в зарядах ЕВР може виникнути в емульсії внаслідок дії акустичного поля чи гідродинамічного удару в процесі приготування ВР, що необхідно враховувати при обґрунтуванні технології виготовлення ВР та розробці відповідних технічних засобів.

Утворення нових сполук у ПВ відбувається в умовах, параметри яких визначаються переважно кінетичними чинниками, обумовленими фізико- хімічними особливостями і функціональним станом новоутворених поверхонь, металогенічною спеціалізацією руйнованих порід. Якщо виникають умови для не детонаційних процесів, при яких знижуються тиск і температура, то в ПВ може різко збільшитися кількість отруйних газів і загроза шкідливої дії на навколишнє середовище. Питання безпеки і екологічної чистоти можуть бути обґрунтовані і прогнозовані, у разі врахування характеру протікання хімічних реакцій у формі детонації або недетонаційних квазістаціонарних вибухових процесів.

У третьому розділі обґрунтовані методи і методики проведення експериментальних досліджень фізико-технічних характеристик компонентів емульсій, емульсій і емульсійних ВР, що впливають на безпеку процесів.

При розробці рецептур і створенні нових експериментальних зразків емульсійних матриць і емульсійних вибухових речовин необхідно після кожної технологічної операції визначати хімічний склад одержаних продуктів, їх хімічну і фізичну стабільність, безпеку під час виготовлення і в поводженні з ними, встановлювати небезпечні чинники і оцінювати можливі нештатні ситуації і вірогідність виникнення вибуху. Будь-які дії і контакти, обумовлені необхідністю виготовлення ВМ, проведення випробувань, практичного вживання завжди потенційно небезпечні і повинні виконуватися відповідно до правил безпеки.

Здатність до вибухового перетворення різних видів високоенергетичних продуктів і матеріалів, які розробляються і досліджуються в даній роботі, визначається експериментально за допомогою відомих стандартних методик, що передбачають, зокрема, використання вітчизняних або зарубіжних приладів і апаратури. Вживання єдиних методик випробувань вибухових матеріалів на чутливість до зовнішніх дій (температури, тиску, електричних полів і т.п.) і визначення їх фізичних, хімічних і вибухових характеристик обумовлено необхідністю порівняння одержаних результатів, можливості їх контролю, розповсюдження і інтерпретації одержаних даних для аналогічних матеріалів, умов випробувань, проведення технологічних процесів і т.п.

Дослідження зміни стану стабільності, компонентно-хімічного складу і вибухових характеристик досліджуваних речовин в результаті зовнішніх фізико-механічних дій включають наступні основні види випробувань.

Аналіз сировини і матеріалів проводиться відповідно до розроблених методик і методів дослідження, які, зокрема, включають визначення масової частки суми перхлорату амонію і нітрату амонію в технологічних водах, температури кристалізації і в'язкості емульсії.

Для аналізу фізико-механічних, експлуатаційних і стендових випробувань ВМ класу I розроблені методики для вирішення наступних задач:

· визначення температури спалаху горючої фази, вміст аміачної і кальцієвої селітри в розчині окислювача, стабільності емульсій в процесі газогенерації, чутливості емульсій до механічних дій; чутливості ВР до електростатичного розряду;

· сприйнятливість емульсій і ВР до детонаційного імпульсу, до передачі детонації; чутливості ВР і ВМ до тертя, удару і фізичної стабільності до вібронавантажень, температурної стійкості, визначення переходу горіння в детонацію, теплоти вибуху і тротилового еквівалента, чутливості до дії вогню, водостійкості;

· визначення ініціюючої здатності капсуля-детонатора (КД), впливу вібронавантажень на працездатність неелектричних систем ініціювання.

Проведення випробувань і експериментальних досліджень фізико-хімічних властивостей емульсій, ЕВР і окремих компонентів, що входять в їх склад, вибухових матеріалів, засобів ініціації і т.п., проводяться головним чином з використанням відомих методик, які знайшли широке вживання при дослідженні властивостей різних типів ВР. Проте при розробці, виготовленні, випробуванні і використанні нових видів продукції виникає необхідність в дослідженні характеристик ВР, які вимагають розробки додаткових методів, устаткування і методик, або удосконалення існуючих. Так, для дослідження характеристик сировини і матеріалів, зокрема, компонентів, що виділилися в процесі гідромеханічного вимивання ТРП, потрібно визначення вмісту нітрату амонію і перхлорату амонію (ПХА) в технологічних водах, визначення вмісту ПХА і октогену в полімерній матриці при глибокій переробці; визначення вмісту гексогену, октогену і ПХА в емульсійних ВР. Для визначення вмісту цих речовин запропоновані ваговий метод, неводне титруванням і ацидеметричне зворотне титрування.

У четвертому розділі досліджуються параметри безпеки виготовлення і фізико-хімічні властивості емульсій - базової структурної одиниці ЕВР. Введенням різних хімічних речовин як добавок або зміною співвідношення компонентів, що входять в емульсію, можна одержати такі характеристики, які відповідатимуть тим або іншим умовам використання, технологічним параметрам, вимогам стабільності і безпеки. Ефективність використання ЕВР в процесі виготовлення, транспортування, заряджання свердловин і у разі відмов при максимально можливому зниженні ризику виникнення аварійних ситуацій залежать від стабільності емульсій.

Дослідження в'язкості (рис. 4) проводилися для емульсій всіх розроблених рецептур. Встановлені закономірності і характер змінювання в'язкості не тільки від співвідношення компонентів, але і від їх марок, часу і швидкості перемішування, температури. Результати дослідження динамічної в'язкості емульсій від вмісту різних емульгаторів свідчать про те, що найбільшу в'язкість має емульгатор Lz2735К (18 Пас при 20С). Близьким до нього за значенням в'язкості (при Т=70 і 20С) є емульгатор Lz2729.

Мінімальні значення в'язкості при Т=70 (близько 7 Пас) і 20С (близько 12,4 Пас) відзначені для емульгатора Lz2824Н. Виходячи з одержаних даних, рекомендується при виготовленні емульсій для наливних і патронованих ЕВР встановлювати час перемішування 5 хвилин при швидкості перемішування відповідно 1000 і 2000 об/хв. Найбільше значення в'язкості (400 Пас) одержано при 8% концентрації паливної фази, що містить компоненти І-20А і Lz2729; І-40А і Lz2729 в співвідношенні 5/3. Якнайменше значення в'язкості (8,32 Пас) паливна фаза має при співвідношенні (7,5/0,5) компонентів І-5А і Lz2735. Високі значення в'язкості мають емульсії, що містять індустріальне масло І-40А, а також И-8А в різних співвідношеннях з емульгаторами марок Lz2735 і Lz2729 порівняно з емульсіями, І-5А, що містять, І-20А, які рекомендується використовувати при розробці промислових емульсій.

Диференціальний термічний аналіз проводився для всіх розроблених рецептур емульсій за допомогою високочутливого вимірювального приладу термогравіметричного аналізу і диференціальної скануючої калориметрії TGA/DCK 1 Mettler Toledo. З даних аналізу виходить, що емульсії є термоактивними речовинами в діапазоні температур від 50 до 300С. У деяких з них в процесі нагрівання відбувається декілька перетворень.

Значення зміни температур перших піків в досліджуваних емульсіях вказує на фізичні процеси, пов'язані з випаровуванням летючих компонентів, наприклад, дизельного палива, випаровування якого з ендотермічним ефектом відбувається при температурі від 78С. Ендотермічні процеси в діапазоні температур від 115 до 138С обумовлені випаровуванням води з емульсії. Причому, найбільшою фізичною стабільністю в цьому діапазоні температур відрізняються емульсії, що містять тверді нафтопродукти в паливній фазі і підвищений вміст емульгатора.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Залежність в'язкості паливної фази від відсоткового вмісту індустріального масла (ІМ) і емульгатора: 1-І-5А/Lz-2735; 2- І-20А/Lz-2735; 3 - І-5А/Lz-2729; 4 - І-20А/Lz-2729

У разі, коли в рецептурі ЕВР присутня технологічна вода, то перший пік указує на процес термічного розкладання початкового нітрату амонію. Другий пік указує на проходження процесу термічного розкладання аміачної селітри, який носить двостадійний характер. При 170-180С відбувається плавлення нітрату амонію, при 200-220С починається процес його розкладання. При температурі біля 240С відбувається ендотермічний процес розкладання рідкої конденсуючої фази, який супроводжується "кипінням" розплаву. Третій пік може вказувати на проходження процесу розкладання нітрату калію.

Найважливішими показниками безпеки є ступінь стійкості параметрів емульсій в процесі газогенерації. Для визначення параметрів стабільності емульсій в процесі газогенерації досліджувалися різні за складом варіанти емульсій. Результати дослідження зміни густини емульсій за варіантом 1 (окислювальна фаза типу 1 - 93% і паливна фаза типу 1 - 7% при вмісті 9% розчину оцтової кислоти - 0,27%) представлені на рис. 5. Газогенерація проводилася шляхом додавання 20% розчину нітриту натрію в емульсію. На рис. 6 наведений характер залежності зміни густини емульсій зразка 1, індустріальних масел і емульгаторів, що містять різні марки, від тривалості протікання реакцій газогенерації після додавання 0,8% розчину нітриту натрію.

Протягом перших 10 хв. густина швидко зменшується, відбувається "дозрівання" емульсії і перетворення її в ЕВР. При цьому для кожної рецептури емульсій встановлюються свої значення. Від моменту "дозрівання" емульсії за одну добу зміна величини густини не перевищує 5-8%; через три доби газифікована емульсія набуває значення густини від 870 до 1000 кг/м3 без руйнування структури емульсії, що вказує на високу її стійкість і фізичну стабільність.

Чутливість до удару досліджуваних емульсій для наливних і патронованих ЕВР не менше 50 Дж, до тертя - не менше 360 Н, до електростатичного розряду вище за 0,1 Дж. За цими показниками емульсії можуть бути допущені до транспортування, переміщення і бути використані як матриця при виробництві ЕВР. Небезпека може виникнути при збільшенні в'язкості емульсії особливо в процесі її перекачування, транспортуванні, заряджанні свердловин за допомогою змішувально-заряджальної машини (СЗМ), змінювання температури. Збільшення в'язкості призводить до збільшення тертя емульсії з поверхнею металевих деталей устаткування, можливе утворення пробок через кристалізацію емульсії.

Згідно чинної класифікації (ГОСТ 19433) за ступенем небезпеки при зберіганні і перевезенні емульсія відноситься до класу 5, підкласу 5.1, категорії 1, групі 3 (класифікаційний шифр 5113).

У п'ятому розділі наведені дослідження рецептур наливних і патронованих ЕВР I і II класу використання на денній поверхні і у вугільних шахтах, що є безпечні за вибухами газу й пилу. Однією з основних проблем в галузі створення ЕВР є досягнення якомога тоншого диспергування окислювальної фази в середовищі вуглеводневого пального і забезпечення стійкості емульсії на час, необхідний для підготовки вибуху, або на термін гарантійного зберігання патронованих виробів.

Дослідження рецептур ЕВР, що містять високоенергетичні добавки (алюміній, піроксиліновий і балістичний порох, ANFO) показали, що у всіх випадках із збільшенням вмісту добавок у складі ЕВР величина кисневого балансу (КБ) знижується. Найінтенсивніше зменшення КБ відбувається при добавках в рецептуру ЕВР алюмінію. Діапазон величин, в межах яких змінюється КБ, обмежений значеннями від +4,5 до -1,7 %.

На практиці дозволяється використовувати ВР з мінімальною кількістю токсичних речовин, що містяться в продуктах вибуху ЕВР. Для виключення утворення оксидів азоту і мінімізації вмісту окислу вуглецю у складі продуктів вибуху КБ повинен бути в межах від -0,2 до -2,0%, вміст енергетичних добавок - 6-10%, при цьому забезпечується і найбільша теплота вибуху: 4000-4300 кДж/кг. При вибуху ЕВР з добавками ТРП у складі ПВ відсутні водень, хлор і оксид вуглецю, проте при цьому виділяються NOx і NH3. Наявність хлористого водню в атмосфері і у висадженій гірській масі не знайдено. Виділення NOx, СО і вільного вуглецю при вибуху ЕВР з різним змістом ТРТ залежить від величини КБ.

Встановлено, що при збільшенні швидкості або часу перемішування густина ЕВР зменшується. Із збільшенням рН від 3 до 5 в'язкість зростає більше ніж удвічі (рис. 7). Залежність часу газогенерації від рН є неоднозначною. В нейтральному середовищі (рН=7) газогенерації практично немає. В діапазоні значень рН від 3 до 4 час протікання газогенерації зменшується, а при рН більше 4 _ різко зростає. При рН >6 час газогенерації практично не змінюється і не перевищує 180 хв. Для практики найбільш прийнятною є газогенерація при показнику рН=4 (рис. 8).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7. Змінювання в'язкості ЕВР від водневого показника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8. Залежність часу газогенерації від водневого показника

Час газогенерації ЕВР збільшується при збільшенні температури. В діапазоні 20-30°С газогенерація не відбувається. При температурі 40°С газовиділення триває 20 хв., а при 50°С - близько 60 хв. Із збільшенням концентрації і кількості газогенеруючого агента час газогенерації скорочується. Так встановлено, що при концентрації нітриту натрію 0,1-1,2% газогенерація не відбувається. Максимальний час відповідає 0,3% нітриту натрію, а при його вмісті 0,7% - час газогенерації складає 30 хв.

З метою визначення ступеня безпеки, тобто стабільності параметрів ЕВР, досліджені водостійкість в стоячій воді, стійкість до вібронавантажень, сумісність алюмінію з хімічними елементами емульсії, чутливість до удару, тертя, електростатичного розряду, термічну стійкість, теплоту вибуху, тротиловий еквівалент, об'єм ПВ, кислотний баланс, швидкість детонації та бризантність ЕВР.

Виконані дослідження різних модифікації ЕВР марки "ЕРА", залежно від призначення і особливостей рецептурного складу, відносяться до I та II класу застосування:

I клас - наливні ЕВР, вироблені зарядно-змішувальними машинами (ЗЗМ) і патроновані в оболонці (Ш?90), при цьому вони діляться на дві групи - без конверсійних ВМ; ЕВР з конверсійними ВР і ТРП ("ЕРА-А", "ЕРА-АL", "ЕРА"-50/50, "ЕРА"-30/70, "ЕРА-1" (з ТРП), "ЕРА-II" (з ТРП), "ЕРА-Р", "ЕРА-В");

II клас - наливні, вироблені ЗЗМ, і патроновані в оболонці (Ш?90); діляться на дві групи: ЕВР без конверсійних ВМ і ЕВР з конверсійними ВР і ТРП ("ЕРА-АЕ", "ЕРА-АLЕ", "ЕРА-АМЕ", "ЕРА-III" (з ТРП), "ЕРА-ВЕ").

Наливні ЕВР марки "ЕРА" I класу застосування заряджають в свердловини на денній поверхні з використанням ЗЗМ типу SMS чи UMS, розроблених ДП "НВО "Павлоградським хімічним заводом" разом з німецькою фірмою "Westspreng". Такі ВР можуть виготовлятися безпосередньо з вихідних компонентів або з використанням готових емульсій. Для виготовлення ВР з вихідних компонентів використовується ЗЗМ, типу SMS, яка оснащена диспергатором для отримання емульсійної матриці безпосередньо при виготовленні ЕВР у свердловині. При виготовленні ЕВР на стаціонарних пунктах з використанням емульсії застосовують машини типу UMS.