физика. Гоувповоронежский государственный университет
 Скачать 2.2 Mb.
|
|
3.3. Промышленные (рабочие) ВВ, их классификация и маркировка Промышленные ВВ предназначаются для дробления, разрушения и перемещения горных пород. Из многокомпонентных смесевых ВВ применяются следующие основные группы ВВ: динамоны — смеси аммиачной селитры с жидкими и твердыми невзрывчаты- ми горючими добавками; аммониты — порошкообразные смеси аммиачной селитры с до- бавками тротила, гексогена, горючих веществ в разном процентном отношении; аммона- лы — смеси аммиачной селитры, тротила и алюминиевой пудры; граммониты (гранули- рованный аммонит) — смеси из гранулированного или чешуйчатого тротила и гранулиро- ванной аммиачной селитры; алюмотол — гранулированный сплав тротила и алюминиевой пудры, представляющий водосодержащее взрывчатое вещество (ВВВ) и обладающий по- вышенной плотностью, в состав которого входят тротил, аммиачная селитра, алюминие- вая пудра и насыщенный или пересыщенный раствор селитры; динамиты — многокомпо- нентные патронированные смеси на основе нитроглицерина и нитрогликоля с добавками нитроэфиров; детониты — патронированные смеси аммонала с добавками нитроэфиров; оксиликвиты — патроны из органических поглотителей с большой удельной поверхно- стью (торф, камыш и т. д.), пропитанные жидким кислородом; метательные ВВ (дымные пороха) применяются для отбойки штучного камня, когда надо отколоть блок от массива с минимальным дробящим эффектом. По агрегатному состоянию применяемые промышленные ВВ могут иметь следую- щие разновидности: порошкообразные, шнекованные, прессованные, литые, гранулиро- ванные (или чешуйчатые), водосодержащие (льющиеся и горячельющиеся). Компоненты гранулированных ВВ имеют гранулы размером 1—3 мм или чешуйки того же размера. Водосодержащие ВВ (льющиеся) за счет добавок воды с загустителем легко транспортируются по шлангам. Горячельющиеся водосодержащие ВВ твердеют при нормальной температуре. Для различных условий ведения работ применяются разные рабочие ВВ. Эти усло- вия определяются с одной стороны крепостью пород, с другой стороны содержанием вла- ги и с третьей – степенью опасности окружающей среды. Рабочие ВВ делятся на четыре класса по степени возрастания опасности: 1- для открытых работ, 2 - для подземных, кроме шахт опасных по газу и пыли, 3 - для угольных шахт опасных по газу и пыли, 4 – для выработок опасных по серной кислоте и парам бензина. Открытые работы Отличительная черта патрона ВВ – белая диагональная полоса. Применяются тро- тил и аммониты № 9 и 10, которые выделяют много газов при взрыве, но для открытых работ это не помеха, а также прессованный тротил, который обладает большей работо- 43 способностью и бризантностью по сравнению с аммонитами (соответственно 300 и 24 против 300 и 16). Подземные работы 1. Кроме шахт опасных по газу и пыли. Отличительный цвет полосы красный. ВВ подразделяются на категории в зависимости от крепости взрываемых пород и степени влажности забоя выработок. А – для пород средней крепости сухих и влажных забоев: аммониты 6 и 7, ди- нафталит. Б - водоустойчивые для пород средней крепости В – водоустойчивые для крепких: аммонит 1 и 2, аммоналы, динамит 62% 2. Предохранительные ВВ для угольных шахт, опасных по газу и пыли А. –по углю и породе, независимо. Отличительный цвет – желтый. Аммонит 8, по- бедит Б - только по породе, кроме угля – синий, аммонит АП-1, АП –2, победит ВП-2 3. Предохранительные ВВ для выработок опасных по серной кислоте и парам бензина. Отличительный цвет черты - зеленый А - для серных шахт. Аммонит серный №1 и 2 Б - от паров бензина . Аммонит нефтяной №1,2,3 Таким образом, нетрудно заметить, что для маркировки ВВ, предназначенных для разных условий ведения работ, применяется простой, легко запоминающийся принцип аналогии со светофором: что запрещено категорично, имеет красный цвет, а что можно, безусловно, имеет зеленый цвет. На дневной поверхности (на белом свете) применяются ВВ с белой маркировкой, а что рекомендовано к применению имеет желтую полосу. 3.4. Расчет количества ВВ Расчет заряда Для расчета шпурового заряда ВВ приходится применять ряд промежуточных рас- четов: 1) удельного расхода на 1 м 3 породы; 2) расхода ВВ на одну заходку, и далее, зная количество шпуров на заходку, можно рассчитать уже заряд каждого шпура. Для расчета удельного расхода ВВ применяется эмпирическая формула М.В. По- кровского, которая определяет количество ВВ, необходимое для подрыва 1 м 3 той или иной породы. q=q 1 ecw, кг/м 3 , где q 1 - удельный нормальный расход ВВ, рассчитанный для некоторых стандартных условий е – коэффициент работоспособности BB, w – коэффициент, учитывающий зажим породы, с – структурный коэффициент. Все составляющие правой части формулы таблич- 44 ные, их можно найти в приложениях во второй части методического пособия В.П. Оксе- ненко. Расход ВВ на одну заходку определяется из соотношения Q зах = qV зах , кг, Где V зах - объем заходки в м 3 Общую потребность ВВ на проходку всех выработок можно рассчитать или через Q зах , или через q, зная общий объем проходки. Заряд одного шпура при однотипности шпуров, например в канаве, можно опреде- лить так: q шпура = Q зах /n, кг, где n – количество шпуров на одну заходку. Шпуровые заряды врубовых шпуров в подземных выработках увеличены на 20 – 30 % по сравнению с отбойными и вспомогательными. Масса шпуровых зарядов в подземных выработках определяется по уравнению Q зах = q вр шп n вр + q отб шп n отб , кг, где q вр шп - масса врубового шпура, n вр - количество врубовых шпуров, q отб шп - масса от- бойного (вспомогательного) шпура, n отб - количество отбойных и вспомогательных шпу- ров. В практике проходческих работ зачастую приходится иметь дело со стандартными патронами ВВ. И, если деление одних патронов может быть просто нежелательно, то дру- гих - просто недопустимо. Поэтому, расчетные величины заряда шпуров следует округ- лить до ближайших весовых размеров стандартных патронов ВВ. С учетом этих ок- руглений, следует отдельным расчетом внести изменения в расход ВВ на одну заходку и на всю выработку. В паспорт по буровзрывным работам выносятся только эти откоррек- тированные данные. Расчет длины забойки и длины заряда Необходимость этих расчетов диктуется, прежде всего, требованиями правил тех- ники безопасности. Длина забойки должна быть не короче 30% от общей длины шпура, а в выработках, опасных по газу и пыли - не короче 50%. Если это условие не соблюдается, то весь расчет нужно произвести заново, избрав или более сильное взрывчатое вещество, или увеличив число шпуров, или выполняв то и другое. Длина забойки и заряда вычисля- ется исходя из диаметра и длины шпура, а также массы и плотности ВВ. Диаметр шпура при этом принимается равным диаметру головки бура. Вычисляется в начале объем, который будет иметь заряд данного ВВ при извест- ной массе и плотности, а затем объем шпура; сопоставив их легко определить какую часть от общей длины шпура будет занимать заряд и забойка (рис. 17). 45 Рис. 17. Схема расчета длины зарядки и забойки шпу- ров. Длина зарядки – длина заряда ВВ, длина забойки – вся свободная от заряда ВВ часть шпура 4. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ПОДРЫВА ЗАРЯДОВ ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХ РАБОТ 4.1. Принцип устройства боевых зарядов ВВ все без исключения обладают огромной работоспособностью и в этом плане весьма полезные для человека, но, к сожалению, их мощь используется по большей части ему во вред. Вся история человечества - это поиск наиболее эффективных средств для самоуничтожения, и в этом оно достигло заметных успехов. Все ВВ имеют тот общий недостаток, что их применение требует особых мер предосторожности, особенно обладающих высокой чувствительностью. К счастью, она не одинаковая у разных ВВ и на этом основана технология их дифференцированного при- менения, как в боевом, так и промышленном применении. Технология применения ВВ всюду имеет общий принцип. По назначению во взрывных устройствах ВВ делятся на два типа рабочие и инициирующие. Задача первых основная – выполнить полезную работу, а вторых – инициировать (заставить) флегматич- ных (низкочувствительных), но обладающих большой работоспособностью ВВ взорвать- ся. Необходимость применения такого устройства зарядов связана с техникой безопасно- сти. Для инициирования не требуется большой массы чувствительного ВВ, а большая масса рабочего ВВ в силу невысокой чувствительности сама по себе не представляет осо- бой опасности. Более того, чтобы свести риск к минимальному, применяется взрывная цепь с двумя инициирующими ВВ: первичными, которые, обладая наибольшей чувстви- тельностью и наименьшей массой (гремучая ртуть, азид свинца), взрываются первыми и вторичными (тен, гексаген, тетрил), которые, получая импульс от первых, передают его заряду рабочего ВВ (порох, аммониты, динамиты, тротил и др.). Вся эта цепочка, соеди- ненная последовательно, представляет собой боевой патрон, при этом часть его с иници- ирующими веществами называется капсюль–детонатором. В горном деле патроны– 46 боевики изготовляются непосредственно на месте взрыва, капсюль-детонаторы и рабочие ВВ хранятся врозь. 4.2. Способы подрыва боевых зарядов Подрыв боевых зарядов сопряжен с немалым риском, поэтому технология этой ча- сти БВР уделяется большое внимание. Существует три основных способа подрыва заря- дов – огневой, электрический, детонация. Выбор того или иного из них обусловлен с од- ной стороны доступностью средств взрывания, а с другой – условиями и требованиями техники безопасности. Огневой способ наиболее простой в исполнении и дешевый. Недостатками являют- ся относительная опасность (нахождение взрывника непосредственно на месте производ- ства взрыва), невозможность проверки качества подготовки взрыва, затрудненность взры- вания групп зарядов. Не исключен преждевременный подбой одного заряда другим. По требованиям техники безопасности огневой способ нельзя применять в вертикальных и крутонаклонных горных выработках и в любых выработках опасных по газу и пыли, по нефтепродуктам. Электрический способ не имеет ограничений, самый безопасный, количество под- рываемых зарядов не ограничено. Но он более сложный и дорогой, требует применения специального оборудования и расчета сопротивления и тока цепи. Детонирующий способ не получил широкого распространения при ведении горных работ, но его можно применять в принципе в любых условиях (для выработок опасных по газу и пыли применяются специальные – предохранительные детонирующие шнуры). 4.3. Средства взрывания К средствам взрывания относят: 1/ при огневом взрывании - огнепроводный шнур, средства его поджигания и кап- сюли-детонаторы; 2/ при электрическом - электропроводный шнур, источники тока и капсюли- электродетонаторы. 3/ при детонирующем - детонирующий шнур и средства его инициирования (кап- сюль- или электродетонатор). Огнепроводный шнур и средства поджигания Огнепроводный шнур представляет собою сердцевину из дымного пороха с цен- тральной направляющей нитью я оплеток, покрытых или пропитанных влагонепроницае- мой или водонепроницаемой массой (рис. 18). Для взрывания под водой шнур выпускает- ся в гуттаперчевой или хлорвиниловой изоляции. 47 По скорости горения огнепроводный шнур разделяется на: нормально горящий со скоростью горение 1 см/сек, цвет оплетки серый, и замедленно горящий - со скоростью горения 0,5 см/сек./отличительный цвет оплетки - желтый/. Огнепроводный шнур служит для передачи снопа искр инициирующему ВВ, расположенному в капсюля-детонаторе. Рис. 18. Огнепроводный шнур марки ОША: 1— направляющая нить; 2 — сердце- вина из дымного пороха; 3,4,6— первая, вторая и третья оплетки соответственно; 5 — водоизолирующее покрытие. Скорость горения: 0,5 – 1,0 см/сек, диаметр 5-6 мм Огнепроводный шнур поджигают с помощью тлеющего зажигательного фитиля или зажигательной свечи. Для одновременного группового поджигания большого числа отрезков огнепроводного шнура применяют зажигательные патрончики. Такие патрончи- ки, рассчитанные на одновременное поджигание до 30-37 отрезков шнура, могут воспла- меняться или с помощью короткого отрезка шнура или с помощью электровоспламените- ля. Детонирующий шнур Детонирующий шнур предназначается для передачи детонации к зарядам промыш- ленных ВВ. Все промышленные ВВ достаточно надежно взрываются от детонирующего шнура и не требуют, в этом случае, применения капсюлей-детонаторов в шпурах. Сам шнур де- тонирует от взрыва капсюля-детонатора или электродетонатора. Детонирует он с большой скоростью /порядка 7000 м/сек/, что обеспечивает одновременность взрыва большого чис- ла зарядов ВВ. Детонирующий шнур состоит из нескольких оплеток, покрытых мастикой или пластикатом, и сердцевины высокобризантного ВВ /тэн. гексоген/ с двумя направляющи- ми нитями красного цвета или изоляцию красного цвета. Детонирующий шнур обычный /ДША также, как и огнепроводный, запрещается применять в выработках, опасных по газу или пыли. Для названных условий разрешается применять только предохранительн- ные водостойкие детонирующие шнуры марок ДШП-1 и ДШП-2 (рис. 19). 48 Рис. 19. Детонирующий шнур марки ДШВ: 1, 2, 3 - полихлорвиниловая, хлопчатобумажная и льняная оплетки соответственно; 4 - полиэтиленовая пленка, 5 - взрывчатая смесь из тэна; 6 - направляющие нити. Детонирующий шнур сравнительно безопасен, его можно резать острым ножом на части, загорается он с большим трудом и горит спокойно без вспышек. Однако зажигать отрезки длиной более 10-12 см не разрешается, так как горение может перейти во взрыв. Резать шнур разрешается только на деревянной доске на расстоянии не менее 10 м от взрывчатых веществ. Капсюли-детонаторы и электродетонаторы В принципе, электродетонатор от обычного калсюля-детонатора отличается толь- ко наличием электровоспламенителем и, в случае электродетонатора замедленного дей- ствия, наличием замедляющего состава. Назначение их одно и то же. Капсюль-детонатор. Капсюль-детонатор, используемый для детонирования ос- новного заряда ВВ, представляет собой заряд первичного и вторичного инициирующего взрывчатого вещества, запрессованных в медную, латунную, алюминиевую или бумаж- ную гильзу (рис. 20). В качестве первичного инициатора используют гремучую ртуть или азид свинца. В первом случае материал гильзы должен быть бумажным, медным или латунным (в марке детонатор буквы Б или М). Во втором случае - бумажным или алюминиевым (в марке де- тонатора буквы Б или А). Для большей надежности взрыва азидных детонаторов, их заряд первичного инициатора обволакивается небольшой добавкой тенереса. В качестве вторичного инициатора, помещаемого в нижнюю часть гильзы, ис- пользуют тетрил, тен, гексаген. В торцевой части вторичного инициатора вырабатывается кумулятивная выемка. Верхняя часть гильзы остается незаполненной для вставки туда конца отрезка огнепроводного шнура. Капсюли-детонаторы необходимо оберегать от увлажнения, кроме того, их нельзя ронять, подвергать даже легким ударам, нагреванию. Под действием прямых солнечных лучей они резко повышают свою чувствительность к внешним воздействиям. В выработ- 49 ках опасных по газу или пыли капсюли - Д етонаторы как и огневое взрывание недопу- стимы. Рис. 20. Капсюль-детонатор: а, б — в металлической и бумажной гильзах; 1 - гильза; 2 - чашечка; 3 - отверстие; 4, 5 - первичный и вторичный инициаторы; 6 - доныш- ко, вогнутое для концентрации энергии взрыва. Выпускаются они только мгновенного действия. Необходимая последовательность взрыва шпуровых зарядов ВВ достигается или же отрезками шнура разной длинны, или же определенной последовательностью поджигания. Капсюли- детонаторы выпускаются только гремучертутнотетриловые №8 и ази- дотетриловые № 8. Электродетонатором называют приспособление, которое преобразует электриче- скую энергию в тепловую, вызывая при этом вспышку воспламеняющего состава, иници- ирующего взрыв рабочего ВВ (рис. 21). Мостик накаливания, представленный константановым или нихромовым прово- дом 30-50 м, окружен легковоспламеняющимся составом в виде твердой капля. В качестве такого состава применяется смесь из 46% бертолетовой соли, 28% роданистого свинца и 26% столярного клея. Концы мостика, через детонаторные проводники диаметром 0,5 мм и длиною от 1,5 до 2,5 м, выведены наружу. Электровоспламенитель в дульце детонатора закреплен влагоизолирующей мастикой или пластиковой пробкой. Электродетонаторы требуют осторожного обращения, тянуть за проводники иди создавать на них любую иную механическую нагрузку - нельзя. Они бывают мгновенного (ЭД) замедленного (ЭД-ЗД) и короткозамедленного действия (ЭД-КЗ). Электродетонаторы замедленного действия между электровоспламенителем и пер- вичным инициатором имеют дистанционную трубочку с замедлителем /смесь перекиси бария, калийной селитры и идитола/. Величина времени замедления, равная у различных электродетонаторов от 0,5 сек до 10 сек, зависит от длины дистанционной трубки. 50 Электродетонаторы мгновенного действия разрешается применять на любых рабо- тах, Электродетонаторы замедленного действия - также, кроме выработок, опасных по газу или пыли, где применение их запрещено в самой категорической форме. • • • Рис. 21. а, б, в— мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия соответственно; 1 — пластикат- ная пробка; 2 — электровоспламенитель; 3 - гильза де- тонатора-4 — чашечка; 5, 6 — первичное и вторичное инициирующее ВВ; 7, 9 - замедленный и зажигатель- ный составы; 8-шелковая сетка время замедле- ния 25-250 мс 0,5-10 с. Электродетонаторы короткозамедленного действия между электровоспламените- лем и первичным инициатором содержат замедлитель, состоящий из смеси свинцового сурика, силикокальция и ферросилиция. Величина времени замедления, равная у различ- ных злектродетонаторов от 25 до 250 мсек (с интервалам от 25 до 100 мсек), зависит от длины замедляющего состава. Электродетонаторы короткозамедленного действия могут применяться при любых видах взрывных работ, в т.ч. и в выработках опасных по газу и пыли. При применении короткозамедленных детонаторов повышается коэффициент использования шпуров; кро- ме того, отмечается более мелкое и равномерное дробление породы, более равномерный (кучный) отброс породы, уменьшается сейсмичность взрыва и расход ВВ. В шахтах опасных по газу или пыли (за исключением пластов, подверженных вне- запным выбросам) электродетонаторы короткозамедленного действия, с применением электродетонатораЭД-8-56 в качестве нулевого замедления, могут применяться приусло- вии, что общий период замедления не будет превышать: А) в угольных забоях - 120 мсек, взрывание за один прием; Б) в смешанных забоях по породе - 120 мсек, взрывание не более, чем в два прие- ма; 51 В) в чисто породных забоях - 170 мсек, количество приемов взрывания не ограни- чивается.. Проводники электрического тока Для передачи электрического тока от источника тока к детонаторам применяют изолированные медные и реже - алюминиевые проводники. В зависимости от назначения проводники навиваются детонаторными, соедини- тельными и магистральными. Сечение детонаторных проводников равно 0,20 мм 2 , диа- метр - 0,5 мм. В качестве соединительных и магистральных проводников применяются провода сечением 0,75+1,50 мм 2 , диаметр – 1,0-1,5 мм. Применять проводники с хлопча- тобумажной изоляцией разрешается только в сухих местах; во влажных или мокрых вы- работках применяются проводники только с непроницаемой резиновой ивиниловое изо- ляцией. Система всех проводников и электродетонаторов, соединенных между собою в определенной последовательности, называется электровзрывной сетью. Источники тока и контрольно-измерительные приборы В качестве источников тока в горнорудной промышленности могут использоваться батарей сухих элементов и аккумуляторов, силовые и осветительные магистрали посто- янно я переменного электрического тока, взрывные машинки. В практике проходки горно- разведочных выработок взрывными машинкам следует отдать предпочтение, так как они удобна впользовании и надежны в работе. На месте производства, взрывных работ промышленного электрического тока может не быть и то- гда роль машинки еще более возрастает. Взрывные машинки бывают двух основных ти- пов: динамо-электрические и конденсаторные. Динамо-электрические машинки состоят из портативного электрогенератора по- стоянного тока, приводного механизма рукояткой или ключом, контактного приспособ- ления и зажимов; для присоединения к машине магистральных проводов взрывной сети. Примером таких машинок могут быть машинки ПМ-1 , ПМ-2 и ВМ-10. Все они могут быть допущены для любых работ, кроме выработок опасных по газу или пяти. Однако, более широкое распространение получили конденсаторные машинки, как более мощные и обладающие меньшим весом. Работают они по принципу накопления за- ряда на конденсаторе и мгновенного разряда. По принципу питания (зарядки) конденсато- ра подразделяются на индукторные, аккумуляторные и батарейные. Машинки этого типа выпускаются, как в обычном исполнении, так и во взрывобезопасном. Последние можно использовать на любых работах, в том числе и выработках, опасных по газу или пыли. Из машинок конденсаторных наиболее широкое применение получила машинка ВМК-3/50 . Эта машинка выпускается во взрывобезопасном исполнении, а ее мощность 52 вполне достаточна для производства взрывных работ в любых разведочных выработках. Одним из необходимых условий безотказности взрыва является следующее: фактическая величина сопротивления взрывной сети не должна превышать предельной величины, ука- занной в характеристике взрывной машинки. Электроизмерительные приборы при элек- тровзрывании пользуется для проверки электродетонаторов, их подбора по сопротивле- нию, для проверки целостности взрывной сети и определения ее сопротивления. Основ- ные из них: линейный взрывной мостик ЛШ-48, малый омметр и взрывной испытатель ВИО-3. |