Характеристика взрывчатых веществ и средств инициирования

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 10Следующая ⇒

Для взрывания пород в карьерах широко используются сыпучие гранулированные ВВ (алюмотол, гранулотол, граммоналы, гранулиты, зерногранулиты, игданит) и водонаполненные ВВ (акватолы, ифзаниты) и реже — порошкообразные ВВ (аммониты, аммоналы, детонит).

Порошкообразные ВВ в россыпном или патронированном виде применяются при вторичном взрывании негабаритных кусков в качестве шпуровых и скважинных зарядов на маломощных карьерах и промежуточных детонаторов для инициирования основных зарядов из водонаполненных и гранулированных ВВ. Для инициирования указанных зарядов применяются также цилиндрические тротиловые, тетриловые и пентолитовые шашки. Сравнение действия ВВ производится по переводному коэффициенту ВВ, равному отношению удельных расходов эталонного (аммонит № 6 ЖВ или зерногранулит 79/21) и сравниваемого ВВ при одинаковых результатах взрывов в аналогичных условиях.

Технологические качества ВВ определяются бризантностью (Бризантность – способность ВВ дробить прилегающую среду), работоспособностью (физическая величина – работа, есть специальные методы ее определения – раздутие свинцовой бомбы), плотностью, водоустойчивостью, возможностью механизации заряжания. Большая плотность заряжания обеспечивает высокое давление газообразных продуктов взрыва и увеличение коэффициента полезного действия взрыва в породах, который в настоящее время составляет около 10% потенциальной энергии ВВ.

Эффективность и область применения различных ВВ зависят от прочности, вязкости и обводненности пород, трещиноватости массива, наличия мерзлоты и других факторов. C увеличением прочности и вязкости пород для их разрушения необходимы более мощные бризантные ВВ.

Порошкообразные ВВ плохо потопляются в обводненных скважинах, некоторые из них растворяются в воде и легко вымываются по трещинам. Поэтому в сильно обводненных породах используются в качестве ВВ гранулотол, алюмотол, акватолы, а также граммонал и водоустойчивый зерногранулит 30/70-В. Патронированные ВВ нецелесообразно применять для скважинных зарядов из-за малой плотности, высокой трудоемкости и стоимости взрывания; их применяют в шпуровых зарядах.

При выборе типа ВВ учитывают как технологические, так и экономические факторы, в том числе не только объемную энергию ВВ (количество энергии на единицу объема скважины) и ее стоимость, но и стоимость бурения.

При породах третьего — пятого классов по буримости затраты на бурение выше, чем на взрывание, что определяет целесообразность применения более дорогих, но энергоемких ВВ,

Многие простейшие ВВ, не обладающие высокими взрывчатыми свойствами, более дешевы, легко поддаются механизированному заряжанию и поэтому их часто предпочитают при массовом производстве взрывных работ, особенно в легковзрываемых породах.

На карьерах широко применяются бескапсюльный и электрический способы взрывания.

Средствами взрывания (СВ ) при бескапсюльном способе, обеспечивающем большую безопасность при ликвидации отказов зарядов ВВ, являются:

-детонирующий шнур (ДШ), способный непосредственно инициировать взрыв заряда порошкообразных ВВ, а гранулированных и водонаполненных ВВ — через промежуточный детонатор;

-инициаторы ДШ, в качестве которых применяются электродетонатор (ЭД) либо зажигательная труба (капсюль-детонатор с закрепленным отрезком огнепроводного шнура);

-обеспечивающие короткозамедленное взрывание пиротехнические замедлители типа РП –8 с номинальными интервалами замедления 10, 20, 35, 50 и 100 мс или электродетонаторы короткозамедленного действия (ЭДКЗ) с сериями замедлений через 15 и 25 мс соответственно в диапазонах 15—150 и 25—150 мс.

Замедлители вставляют в сети детонирующего шнура, а элек-тродетонаторы — либо непосредственно в шпур и скважину, либо соединяют с сетью или отрезком ДШ, выходящим из скважины.

Средствами огневого взрывания являются капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур и средства его зажигания.

Средствами электрического взрывания — электродетонаторы, провода, источники тока и контрольно-измерительная аппаратура.

Промежуточные детонаторы (боевики) могут располагаться в верхней, нижней или нескольких частях заряда ВВ; соответственно различают верхнее, нижнее и многоточечное инициирование. Для интенсификации дробления породы смежными скважинными зарядами ВВ чередуют верхнее и нижнее инициирование. По условиям обеспечения безопасности при ликвидации отказавших зарядов боевики следует размещать выше подошвы уступа. В целом средства взрывания должны обеспечить надежность и безопасность взрывных работ, для чего они должны быть водоустойчивыми, масло- и бензостойкими и выборочно проверяться на предприятии.

Взрываемость горных пород

Качество взрывания (дробления) горных зависит прежде всего от:

1. назначения взрыва (простреливание, создание воронки выброса, дробление части массива или отдельных породных кусков и т. д.);

2. характеристик пород в образце и массиве;

3. числа свободных поверхностей;

4. расположения, конструкции и массы зарядов ВВ;

5. порядка взрывания и других условий.

При взрыве заряда ВВ вокруг него образуется зона сжатия (зона пластических деформаций), в которой порода перееизмельчается (скальные и полускальные породы) или уплотняется (часть плотных и мягкие глинистые породы). При этом преодолевается сопротивление породы сжатию и сдвигу или только сжатию. При взрывах дробления скважинными зарядами радиус зоны сжатия составляет (1 - 7, 5) d₃, где d₃ — диаметр заряда.

За зоной сжатия расположена зона трещинообразования; радиус ее при скважинных зарядах составляет (20 - 50) d₃. Здесь энергия взрыва затрачивается на преодоление сопротивления породы сдвигу, растяжению и, частично, сжатию.

За зоной трещинообразования следует зона сотрясения. При большом удалении заряда от свободных поверхностей эта зона характеризуется только упругими деформациями.

Совместно зоны сжатия и трещинообразования образуют з о н у регулируемого дробления. В зоне сотрясения также частично происходит разрушение пород по естественным трещинам (без дробления отдельностей массива) — это зона нерегулируемого дробления. При взрывных работах, естественно, стремятся максимально увеличить долю зоны регулируемого дробления путем управления действием взрыва.

Степень дробления породы взрывом зависит прежде всего от ее сопротивления действию взрыва, что характеризуется удельным расходом ВВ в, г/м⁸, необходимым для достижения заданного эффекта дробления.

В качестве эталонного принят взрыв на дробление 1 м² монолитной породы при наличии шести свободных поверхностей (рис свободно подвешенный куб) с расположением заряда эталонного ВВ (аммонита № 6ЖВ) в центре куба и степенью дробления породы п = 2.

Эталонный удельный расход ВВ используется не только для классификации горных пород по степени трудности их дробления взрывом. Он также является основой для предварительного расчета технологии взрывания и проектного расхода ВВ при взрывании.

Проектный и фактический расход ВВ

Проектный расход ВВ

q_п = q_эК_тК_дК_о.пК_зК_v К_вв

Коэффициент К_т учитывает влияние трещиноватости породного массива, так как в трещиноватом массиве неизбежны потери энергии ВВ.

В общем случае потери можно принять равными 10— 30 %, а при определении дополнительного расхода ВВ ввести коэффициент

К_т ≈ 1, 2l_c_р + 0, 2

Коэффициент К_д для конкретных условий учитывает необходимую кусковатость взорванных пород d_ср, м. Так как при определении q_э принята степень дробления п=2 и d_с_р = 0, 5 м, расход энергии ВВ на дополнительное дробление определяется отношением К_д = 0, 5/ d_ср.

Фактический удельный расход ВВ q_ф можно установить после взрыва делением израсходованного количества ВВ на действительно взорванный объем породы.

Он может быть установлен по опытным данным в условиях карьера (на основе q_ф) или рассчитан (г/м³) на основе эталонного расхода ВВ с учетом технологических и организационных условий взрыва:

Параметры взрывных скважин

К основным параметрам скважин (рис. 5.) относятся глубина, диаметр и угол наклона скважины. От этих параметров» а также типа и плотности ВВ, размеров сетки скважин на уступе и порядка взрывания зависят масса заряда, вместимость 1 м скважины, выход взорванной породы с 1м скважины и конструкция заряда.

Глубина скважины L_c (м) определяется высотой взрываемого уступа Ну, углом наклона скважины к горизонту β и величиной перебура скважины l_п ниже отметки подошвы уступа:

L_c = Н_у/sin β + l_п

По величине угла β различают горизонтальные, наклонные и вертикальные скважины.

Рис. 5.Параметры скважинного заряда.

В настоящее время в основном применяют вертикальные скважины. Горизонтально расположенные взрывные скважины (β = 0°) не нашли пока распространения на карьерах и используются в частных случаях. Наклонные скважины бурят под углом 60° ≥ β ≤ 85°; при β < 60° весьма затрудняется ручное заряжание скважин россыпными ВВ. При взрываний наклонных скважинных зарядов, когда β = а, где а — угол откоса уступа, сопротивление породы взрыванию постоянно по высоте уступа, отрыв пород происходит, как правило, по линии скважин, улучшается степень дробления, хорошо прорабатывается подошва уступа, расход ВВ может быть снижен на 5—7 %.

Перебур скважины (м) необходим для качественного разрушения пород в подошве уступа и должен составлять

l_п = (10 – 15) d_с,

где d_с— диаметр скважины, м.

Перебур скважины ведет к увеличению объема бурения, нарушению кровли нижнего уступа, вследствие чего в легковзрываемых породах его принимают минимальным. Перебур скважины не производят или даже ее не добуривают до подошвы уступа, если нижележащий уступ представлен пластом полезного ископаемого или пластичными породами.

Длина заряда в скважине l_вв должна быть максимальной, это улучшает дробление пород. Концентрация заряда при увеличении диаметра скважины ведет к увеличению кусковатости взорванной породы, выхода негабарита и объема переизмельчаемой породы вблизи заряда.

Забойка скважины должна быть плотной, ее длина l_з (м) — достаточной для предотвращения утечек продуктов взрыва, выброса породы и образования сильной ударной воздушной волны. В то же время l_з ограничивается по условию возможного удаления заряда ВВ от кровли уступа и размерами зоны нерегулируемого дробления.

l_з = (20 –35) d_с

Верхний предел относится к чрезвычайно трещиноватым, а нижний — к практически монолитным трудновзрываемым породам. В качестве материала для забойки применяются буровая мелочь, песок, щебень, хвосты обогатительных фабрик с размерами частиц не более 50мм.

Длина заряда ВВ (м)

L_вв = L_c – l_з ≈ (0, 6 – 0, 85) L_c ≈ (0, 65 – 1, 0) Н_у,

Диаметр скважины должен обеспечить размещение требуемого заряда ВВ для разрушения заданного объема породы при установленной его длине /вв, а также возможно большую зону регулируемого дробления заряда (рис. 6). При расчетах диаметра скважины необходимо учитывать расстояние от центра заряда до открытой поверхности, т. е. линию наименьшего сопротивления (л.н.с.) l_л.н.с.. От диаметра скважины (дм) зависит ее вместимость (кг/м):

р = 7, 85d_c² Δ ,

где Δ - плотность заряжания ВВ в скважине, кг/дм³.

При ручном и механизированном заряжании величина Δ - соответственно равна 0, 9 и 1 кг/дм³, а при применении водосодержащих ВВ Δ =1, 4 и 1, 6 кг/дм³ для ручного и механического заряжания.

Для определенного вида бурового оборудования и инструмента диаметр скважин является обычно заданной величиной, и применительно к нему и проектному удельному расходу ВВ устанавливают массу заряда и объем породы, подлежащей взрыванию.

Конструктивно скважинный заряд ВВ может быть сплошным или рассредоточенным (рис, 7.). У последнего основной заряд расположен в нижней части, а один-два дополнительных заряда — в средней и верхней частях скважины, что позволяет уменьшить размеры зоны нерегулируемого дробления и выход негабаритных кусков, особенно в крупноблочных породах.

Рис. 7. Конструкции скважинных зарядов: а - сплошной колонковый; б — рассредоточенный инертной забойкой; в — рассредоточенный воздушным промежутком; 1 и 2 — основной и вспомогательный заряды ВВ соответственно; 3 —забойка; 4— воздушный промежуток

В породах легковзрываемых и средней трудности взрывания, когда величина заряда не лимитируется диаметром скважины, используется рассредоточение заряда с оставлением между отдельными частями его воздушных промежутков, что позволяет добиться улучшения дробления. В нижней части скважины размещают 65—75 % заряда; здесь лучше использовать плотные ВВ. Верхний заряд также может рассредоточиваться. Воздушные промежутки создаются только по длине скважины. Кольцевые зазоры (по диаметру) снижают дробящее действие взрыва.

Количество частей заряда и длина воздушных промежутков зависят от минимально допустимой длины забойки, которая в этом случае может быть уменьшена на 20—30 %. Обычно длина воздушного промежутка принимается в пределах (0, 15 — 0, 40) l_вв; меньшее значение принимается для более прочных пород. Трудности в применении рассредоточенных зарядов возникают при механизации зарядки скважин.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒