Волков Б.А. 3 страница

5.2. Аммиачно-селитренные ВВ

Аммиачная селитра, представляет собой белое кристаллическое вещество, получаемое в результате взаимодействия аммиака с азотной кислотой:

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃

Аммиачная селитра (нитрат аммония) является наиболее распространенным окислителем в промышленных ВВ. Аммиачно-селитренные ВВ безопасны в обращении, поддаются различным видам технологической обработки, имеют низкую стоимость.

По своим свойствам и составу аммиачно-селитренные ВВ делятся на несколько групп: акваниты, акватолы, аммоналы, аммониты, граммониты, гранулиты, динамоны и игданиты.

Аммониты – аммиачно-селитренные ВВ – смеси с тротилом в порошкообразном виде (патронированные и россыпные). К аммонитам относятся:

- обычные аммониты – смеси порошкообразной аммиачной селитры с тротилом (или с динитронафталином) и неметаллическими горючими добавками или без них;

- предохранительные аммониты – смеси обычных аммонитов с пламягасителями;

- аммоналы – смеси порошкообразной аммиачной селитры и тротила с металлическими горючими добавками (обычно с алюминиевой пудрой);

- скальные аммониты (скальные аммоналы);

- граммониты – смеси гранулированной аммиачной селитры и тротила. Наличие в составе этих ВВ взрывчатого компонента – тротила накладывает определенные требования к технологии и используемому оборудованию, связанные с образованием пыли, ее высокой чувствительностью и необходимостью обеспечения пылеулавливания. Изготовление граммонитов осуществляется исключительно на стационарных установках.;

- граммоналы – смеси гранулированной аммиачной селитры с тротилом и алюминиевой пудрой;

- гранулиты (не содержащими в своем составе индивидуальных ВВ (тротил) – смесь гранулированной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами с добавлением соответствующих сухих горючих компонентов. Смешение производится либо в смесительно-зарядной машине (СЗМ) в процессе заряжания ВВ, либо на стационарном пункте (в случае приготовлении многокомпонентных смесей). Отличительной особенностью ВВ этого класса является ограничение области их применения (в сухих скважинах и в некрепких взрываемых породах).

Наиболее распространенным представителем ВВ на основе аммиачной селитры является аммонит 6ЖВ. Это ВВ часто используется как эталон при сравнительной оценке взрывчатых свойств ВВ.

Индексы аммонитов: ЖВ – марка водоустойчивой селитры, АП – аммонит предохранительный, К – малослеживающийся.

5.3. Водосодержащие ВВ (ВВВ)

Наиболее широко в горно-рудной промышленности используются водосодержащие ВВ (ВВВ). По своему физическому состоянию все водосодержащие ВВ можно разбить на три основные группы: суспензии, эмульсии и так называемые «эмуланы» (представляющие собой сочетание первых двух групп).

ВВВ изготавливают на месте применения в зарядных машинах путем добавления в сухие акватольные смеси требуемого количества воды.

Основным преимуществом ВВВ перед гранулированными и порошкообразными ВВ состоит в их высокой плотности (1,3-1,5 г/см³), водоустойчивости и способности целиком заполнять зарядные емкости без принудительного уплотнения без ущерба безопасности обращения. ВВВ позволяют достигать концентрации взрыва в 1,8-2,0 раза выше, чем патронированные ВВ и получать соответственно высокие показатели взрывания весьма крепких пород.

ВВВ для открытых работ:

- Акватолы – растворонаполненные ВВ, представляюшие собой плотные нерасслаивающиеся суспензии, твердой фазой которых служат смеси гранулированной аммиачной селитры с гранулотолом или алюмотолом. Ранее такие ВВ были известны под названием ифзанитов или горячельющихся ВВ марки ГЛТ. Наиболее распространенным ВВ этого класса является акватол Т-20, содержащий 20% гранулотола или алюмотола.

- Карбатоллы – льющиеся в горячем состоянии (при t=80^оС) ВВ, отвердевающие после зарядки в скважину. Их изготавливают из низкоплавкой эвтектики аммиачной селитры и карбамида, сенсибилизированной тротилом.

- Карбатол ГЛ-15Т – здесь в качестве сенсибилизатора служит гранулотол.

- Карбатол ГЛ-10В – здесь наряду с гранулотолом содержится алюминиевый порошок.

- Карбатол ФТ-10 – в качестве металлической горючей добавки используется недорогой ферросилиций.

Карбатолы изготавливаются на месте применения из раздельных компонентов.

- Акванал А10 – ВВВ содержит алюминиевый порошок или силикоалюминий и представляет собой смесь металлизированной сухой фазы с насыщенным водным раствором аммиачной селитры.

ВВВ для подземных работ:

- Акванит АРЗ-8Н – состоит из смеси аммиачной селитры, алюминиевого порошка и водорастворимого загустителя. Изготавливается по эмульсионной технологии и выпускается в виде гранул, водосмешивается и пластифицируется в процессе пневмозаряжания с использованием зарядчиков и оросительных насадок. Таким образом, в акванитах АРЗ-8Н сочетаются достоинства гранулированных и водосодержащих ВВ.

5.4. Водоустойчивые ВВ

Для заряжания обводненных скважин с проточной водой широко применяют гранулированный тротил – гранулотол, а также гранулированную смесь тротила и алюминия – алюмотол. Алюмотол выпускают в гранулированном виде, он сохраняет способность к нормальной детонации в воде в течении длительного времени. Однако имеет высокую стоимость. Поэтому алюмотолы применяются только на открытых работах в условиях сильно обводненных скважин.

Алюмотол является высокомощным ВВ и используется при отбойке весьма крепких пород любой степени обводненности.

5.5. ВВ на основе жидких нитроэфиров

Главным представителем этой группы ВВ является динамит. В зависимости от содержания нитроэфиров в своем составе динамиты подразделяются на пластичные и полупластичные. Низкопроцентные (полупластичные) нитроэфирные ВВ: детониты, победиты, некоторые углениты. Наличие в этих ВВ нитроэфиров делает их более чувствительными к взрыву КД и более способными к передаче детонации.

5.6. Пороха

Порохами называются ВВ, способные в определенных условиях к взрывному горению и детонации.

Дымный порох - состоит из калиевой селитры, древесного угля и серы. Он гигроскопичен, чрезвычайно чувствителен к огню, является опасным в

обращении. Дымный порох разлагается в форме взрывного горения со скоростью до 400 м/сек, что делает его незаменимым при добыче штучного камня и в тех случаях, когда требуется обеспечить минимальную нарушенность отбиваемого массива. Дымный порох используется при изготовлении ДШ.

Бездымный порох – ВВ изготовленное на основе нитратов целлюлозы с различным содережанием азота путем смешивания их во взрывчатых и невзрывчатых растворителях. В состав этих порохов вводят пламягасящие добавки, поэтому при их использовании не видно пламени и дыма.

Различают пирокселиновые и нитроглицериновые бездымные пороха. Выпускаются такие пороха в виде различных форм и размеров. Скорость детонации бездымного пороха 3500-8000 м/сек. Температура вспышки 180-200^оС. Они в основном водоустойчивы, поэтому их используют на выброс в обводненных породах средней крепости.

5.7. ВВ на основе утилизируемых боеприпасов

В настоящее время находят применение ВВ, изготавливаемые из утилизируемых боеприпасов. Так в результате переработки устаревших баллиститных артиллерийских порохов, баллиститных топлив и пирокселиновых порохов получают промышленное ВВ гранипор марки «БП», рекомендуемое для использования на открытых горных работах в обводненных скважинах. Гранипор БП-1 представляет собой смесь обмасленных гранул баллиститного (50%) и пирокселинового (50%) порохов и может применяться как в сухом виде, так и в водонаполненном сосотоянии.

Тротил –У – продукт комплексной утилизации боеприпасов, который в виде кусков и гранул допущен Госгортехнадзором для заряжания обводненных и сухих скважин при производстве взрывных работ на дневной поверхности

5.8. Уничтожение взрывчатых материалов

Уничтожению подлежат ВМ признанные непригодными к использованию или когда ликвидируется предприятие и остатки ВМ не могут быть переданы другим предприятиям.

Уничтожение производится по письменному распоряжению главного инженера предприятия или руководителя взрывных работ.

ВМ разрешается уничтожать взрыванием, сжиганием, растворением и потоплением.

Уничтожение взрыванием. Этот способ является наиболее удобным и применяется для уничтожения детонаторов, ДШ и ВВ, если может быть обеспечена полнота их взрыва и условия безопасности для окружающих объектов.

Количество ВМ, взрываемых за один прием, и место уничтожения устанавливаются для каждого случая с учетом местных условий и при обязательном соблюдении безопасных расстояний.

Место для уничтожения ВМ выбирают не ближе 500 м от населенных пунктов, строений, дорог.

Уничтожение взрыванием разрешается производить электрическим и, в крайнем случае, огневым способом. Патронированные ВВ уничтожаются пачками. Детонаторы должны уничтожаться в любой упаковке зарытыми в землю. Уничтожение ВМ должно производиться только при помощи доброкачественных ВМ (патрона-боевика или средств взрывания).

Уничтожение ВМ сжиганием разрешается производить только те СВ и ВВ, которые не могут быть уничтожены взрыванием.

Уничтожение детонаторов сжиганием запрещается. ВВ а также ОШ и ДШ сжигаются на кострах, причем на каждом костре разрешается сжигать не более 10 кг. Патроны раскладываются сверху костра так, чтобы они не соприкасались друг друга.

При уничтожении сжиганием дымных и бездымных порохов они рассыпаются дорожками шириной не более 30 см с толщиной слоя не более 10 см и расстоянием между ними не менее 5 см. Одновременно разрешается поджигать не более трех дорожек.

Уничтожение потоплением разрешается производить неводоустойчивых ВВ только в открытом море, при этом должны быть приняты меры, устраняющие всплывание уничтожаемых ВВ.

Уничтожение растворением в воде разрешается производить только неводоустойчивые аммиачно-селитренные ВВ и дымный порох. Растворение допускается в бочках или иных сосудах. Нерастворимый осадок собирается и уничтожается сжиганием.

6. Способы и средства инициирования промышленных ВВ

6.1. Инициирующие ВВ

Все смесевые промышленные ВВ обладают относительно невысокой чувствительностью и не способны взрываться от непродолжительного воздействия теплового луча. Критический диаметр детонации таких ВВ составляет несколько десятков мм, и при меньших диаметрах они сгорают без образования детонационной волны.

Для возбуждения детонационной волны в промышленных ВВ необходим мощный начальный импульс. Такой импульс создается взрывом специальных инициирующих ВВ, способных надежно детонировать от пламени даже в малых (1г и менее) количествах. Эти ВВ характеризуются высокой скоростью детонации и малым критическим диаметром (0,02-3мм).

Инициирующие ВВ разделяют на первичные (гремучая ртуть, азид свинца и тенерес) и вторичные (гексоген, тетрил и тэн).

Инициирующий заряд, помещенный в гильзу и служащий для возбуждения заряда промышленного ВВ, называется детонатором.

6.2. Огневой способ инициирования ВВ

В зависимости от того, с помощью каких технических средств возбуждается детонация заряда промышленного ВВ, различают следующие способы инициирования: огневой, электроогневой, электрический, с помощью детонирующего шнура (безкапсюльное взрывание) и с помощью волновых трубок. В отдельных случаях при взрывных работах применяют радиовзрыватели и детонаторы с лазерным инициированием.

При огневом способе взрывания взрыв осуществляется с помощью капсюля-детонатора и огнепроводного шнура.

48 ¸ 51

23

2 3

Æ 6 ¸ 7

Рис. 6.1. Капсюль-детонатор

1 – гильза, 2 – первичное инициирующее ВВ,

3 – вторичное инициирующее ВВ

Капсюль-детонатор (КД) представляет собой бумажную или металлическую гильзу с наружным диаметром 8мм и длиной 50мм.В гильзе размещается металлическая чашечка с отверстием диаметром 2-2,5мм, затянутым тонкой шелковой сеткой. В чашечке запрессовано небольшое количество первичного инициирующего вещества (0,5г), взрывающегося от пучка искр. От него детонирует вторичное инициирующее вещество- тетрил, масса которого (1г) достаточна для возбуждения детонации патрона промышленного ВВ. В свободную часть гильзы – дульце вводится конец ОШ до соприкосновения с чашечкой. На торце гильзы имеется кумулятивная выемка для фокусировки энергии взрыва.

ОШ состоит из сердцевины диаметром 2мм, заполненной дымным порохом и гибкой оболочки с наружным диаметром 5,3-5,5мм. Скорость горения ОШ 1см/сек.

Отрезок ОШ, вставленный в КД и закрепленный в нем называется зажигательной трубкой. Длина зажигательной трубки не должна быть меньше 1м.

Патрон ВВ с вставленным в него капсюлем-детонатором зажигательной трубки называется патроном-боевиком.

Для контроля за временем поджигания ОШ зажигательных трубок изготавливают контрольную трубку – зажигательная трубка с бумажным капсюлем-детонатором длиной не менее чем на 60см короче самой короткой

зажигательной трубки. Контрольная трубка поджигается первой и при срабатывании КД взрывник должен немедленно удалиться в безопасное место.

6.3. Электрический способ инициирования ВВ

Электрический способ взрывания в настоящее время получил наибольшее распространение и позволяет:

- взрывать любое количество зарядов с любого расстояния;

- взрывать заряды в любой последовательности и с любыми интервалами между взрывами;

- вести взрывные работы в шахтах опасных по газу и пыли;

- осуществлять перед взрывом проверку правильности монтажа взрывной сети.

К средствам электрического способа взрывания относятся электродетонаторы (ЭД), проводники тока, контрольно-измерительные приборы и источники тока.

ЭД представляет собой КД, в металлическую гильзу которого вмонтирован элетровоспламенитель.

Соединение ЭД между собой может быть последовательным, параллельным, последовательно-параллельным и параллельно-последовательным.

Перед монтажом взрывных сетей производится расчет их сопротивления, определяется сила тока в цепи I и тока, проходящего через каждый ЭД I (сила тока, проходящего через каждый ЭД, должна быть не менее гарантийного т.е. I > i_г

I = U / r n + R_м, i = I - для последовательного соединения ЭД

I = U / (R/ n + R_м), i = I / n - для параллельного соединения ЭД

I = U / (r n / m + R_м), i = I / m - для последовательно-

параллельного соединения ЭД

I = U /(r m / n + R_м), i = I / n - для параллельно-

последовательного соединения ЭД

где U – напряжение на зажимах источника тока, В; R_м – сопротивление магистральных проводов, Ом; r – сопротивление одного ЭД, Ом; n – количество ЭД в группе, шт; m – количество групп ЭД в схеме.

6.4. Взрывание с помощью детонирующего шнура (ДШ)

Взрывание с помощью ДШ отличается от других способов тем, что в патроне-боевике отсутствует детонатор, а инициирование заряда ВВ осуществляется взрывом ДШ. Применение ДШ упрощает технологию взрывных работ, обеспечивает возможность короткозамедленного взрывания, полноту детонации зарядов большой протяженности, гарантирует большую безопасность работ, особенно при ликвидации отказов.

Сердцевина ДШ выполнена из тэна или гексогена и заключена в трехслойную оплетку. ДШ безотказно взрываются от стандартных КД и ЭД.

Скорость детонации в различных ДШ 6-8 км/сек. Масса ВВ в одном метре

шнура 6-15 г/м.

Взрывная сеть ДШ при мгновенном взрывании представляет собой соединение магистрального ДШ, отрезков шнура, идущих к зарядам, и детонатора, присоединенному к магистральному ДШ в точке инициирования.

На конце отрезка ДШ идущего к заряду, завязывают специальный узел, конструкцию которого выбирают в зависимости от чувствительности ВВ.

Для короткозамедленного взрывания с помощью ДШ применяют специальные пиротехнические замедлители (реле) РП-8 двустороннего действия с различными интервалами замедления. Реле представляет собой трубку, в концах которой закреплены по одному отрезку ДШ. В трубке отрезки ДШ касаются небольших зарядов инициирующих ВВ, между которыми помещен замедляющий состав. Реле включают в разрыв ДШ. При взрыве отрезка ДШ, передающего детонацию, раскаленные газы воспламеняют замедляющий состав. Затем взрывается второй заряд инициирующего ВВ и отрезок ДШ, воспринимающий детонацию.

7. Организация производства взрывных работ

7.1. Порядок получения разрешения на ведение взрывных работ,

приобретение, хранение и перевозку ВМ

Разрешение на право производства взрывных работ, хранение, приобретение и перевозку ВМ предприятия получают в соответствии с Инструкцией о порядке получения разрешения на производство взрывных работ и Инструкцией о порядке хранения, использования и учета ВМ, а также

свидетельства на приобретение и перевозку ВМ в соответствии с ЕПБ при взрывных работах.

При ведении взрывных работ в руднике специальной службой составляется проект буровзрывных работ: при проведении горно-подготовительных выработок – паспорт БВР, в забоях очистных выработок и других работах – специальный проект, которые утверждаются главным инженером рудника (рудоуправления, комбината). После утверждения начальник рудника (рудоуправления, комбината) издает приказ на производство взрывных работ. После чего все взрывники знакомятся с документацией по взрыву, проходят инструктаж по порядку производства работ и по технике безопасности, после чего получают разрешение на выполнение взрыва.

7.2. Персонал для ведения взрывных работ

На горных предприятиях, выполняющих взрывные работы, руководство такими работами возлагается на руководителя предприятия.

К руководству взрывными работами и вообще работами с ВМ допускаются лица, имеющие законченное высшее или среднее горнотехническое образование. Такие обязанности могут также выполнять выпускники специальных учебных заведений или курсов, дающих соответствующее право. Все лица, выполняющие функции руководителей работ с ВМ должны иметь Единую книжку взрывника.

Руководить специализированными подразделениями по взрывным работам на шахтах и подземных рудниках могут горные инженеры со стажем работы в подземных условиях не менее одного года и горны техники со стажем подземной работы на угольных и сланцевых шахтах не менее трех лет, на рудниках – не менее двух лет.

Все инженерно-технические работники, являющиеся руководителями взрывных работ, а также другие лица технического надзора, связанные с хранением, транспортированием, изготовлением и использованием ВМ в научных и учебных целя, обязаны при назначение на должность и далее, не реже одного раза в три года, проходить в установленном порядке аттестацию на знание «Единых правил безопасности при взрывных работах», инструкций и норм по безопасности взрывного дела по вопросам, входящим в их обязанности. Все упомянутые выше лица допускаются к работе на основании соответствующих приказов.

Взрывные работы выполняются взрывниками или мастерами-взрывниками. Это лица мужского пола, имеющие Единую книжку взрывника (мастера-взрывника). Помощь взрывнику при выполнении взрывных работ могут оказывать специально назначенные и проинструктированные рабочие. Под руководством и контролем взрывника они могут выполнять работы, не связанные с обращением со средствами инициирования и патронами-боевиками.

К обучению по профессии взрывника допускаются лица имеющие не ниже среднего образования. Они должны иметь следующие возраст и стаж работы: в шахтах, опасных по газу и пыли, - не моложе 22 лет и стаж на подземных работах не менее 2 лет; на всех других взрывных работах – не моложе 20 лет и стаж не менее одного года по специальности, соответствующему характеру работы предприятия.

Квалификация взрывника присваивается прошедшим обучение по специальной программе и сдавшим экзамен квалификационной комиссии под руководством представителя органа Госгортехнадзора. К самостоятельной работе взрывник допускается после стажировки в течении 1 месяца под руководством опытного взрывника.

Не реже одного раза в два года квалификационные комиссии проверяют знания взрывниками требований по безопасности. Внеочередная проверка знаний взрывника может проводиться в том случае, если он нарушил правила по обращению с ВМ. Если взрывник не сдал экзамен, то к повторной проверке знаний он допускается только после переподготовки.

Заведующими складами ВМ и механизированных пунктов подготовки ВВ могут назначаться лица, имеющие право руководства взрывными

работами, а также окончившие вузы или техникумы по технологии изготовления и исследований ВВ. На эту должность могут быть назначены также взрывники, прошедшие обучение по специальной программе, сдавшие экзамен и получившие соответствующее удостоверение. Заведующие складами ВМ не имеют право выполнять взрывные работы и, наоборот, взрывникам, проводящим взрывные работы, запрещается выполнять обязанности заведующих складов ВМ.

8. Общие принципы расчетов зарядов ВВ

8.1. Классификация зарядов ВВ.

В зависимости от способа размещения относительно разрушаемой среды заряды ВВ могут быть разделены на наружные (накладные) и внутренние. Для размещения внутренних зарядов в среде, подлежащей разрушению, в ней создаются полости – зарядные камеры-шпуры, скважины, котлы, или проходятся специальные подземные выработки. Наружные заряды применяются при дроблении негабаритов.

По форме заряды ВВ разделяют на сосредоточенные, когда длина заряда не превышает трех его диаметров, и удлиненные.

Удлиненные заряды бывают сплошными и рассредоточенными, состоящими из нескольких частей, отделенных друг от друга промежутками, заполненными воздухом, водой, реже – инертным заполнителем.

По характеру действия на разрушаемую среду различают заряды камуфлета, откольные, рыхления и выброса. Изменение проявления действия взрыва может быть достигнуто как путем изменения массы заряда при одной и той же глубине его заложения, так и изменением глубины заложения зарядов одинаковой массы.

При заряде камуфлета видимого разрушения породы на поверхности массива не наблюдается, а непосредственно вокруг заряда формируется зона интенсивного дробления и трещиноватости пород. Взрыв откольного заряда вызывает откол породы у открытой поверхности и разрушение вокруг заряда.

При взрыве заряда рыхления разрушенная порода остается в контуре зоны разрушения, а заряды выброса вызывают дробление и выброс породы за пределы зоны разрушения и образование воронок выброса различной формы и размеров.

Основными геометрическими параметрами воронки являются: глубина заложения заряда – линия наименьшего сопротивления (ЛНС или W), т.е. кратчайшее расстояние от центра массы заряда до свободной поверхности, и радиус раствора воронки r. Отношение радиуса раствора воронки к ЛНС называется показателем действия взрыва (n). n = r/W.

r

_ _ _ _ _ _ _ _ __ _

W

Рис. 8.1. Элементы воронки взрыва

При n > 1 образуется воронка усиленного выброса, при n = 1 – воронка

нормального выброса, а при 1 > n > 0,7- уменьшенного выброса. При расчетах зарядов рыхления показатель действия взрыва принимают в диапазоне 0,7 > n > 0,2, зарядов камуфлета – n<0,2.

8.2. Механизм разрушения горных пород

При взрыве заряда ВВ на стенки зарядной камеры действует динамический удар, возникают волновые явления, среда в непосредственной близости от заряда подвергается сильному сжатию и измельчается. Эта область называется зоной сжатия или измельчения (зона в радиусе а).

с Напряжение в зоне следующей за ней