Введение. Развитие горнодобывающей промышленности Казахстана осуществляется в соответствии с мероприятиями по ускорению научно-технического прогресса и более полному

Развитие горнодобывающей промышленности Казахстана осуществляется в соответствии с мероприятиями по ускорению научно-технического прогресса и более полному использованию производственного потенциала горнодобывающих отраслей промышленности. Высокоэффективным способом разрушения горных пород являются буровзрывные работы.

Взрывные работы как один из основных способов разрушения горных пород широко применяется при строительстве шахт и рудников, проведении горных выработок, добыче полезных ископаемых. Эффективность и безопасность взрывных работ зависят от многих факторов, одним из которых является крепость пород.

Качество выполнения взрыва характеризуется кусковатостью горной массы, что определяет эффективность технологических процессов.

В работе изложена физическая сущность разрушительного, сейсмического и воздушного действия взрыва. Показаны принципы расположения и расчета зарядов, дан научный и практический подход к расчету и составлению паспортов буровзрывных работ (БВР) на проведение горных выработок. Рассмотрены вопросы по защите окружающих объектов от вредного действия промышленных взрывов и организации безопасности взрывных работ.

При определении параметров скважинной отбойки уступов даются рекомендации для составления паспортов буровзрывных работ на карьерах.

Материалы по изучению зон разлета кусков породы при взрывных работах дополнены задачами по расчетам безопасного расстояния, где особое место уделяется определение безопасных зон для людей и механизмов.

Теоретический материал позволяет решать практические задачи на современном уровне научно-технических знаний, различных нормативов и справочной информации. Вопросы, рассматриваемые в учебном пособии, позволяет студентам усовершенствовать свои знания, а производственной службе применять их по практике.

Целью учебного пособия является изучение вопросов безопасного ведения взрывных работ на земной поверхности и в подземных условиях.

Пособие предназначено для проведения практических занятий и самостоятельной работы студентов специальности 050707 «Горное дело».

РАБОТА №1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

И РАБОТА ВЗРЫВА

Цель и задачи занятия. Изучение влияния взрывчатого превращения взрывчатых веществ (ВВ) на работу взрыва.

Содержание занятия. Теплота, выделяющаяся при взрыве ВВ в постоянном объеме без совершения внешней работы, определяет общую энергию химического превращения. Превращение тепла в механическую работу происходит со значительными потерями. Химическое превращение также не бывает полным.

Энергия ВВ за вычетом химических потерь, выделяемая в момент взрыва в виде тепла, составляет полную фактическую тепловую энергию. Эта энергия также не полностью реализуется в механическую работу из-за тепловых (термодинамических) потерь.

Работу взрыва можно рассматривать как работу адиабатического расширения продуктов взрыва до предела, ограничиваемого атмосферным давлением.

Работа расширения ВВ до атмосферного давления характеризует полную идеальную работу взрыва (кДж/кг) и по И. М. Чельцову определяется как

(1.1)

где Q — потенциальная энергия (полная тепловая энергия) ВВ, кДж/кг; V₁ и V.₂ — начальный и конечный удельные объемы, м³/кг; =C_p/С_v - показатель адиабаты, равный отношению теплоемкостей при постоянных давлении и объеме.

Введя вместо отношения удельных объемов отношение начального давления газов взрыва р₁ к давлению p₂, когда газы совершили работу А, можно написать

(1.2)

При взрыве в воздухе (р₂ =10⁵ Па) полная работоспособность

=Q-g. (1.3)

Величина q = Q — А_а — потерянное тепло — остается в продуктах взрыва по достижении ими атмосферного давления. Обладая этим теплом, газы не могут совершить работу, так как давление их равно атмосферному. Это остаточное тепло идет на свечение продуктов взрыва после их расширения.

При взрыве в среде, например, с р₂ =10⁷ Па

(1.4)

полная работа уменьшается, остаточное тепло q = Q — А_п увеличивается.

Отношение полной работы к теплоте взрыва A_n/Q = сильно зависит от свойств продуктов взрыва, влияющих на показатель адиабаты. Если в продуктах взрыва содержится 2/3 молекул двухатомных и 1/3 трехатомных газов (гексоген), то = 1,25, если в продуктах взрыва содержится 2/3 молекул трехатомных и 1/3 двухатомных (нитроглицерин), то = 1,2. Величина снижается (соответственно снижается и т)), если в продуктах взрыва содержатся четырехатомные и пятиатомные газы, а также твердые продукты NaCl, А1₂О_Ч и др. В этом случае — 1,15, 1,1 и 1,05.

Под работоспособностью ВВ следует понимать полную работу, отнесенную к единице массы ВВ.

Пример I. Определить полную работоспособность и отношение полной работы к теплоте взрыва аммонита № 6ЖВ при плотности заряжания 900 кг/м³, имеющего показатель адиабаты = 1,24 и следующие параметры взрывчатого превращения: объем газов взрыва 0,86 м³/кг, теплоту взрыва 3930 кДж/кг, температуру взрыва 2600°С (см. таблицу 1.1).

Определим сначала давление газов взрыва при указанной плотности заряжания по формуле

Полная работоспособность

Полный к. п. д. взрыва при расширении до атмосферного давления

Параметры взрывчатого превращения некоторых ВВ приведены в таблице 1.1.

Задача 1. Определить полную работоспособность и к. п. д. взрыва черного пороха при плотности заряжания 0,7 т/м³.

Задача 2. Определить полную работоспособность и к. п. д. взрыва нитроглицерина с плотностью заряжания 1,0 т/м³.

Задача 3. Определить полную работу и к. п. д. взрыва тротила с плотностью заряжания 1,0 т/м³, взрываемого в воде на глубине 100 м.

Задача 4. Определить полную работу и к. п. д. взрыва аммонала с плотностью заряжания 0,9 т/м³, взрываемого в среде с пределом ее прочности на сжатие 3×10⁷ Па.

Задача 5. Определить полную работоспособность и к. п. д. взрыва гексогена, имеющего плотность заряжания 1,0 т/м³.

Таблица 1.1 - Характеристика ВВ

ВВ	Объем газов взрыва, м3/кг V	Теплота взрыва, кДж/кг Q	Температура взрыва, °С	Показатель адиабаты k
Аммиачная селитра	0,98	1424,6		1,3
Тротил	0,728			1,24
Нитроглицерин	0,717	6159,3		1,19
Аммонал	0,845	3938,6		1,16
Гексоген	0,908			1,25
Тэн	0,78	5907,9		1,215
Черный порох	0,259	2459,5		1,25
Азид свинца	0,308	1596,4		1,25
Динамит 62%-ный	0,634			1,175

Задача 6. Определить полную работоспособность и к. п. д. взрыва азида свинца, если принять давление газов взрыва 10⁹ Па.

Задача 7. Определить полную работу и к. п. д. взрыва 62%-ного динамита с плотностью заряжания 1,1 т/м³, взрываемого в среде с пределом прочности на сжатие 10⁸ Па.

Задача 8. Определить полную работоспособность и к. п. д. взрыва аммиачной селитры при плотности заряжания 0,9 т/м³.

Задача 9. Определить полную работоспособность и к. п. д. взрыва тэна с плотностью заряжания 1,1 т/м³.