Расчет параметров детонации взрывчатых веществ

Цель и задачи занятия. Исследование влияния параметров детонации для различных типов взрывчатых веществ

Содержание занятия. Уравнение состояния продуктов взрыва для твердых ВВ

pVn = const, (2.1)

где р —давление ВВ, Па; V — объем продуктов взрыва, м³; — показатель политропы продуктов взрыва, зависящий от начальной плотности ВВ:

…………… 1,3 1,6 2,2 2,8 3,0 3,2 3,4

т /м³ …… 0,1 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,75

Давление детонационной волны (в точке Чепмена — Жуге) рассчитывается по формуле

, (2.2)

где D - скорость детонации, м/с; - давление, Па.

Плотность ВВ в детонационной волне

(2.3)

Массовая скорость движения продуктов взрыва (м/с) в точке Чепмена - Жуге

(2.4)

Формула скорости детонации, выраженная через показатель политропы п и теплоту взрыва при постоянном объеме Qv (кДж/кг),

(2.5)

полученная для газов, дает резко завышенные результаты для твердых ВВ. Поэтому для приближенной оценки скорости детонации можно воспользоваться выражением

(2.6)

где — скорости детонации нового и эталонного ВВ соответственно, м/с; — теплота взрыва нового и эталонного ВВ соответственно, кДж/кг.

В качестве эталонного ВВ примем аммонит № 6 ЖВ (или граммонит 79/21), имеющий теплоту взрыва 4315,7 кДж/кг и скорость детонации 3600 м/с при плотности заряжания 1,0 т/м³.

Скорость детонации (м/с) при других плотностях заряда определяется по выражению

(2.7)

Пример. Определить параметры детонации акватола 65/35 при плотности заряда 1,45 т/м³, имеющего теплоту взрыва 3854,8 кДж/кг.

Определим, какую скорость детонации имел бы аммонит № 6 ЖВ при плотности заряда 1,45 т/м³

D = D_эт + 3500 (р_вв — 1) = 3600 + 3500 (1,45 — 1) = 5175 м/с.

Определим скорость детонации акватола

Плотность продуктов взрыва

Р_п.в = Р_вв = 1,93 г/см³.

Скорость движения продуктов взрыва при п = 3,28

Давление детонации (в точке Чепмена - Жуге)

Задача 1. Определить параметры детонации алюмотола при плотности заряжания 1000 кг/м³ и теплоте взрыва 5279 кДж/кг.

Задача 2. Определить параметры детонации граммонала А-45 при плотности заряжания 900 кг/м³ и теплоте взрыва 5720 кДж/кг.

Задача 3. Определить параметры детонации граммонита 30/70 при плотности заряжания 870 кг/м³ и теплоте взрыва 3440 кДж/кг.

Задача 4. Определить параметры детонации игданита при плотности заряжания 800 кг/м³ и теплоте взрыва 3770 кДж/кг.

Задача 5. Определить параметры детонации скального аммонита при плотности заряжания 1400 кг/м³ и теплоте взрыва 5415 кДж/кг.

Задача 6. Определить параметры детонации детонита М при плотности заряжания 1 100 кг/м³ и теплоте взрыва 5790 кДж/кг.

Задача 7. Определить параметры детонации аммонита АП-5ЖВ при плотности заряжания 1000 кг/м³ и теплоте взрыва 3800 кДж/кг.

Задача 8. Определить параметры детонации угленита Э-6 при плотности заряжания 1100 кг/м³ и теплоте взрыва 2680 кДж/кг.

Задача 9. Определить параметры детонации аммиачной селитры при теплоте взрыва 1425 кДж/кг и плотности заряжания 900 кг/м³.

РАБОТА №3.

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ СЕТЕЙ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ

БЕЗОПАСНОГО ВЗРЫВАНИЯ ПРИ ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

Цель и задачи занятия. Изучение метана электровзрывных цепей и их расчеты для обеспечения ведения безопасных взрывных работ

Содержание занятия. Последовательное соединение ЭД.

Общее сопротивление электровзрывной сети (Ом)

(3.1)

где R_M - сопротивление магистральных проводов, Ом; R_c - сопротивление соединительных проводов, Ом; R_y - сопротивление участковых проводов, Ом; R_K - сопротивление концевых проводов, идущих к одному ЭД, Ом; R_эд - сопротивление ЭД, Ом; /V - число ЭД.

При среднем сопротивлении ЭД

(3.2)

сопротивление проводов (Ом) определяется по формуле

, (3.3)

где р —удельное сопротивление материала провода, Ом×м²/м; — длина провода, м; S — сечение провода, мм².

Удельное сопротивление принимается:

Материал провода алюминий медь сталь

р, Ом-мм^а/м 0,03 0,0175 0,132

Сечения и марки проводов, применяемых для магистральных линий, приведены в таблице 3.1.

Характеристика проводов для монтажа взрывных сетей марок ПР, ПВ, АПР и АПВ приведена в таблице 3.2.

Таблица 3.1 - Сечения и марки проводов, применяемых для магистральных линий

Марка провода	Число жил	Сечение жилы, мм2	Сопротивление 1 км провода, Ом	Масса 1 км провода, кг
ЭР		0,2		6,6
ЭВ		0,2		6,5
ВМВ		0,75		10,3
СП-1		0,75
СП-2		0,75

При температуре, большей 20°С, сопротивление проводов увеличивается в соответствии с выражением

, (3.4)

где R₂₀ —приведенные выше сопротивления проводов при температуре 20°С, Ом; а — температурный коэффициент: для меди и алюминия равный 0,004, для стали 0,006; t — температура воздуха, °С,

Таблица 3.2 - Характеристика проводов для монтажа сетей

Марка провода	Сечение жилы, мм2	Сопротивление 1 км провода Ом	Масса 1 км провода, кг
ПР и ПВ	0,75	24,5	15—22,1
	1.0	18,4	19-25,2
		12,3	24—31,1
	2,5	2,4	38—42,2
	4— 6	4,6—3,07	54,0—78,3
	10—16	7,84—1,15	122—212
	25—35	0,736—0,525	278—418
	50—70	0,368—0,263	531—783
АПР и АПВ	2,5	7,4	22,6—26,9
		4,6	29,2—33,9
		3,07	37,0—42,1
		1,84	60,8—78,0

Условие безотказности при постоянном токе

(3.5)

где I — величина тока, поступающего в ЭД, A; U — напряжение источника тока, В; /_г — гарантийный ток, А.

I = 1 А при взрывании одного ЭД; I = 1,15 А при взрывании от 2 до 100 ЭД; I = 1,25 А — более 100 ЭД.

Пример.Требуется взорвать 50 зарядов в шпурах глубиной 2,5 м, находящихся на расстоянии 2 м один от другого. Необходимо подобрать электровзрывную сеть и источник тока, если среднее сопротивление ЭД = 3 Ом.

Радиус опасной зоны R_без = 200 м.

Для магистральной линии выбираем провода марки ПР сечением 1,5 мм², для остальных проводов 0,5 мм³.

Длина магистральной линии

L =2R_без×1,1 =2×200×1,1 =440 м,

где 1,1 — коэффициент, учитывающий непрямолинейность прокладки магистрали соединительных проводов;

L_c = 2-49-1,1 == 108 м;

участковых проводов

L_y = 2-49-1,1 = 108 м,

пары концевых проводов

L_K = 2-2,5-1,1 = 5,5 м.

Общее сопротивление электровзрывной сети

Требуется источник тока, обеспечивающий напряжение

U=I_г R_общ=1,15×72=82,8 В.

Задача 1. Требуется взорвать 10 камерных зарядов, в каждый из которых установлено 2 электродетонатора. Среднее сопротивление ЭД _Эд = 3,6 Ом.

Расстояние между зарядами 15 м, глубина заложения боевиков 10 м.

Подобрать электровзрывную сеть и необходимый источник тока.

Задача 2. На уступе взрываются ПО скважинных зарядов с помощью ЭД. Расстояние между скважинами — 7м, боевики опущены на глубину 10 м. Среднее сопротивление 1 ЭД _эд = 2,5 Ом. Радиус опасной зоны 500 м.

Подобрать провода для электровзрывной сети и необходимый источник тока.

Задача 3. Требуется взорвать 200 шпуровых зарядов глубиной 3 м, расстояние между которыми 2 м. Радиус опасной зоны — 400 м.

Подобрать провода для электровзрывной сети и определить требуемое напряжение источника тока.

Задача 4. Определить возможность безотказного взрывания 50 последовательно соединенных ЭД, с сопротивлением каждого 3,5 Ом источником тока напряжением 200 В. ЭД расположены в скважинных зарядах на глубине 5 м от поверхности, скважины находятся на расстоянии 4 м один от другого. В качестве магистрального провода используются провода ПР сечением 1,5 мм², для остальных проводов применяются провода сечением 0,5 мм². Опасная зона составляет 300 м.

Задача 5. Требуется взорвать 100 негабаритных кусков накладными зарядами. Накладные заряды взрываются с помощью ЭД. Расстояние между кусками 1 м. Среднее сопротивление одного ЭД 4 Ом. Радиус опасной зоны 500 м.

Определить необходимое напряжение источника тока.

Парно-последовательное соединение электродетонаторов.

Парно-последовательное включение электродетонаторов часто применяется для дублирования при ответственных массовых взрывах, когда в боевик вставляется пара параллельно соединенных ЭД.

Параллельное соединение электродетонаторов

Общее сопротивление группы параллельно соединенных ЭД находится из выражения

(3.6)

где R₁,R₂,..., R_n - сопротивление электродетонаторов.

При условии R₁ R₂ R_n

(3.7)

где N — число ЭД.

С учетом концевых проводов, сопротивление которых :

(3.8)

Тогда общее сопротивление

(3.9)

Главным условием при применении параллельного соединения ЭД является обеспечение протекания гарантийного тока через каждый ЭД. Следовательно, ток в магистральной сети / N × /_г и необходимое напряжение источника тока (В)

(3.10)

При большом числе ЭД необходимо определять минимально допустимое сечение проводов магистрали

(3.11)

где L_M—длина магистрали, м.

Последовательно-параллельное соединение электродетонаторов

Общее сопротивление взрывной сети

(3.12)

где n — число последовательно включенных ЭД в группе; т — число параллельных групп.

Ток в магистрали I

Параллельно-последовательное соединение электродетонаторов

Общее сопротивление взрывной сети

(3.13)

где т₁ — число последовательных групп параллельно соединенных ЭД; п — число параллельно соединенных ЭД в группе. Ток в магистрали I

Пример.Рассчитать электровзрывную сеть. Число шпуров 50 шт. Сопротивление каждого ЭД с концевыми проводами 6 Ом. Расстояние до источника тока 200 м.

В качестве магистральных проводов используется медный двухжильный кабель с сечением каждой жилы 2,5 мм², соединительный провод медный, сечением 1 мм² и длиной 20 м. Напряжение источника постоянного тока 120 В.

Решение.Определим сопротивление проводов:

магистральных

соединительных

общее

R_пp = R_м + R_c = 3,08 + 0,385 3,5 Ом.

При последовательном соединении общее сопротивление электровзрывной сети

= 3,5 + 50×6 = 303,5 Ом.

Величина тока

А.

Величина тока в случае последовательного соединения ЭД недостаточна для безотказного взрывания.

При параллельном соединении

Ом.

Общая величина тока в сети

А.

Величина тока в каждом ЭД

что тоже недостаточно.

Применим смешанное соединение. При смешанном соединении при условии соединения электродетонаторов в пять последовательных групп по 10 электродетонаторов в каждой сопротивление сети

Ом.

Величина тока в сети

Ом.

а в электродетонаторе

Такое соединение можно принять для взрывания.

Если число ЭД в группах различно, то силу тока в ветвях необходимо определять через общую проводимость всех ветвей сети.

Обычно сопротивления отдельных групп незначительно отличаются один от другого, что упрощает расчет электровзрывной сети и обеспечивает безопасность взрывания всех ЭД.

Задача 1. Необходимо взорвать 40 скважинных зарядов, расположенных на уступе в один ряд. Расстояние между скважинами 6 м, глубина расположения боевиков 8 м. Расстояние от взрывной станции до места взрыва 400 м. Магистраль - медный провод сечением 1,5 мм², соединительные и участковые провода сечением 0,75 мм² и концевые сечением 0,5 мм² также медные. Сопротивление электродетонатора 3,5 Ом. Определить общее сопротивление сети при последовательном соединении.

Задача 2. Заряжаются 30 шпуровых зарядов, R_эд -= 4 Ом. Глубина шпуров 2,5 м, расстояние между шпурами 1,5 м. Сопротивление магистрали R_M = 50 Ом. Длина медных проводов концевых 3 м, участковых 5 м, соединительных 5 м, их сечение 0,75 мм². Определить общее сопротивление электровзрывной сети при последовательном соединении.

Задача 3. Взрывается 50 зарядов. При последовательном соединении ЭД (R_эд = 3 Ом) для монтажа сети используются медные провода: магистральные (S_M = 1,5 мм²), соединительные (S_с = 0,75 мм²), длина магистрали 500 м, соединительных проводов 100 м. Определить общее сопротивление электровзрывной сети.

Задача 4. Определить число ЭД, которые можно взорвать от сети переменного тока напряжением 220 В при последовательном, параллельном и смешанном соединении (пользоваться данными задачи 3).

Задача 5. Необходимо взорвать 81 скважинный заряд. Боевики располагаются на глубине 10 м, число взрываемых рядов 3; расстояние между скважинами 6,5 м в ряду; расстояние между рядами 7 м; R_эд = 3 Ом; r_с = r_у = r_к = 0,02 Ом/м. Расстояние до источника тока 500 м, сечение магистрального про­вода — 1,5 мм². Определить общее сопротивление электровзрывной сети при последовательном соединении электродетонаторов.

Задача 6. В 30 скважинах боевики расположены на глубине 8 м. Общее сопротивление магистральных, соединительных и участковых проводов составляет 15 Ом. Сечение медных проводов 0,75 мм². Температура окружающей среды +30 °С. Сопротивление электродетонаторов 4,2 Ом. Определить общее сопротивление электровзрывной сети и необходимое напряжение источника тока.

Задача 7. В 20 камерных зарядах ЭД в боевиках соединены парно-параллельно. Общее сопротивление участковых и соединительных проводов 21 Ом. Источник тока находится на расстоянии ГОО м. Магистральные медные провода имеют сечение 2,5 мм². Боевики расположены на глубине 10 м от поверхности, сечение концевых медных проводов 1,5 мм². Сопротивление электродетонатора 3,5 Ом. Определить общее сопротивление последовательной электровзрывной сети.

Задача 8. Глубина расположения боевиков с парно-последовательным соединением электродетонаторов 10 м. Общее сопротивление соединительных и участковых проводов 7,2 Ом; R_эд = = 3 Ом, сопротивление 1 м концевых проводов 0,172 Ом; всего взрывается 40 скважин. Расстояние между скважинами 7 м. Сопротивление магистрали — 6 Ом. Определить общее сопротивление последовательной электровзрывной сети, если коэффициент сближения скважин т =1,2.

Задача 9. Возможно ли безотказно взорвать 80 последовательно соединенных ЭД в шпурах от источника постоянного тока напряжением 220 В, R_эд = 2,5 Ом, R_M = 6 Ом, R_c + R_y = 8 Ом. Длина проводников электродетонатора 2,5 м, глубина заложения боевиков 1,5 м.

Задача 10. Определить возможность безотказного взрывания от сети переменного тока 220 В при параллельно-пучковом соединении 10 электродетонаторов по следующим данным: расположенных на глубине 6 м: L =10м; r =r =0.15 Ом/м, R_эд = 4 Ом; R_M = 5 Ом, R_c = 1,2 Ом.

Задача 11. Определить необходимое напряжение источника переменного тока при параллельно-пучковом соединении ЭД для 20 зарядов. Глубина размещения боевика L_б=5 м, длина участковых проводов L_y = 20 м, r = r =0.15 Ом/м, R =3,2 Ом, R =5,1 Ом, R_c = 0,8 Ом.

Задача 12. Найти допустимое сопротивление электровзрывной сети и электродетонаторов при использовании постоянного тока напряжением 150 В параллельно-пучковой электровзрывной сети с парно-последовательным соединением электродетонаторов в боевиках для следующих условий: L_б=4 м, L_y = 10 м, r = r =0,12 Ом/м, R_M = 10,5 Ом, R_c =4,12 Ом, число электродетонаторов 30.

Задача 13. Определить возможность взрывания электродетонаторов в параллельно-пучковой электровзрывной сети при парно-последовательном соединении электродетонаторов в боевиках при напряжении сети постоянного тока 110 В (L_б = 7 м, L_y = 20 м, r = r =0,15 Ом/м, R_эд = 3,5 Ом, R_a = 4,2 Ом, R_c = 0,5 Ом, N= 10 шт.).

РАБОТА №4.

РАСЧЕТ ЗАРЯДОВ ВЫБРОСА, РЫХЛЕНИЯ И КАМУФЛЕТА

Цель и задачи занятия. Определение параметров взрывных работ при различных показателях действия взрыва.

Содержание занятия. Заряды выброса образуют в породе воронку, характеризуемую ее радиусом г и величиной л. н. с. W. При этом показатель действия взрыва п = r/W = 1 определяет воронку нормального выброса. Значение п > 1 соответствует воронкам усиленного выброса, n < 0,75 характеризует взрывы рыхления и показатель Действие взрыва теряет физический смысл, так как видимой воронки не образуется.

Целесообразно поэтому различать заряды по коэффициенту их относительной массы

, (4.1)

т. е. по отношению массы данного заряда ВВ к массе заряда нормального выброса.

При этом n_q 0,2 характеризует заряды камуфлета, а 0,2 <n_q< 1 — заряды рыхления, которые разрушают породу в пределах воронки взрыва, вспучивают ее и частично перемещают за пределы воронки.

Значения п_q в пределах 0,2 < п_q < 0,35 характеризуют заряды уменьшенного рыхления; n_q = 0,35 — заряды нормального рыхления; 0,35 < n_q < 1 — заряды усиленного рыхления; n_q =1 — заряды нормального выброса; п_q >1 — заряды усиленного выброса. Исходя из приведенной классификации, количественной оценкой действия взрыва может служить взрыв заряда нормального выброса.

Для зарядов выброса вводится функция показателя действия взрыва f (п). Из большого числа предложенных выражений для f (п) наиболее распространена функция, предложенная М. М. Боресковым:

f(п) = 0,4 + 0,6n³. (4.2)

Заряды нормального выброса, рыхления и камуфлета (кг) определяются по формуле

(4.3)

где q_н — расчетный удельный расход нормального выброса, кг/м³, который определяется опытным путем или из нижеприведенной таблицы Союзвзрывпрома (таблица 4.1).

При значении л. н. с. больше 25 м проф. Г. И. Покровским введен в расчетную формулу выброса поправочный коэффициент

(4.4)

При взрыве на выброс рассчитывается видимая глубина воронки (м)

H = W(2n — 1), (4.5)

где —эмпирический коэффициент при n< 2 и =0,33. При п = 2 видимая глубина воронки выброса

H = W. (4.6)

При п > 2 видимая глубина воронки (м)

H=W+R, (4.7)

где R - радиус сферы сжатия (м), определяемый по выражению

(4.8)

где П_пр — показатель простреливаемости пород, принимаемый по данным таблицы 4.1.

Таблица 4.1 - Удельный расход ВВ

Порода	Категория крепости породы по ЕНиР	Категория крепости породы по шкале проф. М. М. Протодьяконова	Удельный расход ВВ (кг/м3) для зарядов:	Показатель прострели- ваемости, дм3/кг
на выброс	на рыхление
Песок		IX	1,6—1,8
Песок плотный или влажный	-	VIII	1,2—1,3	-	-
Суглинок тяжелый	II	VIII	1,2—1,5	0,35—0,4
Крепкие глины	III	VII	1,0—1,4	0,35—0,15
Лёсс	III— IV	VIIa	0,9—1,2	0,3—0,4	-
Мел	IV	VI	0,9—1,2	0,25—0,3
Гипс	IV— V	VI	1,1—1,5	0,35—0,45	-
Продолжение таблицы 4.1
Известняк-ракушечник	V— VI	VI	1,4—1,8	0,35—0,6
Опока, мергель	IV— V	VI	1,0—1,3	0,3—0,4
Туфы трещиноватые, плотная тяжелая пемза	V	VI	1,2—1,5	0,35—0,5	-
Конгломерат и брекчия на известковом цементе	V-VI	V	1.1-1.4	0.35-0.45	-
Песчаник на глинистом цементе, сланец глинистый, известняк, мергель	VI-VII	V	1.2-1.6	0.4-0.5	7-10
Доломит, известняк, магнезит, песчаник на известковом цементе	VII-VIII	IV	1.2-1.8	0.4-0.5	4-7
Известняк, песчаник, мрамор	VII	IV-III	1.2-2.1	0.45-0.7	-
Гранит, гранодиорит	VII— X	IV-I	1.7-2.1	0.5-0.7	4-7
Базальт, андезит, диабаз, габбро	IX-XI	III-I	1.7-2.2	0.6-0.75	2.4
Кварцит	X	II	1.6-1.9	0.5-0.6	-
Порфирит	Х	II-I	2.0-2.2	0,7-0,75	-

Максимальная ширина развала взорванной породы (м)

В = 5nW. (4.9)

Высота навала (м)

. (4.10)

Пример. Определить величину зарядов камуфлета нормального и усиленного рыхления, нормального и усиленного выброса при п = 2, глубине заложения 4 м в песчаниках VII категории ЕНиР. Для зарядов выброса определить видимую глубину воронки: ширину и высоту навала выброшенной породы.

Решение.По таблице 4.1 находим для песчаника VII категории ЕНиР расчетный удельный расход нормального выброса.

Находим ⁼ 1,3-1,7 кг/м³, принимаем = 1,5 кг/м³.

Величины зарядов:

нормального выброса

нормального рыхления

усиленного рыхления при n_q = 0,75

усиленного выброса при п = 2

Видимая глубина воронки:

при нормальном выбросе

Н = 0,33W(2n—1) = 0,33×4= 1,32 м;

при усиленном выбросе с n = 2

Н = W = 4 м.

Максимальная ширина развала взорванной породы:

при нормальном выбросе

В= 5nW= 5 ×1×4== 20 м;

при усиленном выбросе

В= 5nW = 5×2×4== 40 м.

Высота навала:

при нормальном выбросе

h= 0.7W= 0,7×4= 2,8 м;

при усиленном выбросе

м.

Задача 1. Определить массу заряда ВВ, видимую глубину воронки взрыва, ширину и высоту навала при взрыве в крепких глинах II категории ЕНиР, если нужно, имея радиус воронки 10 м, произвести усиленный взрыв с п = 2,5.

Задача 2. Определить глубину заложения заряда (равную л. н. с.) в известняке-ракушечнике для получения зарядов наибольшего камуфлета, уменьшенного, нормального и усиленного рыхления, нормального и усиленного выброса, если масса заряда равна 100 кг.

Задача 3. Определить видимую глубину воронки в мергеле, ширину и высоту навала, если выполнен взрыв усиленного выброса с п = 3 и массой заряда в 500 кг.

Задача 4. При взрыве 980 кг аммонита № 6ЖВ образовалась воронка диаметром 20 м и в воронке нет разрушенной породы. Определить удельный расход нормального выброса.

Задача 5. Ширина развала туфа 39 м, а высота навала его 1,6 м. Определить видимую глубину воронки и массу заряда.

Задача 6. При взрыве заряда массой 560 кг, заложенного на глубину 5 м, образовалась видимая глубина воронки 3,3 м. Определить удельный расход нормального выброса.

Задача 7. Определить массу заряда наибольшего камуфлета на глубине 5 м в породе, в которой при взрыве заряда массой 1500 кг на глубине 6 м образовывается воронка с видимой глубиной в 4 м.

Задача 8. Определить массу заряда камуфлета, уменьшенного, нормального и усиленного рыхления, нормального и усиленного выброса в гранитах, если заряд располагается на глубине 10 м.

Задача 9. Взрывается заряд массой 250 кг в диабазах. На какой глубине надо его размещать, чтобы получить заряды камуфлета, уменьшенного, нормального и усиленного рыхления, нормального и усиленного выброса?

РАБОТА №5.

РАСЧЕТ УДЛИНЕННЫХ ЗАРЯДОВ КАМУФЛЕТА, ДРОБЛЕНИЯ

И ВЫБРОСА ПРИ ОДНОЙ И ДВУХ ОТКРЫТЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ

Цель и задачи занятия. Изучение параметров взрыва удлиненных зарядов при открытых поверхностях.

Содержание занятия. Необходимая масса ВВ (кг), на 1 м удлиненного заряда, параллельного открытой поверхности, определяется по формуле

, (5.1)

где W - л. н. с., м; - расчетный удельный расход ВВ, кг/м³. Расчетный удельный расход ВВ выбирается

(5.2)

где - расчетный удельный расход нормального выброса, кг/м³; - коэффициент относительной массы заряда, его значения, характеризующие заряды камуфлета, рыхления и выброса (приведены в работе 4).

Для цилиндрических зарядов вместимость 1 м длины взрывной полости (кг/м)

, (5.3)

где d — диаметр взрывной полости, м; — плотность заряжания, кг/м³.

Необходимый диаметр взрывной полости (м) определяется из условия Р = Р_в. Тогда

(5.4)

Общая масса заряда (кг)

, (5.5)

где L — длина удлиненного заряда, м.

Для зарядов с малым диаметром взрывной полости (шпура, скважины) необходимая масса ВВ на 1 м выработки (кг) вычисляется по формуле

Р_н=A_qW, (5.6)

где А — коэффициент, учитывающий размерность величин [A] = м.

Образующаяся при взрыве видимая глубина выемок (м) определяется по следующим формулам:

при 1 п < 2

Н = Q,33W (2n — 1); (5.7)

при п 2

Н = W; (5.8)

при п > 2,5

H = W+ (5.9)

где Q₁ — масса заряда на 1 м выемки, кг; — коэффициент пропорциональности сжатия грунтов.

Для нескальных грунтов = 0,3-0,4; для глинистых и суглинистых грунтов =0,4-0,45; для торфов = 0,4-0,5; для полускальных грунтов = 0,15-0,25; H — видимая глубина выемки, м.

Пример 1.В глинистых сланцах на глубине 5 м взрывается удлиненный цилиндрический заряд длиной Юме плотностью 0,9 г/см³. Определить общую массу зарядов и их диаметр для получения зарядов наибольшего камуфлета, уменьшенного, нормального и усиленного рыхления (дробления), нормального п усиленного выброса.

Решение.По таблице 4.1 находим, что для глинистого сланца q_п= 1,4 кг/м³.

Для заряда наибольшего камуфлета

q = 0,2 q_н = 0,28 кг/м³;

Р_н = qW = 0,28×25 = 7 кг/м;

= 98 мм;

Q = P_нL = 7×10 = 70 кг.

Для заряда уменьшенного выброса при п_q = 0,27

q = 0,27 q_H = 0,27×1,4 = 0,38 кг/м³;

P = = 0,38×25 = 9,5 кг/м;

м=115 мм;

Q= P_HL= 9,5×10= 95 кг.

Для заряда нормального рыхления n_q = 0,35

q = 0,35×q_н = 0,35×1,4 = 0,49 кг/м³;

Р_н= qW²= 0,49×25= 12,25 кг/м;

= 0,132 м= 132 мм;

Q=P_HL = 12,25×10 = 123 кг.

Для заряда нормального выброса

Р_н=q_н W ,=1.4×25=35 кг/м;

мм;

кг;

Ширина выемки поверху

D = 2r = 2W = 10 м;

Видимая глубина выемки

Н = 0,33W (2п — 1) = 0,33×5 =1.65 м;

Ширина навала у выемки

В= 5nW = 5×1×5=25 м;

Высота навала породы у выемки

h=0,6W= 0,6×5= 3 м.

Задача 1. Определить общую массу удлиненного горизонтального заряда для образования канала длиной 500 м, глубиной 3 м, шириной поверху 10 м в обводненных глинистых грунтах. Удельный расход ВВ q_H = 1,5 кг/м³.

Задача 2. Удлиненный горизонтальный цилиндрический заряд выброса образует при взрыве канал шириной поверху 12 м при q_H = 1,8 кг/м³, W = 4 м. Определить видимую глубину канала и диаметр заряда при плотности заряжания 0,9 т/м³.

Задача 3. Определить видимую глубину канала, образованного взрывом удлиненного горизонтального заряда выброса. Ширина канала поверху 24 м, W = 6 м, q = 1,8 кг/м³.

Задача 4. Взрывом удлиненного горизонтального заряда, располагаемого в штольне, необходимо образовать канал глубиной 15 м при W =s 18 м. Определить показатель действия взрыва и ширину канала поверху.

Задача 5. Определить массу 1 м удлиненного заряда выброса, если известно, что при п = 2,5 и q_н == 1,75 кг/м³ образуется канал шириной поверху 40 м.

Задача 6. Канал длиной 800 м образуется взрывом удлиненного горизонтального заряда выброса, расположенного в штольне. Заданная глубина заложения заряда 5 м, ширина канала поверху 20 м. Удельный расход ВВ q = 2,0 кг/м³. Определить общую массу удлиненного заряда выброса.

Задача 7. Определить величину q для удлиненного горизонтального заряда массой 50 кг/м во взрываемых грунтах, если W = 2,5 м, п = 1,5.

Задача 8. Определить массу 1 м удлиненного горизонтального заряда выброса, если при взрыве в грунтах с = 0,25 образуется канал глубиной 5 м при W = 2,9 м.

Задача 9. Для образования канала длиной 1200 м общая масса удлиненного горизонтального выброса составляет 250 т, плотность заряда 0,9 кг/дм³. Определить диаметр удлиненного горизонтального заряда выброса.

РАБОТА №6.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕРВАЛОВ ЗАМЕДЛЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВАНИИ

НА ВЫБРОС И ПРИ КОРОТКОЗАМЕДЛЕННОМ ВЗРЫВАНИИ

Цель и задачи занятия. Изучение влияния интервалов замедления на выброс при короткозамедленном взрывании.

Содержание занятия. Для зарядов выброса и при дроблении пород при короткозамедленном взрывании ориентировочное значение интервала замедления (тс) можно определить по формуле

(6.1)

где A -эмпирический коэффициент, зависящий от крепости пород, мс/м; W — л. н. с., м; для зарядов выброса для нескальных пород А= 16-24 мс/м; для скальных пород IV—V категории крепости по шкале СНиП (мел, мергель, известняк, мягкий доломит) А= 10-12 мс/м; для скальных пород VI—XI категорий по СНиПу А=6 -8 мс/м.

Для направленного выброса t =2AW, мс; для зарядов дробления 3 мс/м А 6 мс/м; для весьма слабых и мягких пород типа мергеля, мела, глинистого сланца, угля А = 6 мс/м; для пород средней крепости типа известняков, серпентинита, магнетита А= 5 мс/м; для крепких пород типа песчаников, железистых кварцитов А = 4 мс/м; для весьма крепких пород типа гранитов, перидотитов, габбро, диабазов А = 3 мс/м.

Если для пород известны плотность, скорость продольной волны, то интервал к. з. в. при дроблении пород (с) можно определить по эмпирической формуле

, (6.2)

где W — л. н. с., м; с — скорость распространения звука в породе, м/с; _t — скорость трещинообразования, обычно _t= (0,3-0,4) с, м/с; -коэффициент, учитывающий трещиноватость среды, для монолитных пород = 1, для трещиноватых пород =0,8- 0,7, -угол раствора воронки взрыва ( = 90°); — плотность пород, кг/м³; d — диаметр скважины, см.

Если известно блочность массива (средний размер отдельности в массиве), интервал замедления (с) можно определить по формуле МГИ:

(6.3)

где - расстояние между одновременно взрываемыми зарядами, м; с — скорость продольной волны в образце породы, м/с; d — средний размер отдельности в массиве, м.

При проведении выработок и отбойке руды и породы в подземных условиях интервал замедления (мс) целесообразно определять по формуле Н. Г. Петрова:

(6.4)

или

(6.5)

где p_п - плотность породы, т/м³; с_м - скорость звука в массиве породы, км/с; f - коэффициент крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова.

Интервалы замедления электродетонаторов для к. з. в. и их обозначения приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Интервалы замедления электродетонаторов

Марка ЭД	Интервал замедления, мс	Обозначение на бирке	Марка ЭД	Интервал замедления, мс	Обозначение на бирке
ЭДКЗ			ЭДКЗ-ПМ-15		1ПМ
			»		2ПМ
			»		ЗПМ
			»		4ПМ
			»		5ПМ
			»		6ПМ
ЭДКЗ-15		1Н			7ПМ
		2Н	ЭДКЗ-ПМ-15		8ПМ
		ЗН	ЭДКЗ-ПМ-25		1П
		4Н	»		2П
		5Н	»		ЗП
ЭДКЗ- 15		6Н	ЭДКЗ-ПМ-25		4П
		7Н
		8Н
ЭДЗ-Н		1Н	ЭДЗ-Н		11Н
		2Н			12Н
		ЗН			14Н
		4Н			15Н
		5Н			16Н
		6Н
		7Н

Продолжение таблицы 6.1.

		8Н			18Н
		9Н			19Н
		10Н			20Н

При короткозамедленном взрывании с ДШ применяют пиротехнические замедлители КЗДШ с интервалами замедления 10; 20; 35; 50 мс.

Если расчетный интервал замедления отличается от стандартного, принимается ближайшее стандартное время или устанавливаются последовательно два замедлителя.

Пример 1.Определить интервал замедления и подобрать тип реле замедления при взрывании известняков, если W = 5 м.

Решение.Интервал замедления

t = A×W = 5 × 5 = 25 мс.

Принимаем пиротехнические реле КЗДШ-69 с замедлением 20 мс.

Пример 2.Определить интервал замедления при взрывании крупноблочного массива (d = 1,5 м), если скорость продольной волны в нем с= 3500 м/с, скважины пробурены по квадратной сетке с размером 6 м, а при взрывании применена схема соединения зарядов по диагонали квадратной сетки.

Решение. Расстояние между одновременно взрываемыми зарядами

а = м.

Интервал замедления

мс.

Для взрывания принимаются стандартные КЗДШ-69 с номинальным интервалом замедления 20 мс.

Пример 3.Определить интервал замедления при направленном выбросе с помощью двух рядов сосредоточенных зарядов в породах IV—V категорий по СНиПу, если n=2, расстояние между зарядами в ряду составляет 9 м.

Решение.Расстояние между рядами определяется по формуле Союзвзрывпрома

Отсюда определяем л. н. с.

W = м.

Интервал замедления при направленном взрыве для второго ряда сосредо­точенных зарядов

t= 2A×W= 2×12×6= 144 мс.

Выбираем для взрывания электродетонаторы 10Н из серии ЭДЗ-Н, обеспечивающие интервал замедления 150 мс при электрическом взрывании или три последовательно соединяемых пиротехнических замедлителя для ДШ с номинальными интервалами замедления в 50 мс (3х50 = 150 мс).

Задача 1. Определить интервал замедления при направленном выбросе в песчаных грунтах, если расстояние между зарядами в ряду составляет 10 м. Принять .

Задача 2. В нескальных породах создается канал направленным взрывом двух рядов сосредоточенными зарядами. Ширина канала поверху должна быть 22 м. Принять п=2. Определить интервал замедления между взрывами рядов зарядов.

Дополнительное указание: для определения W необходимо начертить схему расположения двух зарядов.

Задача 3. Определить интервал к. з. в. шпуровых зарядов при проведении выработки в песчаниках плотностью 2,55 т/см³, у которых с = 2500 м/с, а л. н. с. 0,8.

Задача 4. Определить интервал замедления между взрывами рядов шпуровых зарядов при проведении выработок по породам с f = 3-5 при средней л. н. с. 0,7 м.

Задача 5. Плотность руды составляет 3,52 т/м³, скорость звука 4800 м/с. Л. н. с. при отбойке составляет 3,5 м. Определить интервал замедления для данных условий и подобрать тип ЭД.

Задача 6. Средний размер отдельности в массиве 0,8 м. Скорость звука в образцах пород 2500 м/с. Сетка скважин квадратная 70х7 м. Взрывание порядное. Определить интервал замедления при взрывании таких массивов и подобрать КЗДШ.

Задача 7. Средний размер отдельности в массиве 0,2 м. Скорость звука в образцах пород 4000 м/с. Сетка скважин квадратная 8,5x8,5 м, соединение зарядов ДШ по диагонали квадратов. Определить интервал замедления при к. з. в, подобрать тип штатных КЗДШ.

Задача 8. Взрывом разрушаются уступы трещиноватых известняков с р_п = 2,8 т/м³, с = 3000 м/с. Диаметр применяемых скважин 230 мм, л. н. с. = 10 м. Определить интервал замедления и подобрать тип КЗДШ.

Задача 9. Определить интервал замедления при взрывании уступов перидотитов при W = 7 м.

Задача 10. Взрываются уступы трещиноватых кварцитов с плотностью 2,9 т/м³, с = 6300 м/с. Диаметр скважин 269 мм, W = 8 м. Определить интервал замедления и подобрать тип КЗДШ.

РАБОТА №7.

ВТОРИЧНОЕ ДРОБЛЕНИЕ НЕГАБАРИТНЫХ КУСКОВ НАКЛАДНЫМИ

И ШПУРОВЫМИ ЗАРЯДАМИ

Цель и задачи занятия. Определение параметров буровзрывных работ при вторичном дроблении негабаритов.

Содержание занятия. При дроблении зарядами внутреннего действия в середине негабаритного куска на 1/3 его толщины пробуриваются один или несколько шпуров диаметром 28 — 30 мм. Общая масса заряда ВВ (кг) на дробление определяется по формуле

Q = q ×V, (7.1)

где q — расчетный удельный расход ВВ для зарядов внутреннего действия, кг/м³; V — объем негабаритного куска, м³.

Масса заряда одного шпура, (кг)

(7.2)

где d — диаметр шпура, м; — плотность заряжания, кг/м³; l — длина шпура, м; k — коэффициент заполнения шпура k = 2/3.

Число шпуров на кусок большого объема

(7.3)

При взрывании наружными зарядами общая масса заряда ВВ (кг) определяется по формуле

Q = q ×V, (7.4)

где q —расчетный удельный расход ВВ при дроблении зарядами наружного действия (накладными), кг/м³.

Величины q_в и q_н приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Удельный расход ВВ

Категория пород по ЕниР	Расчетный удельный расход ВВ для дробления негабаритных кусков (для аммонита № 6ЖВ), кг/м3
0,5 м для зарядов внутреннего действия	При длине ребра 0,7 м	0,5 м для зарядов наружного действия	0,7 м
VII— VIII	0,38	0,2	1,4	1,45
IX— X	0,5	0,27	1,6	1,65
XI— XIII	0,58	0,29	1,8	1,85
XIV— XVI	0,65	0,32	2,0	2,1

При вторичном взрывном дроблении расчетный удельный расход ВВ в сравнении с зарядами внутреннего действия можно в 5—10 раз уменьшить, если применить гидровзрывной способ, при котором в шпур помещается жидкость и уменьшенный заряд ВВ.

В незаполненную взрывчатым веществом часть шпура помещается забойка. Наружные заряды также закрываются наружной забойкой.

Пример.Определить массу накладного заряда ВВ и заряда ВВ в шпуре, а также расход бурения для разделки негабаритного известняка VIII категории размером 2 × 1,5 × 1 м.

Решение.Глубина шпура

l = = 0,67 м/о

Необходимая масса заряда

Q= q_BV = 0,2×3= 0,6 кг.

Масса заряда одного шпура при плотности заряжания 900 кг/м³

кг.

Необходимое число шпуров

N= Q/Q =0,6/0,28=2.

Расход бурения на негабарит

L= 21_Ш = 2×0,67= 1,34 м.

Необходимая масса накладного заряда

Q= q_HV = 1,45×3= 4,4 кг.

Задача 1. Сравнить расход ВВ при дроблении негабаритного куска гранита IX категории по ЕНиР с максимальным ребром 0,7 м шпуровыми и накладными зарядами.

Задача 2. Необходимо взорвать 100 м³ негабаритных кусков пород XI категории по ЕНиР. Куски имеют форму, близкую к кубической, с размером его стороны 0,8 м. Определить общий расход ВВ и сравнить расход ВВ на кусок при дроблении накладными и шпуровыми зарядами и подсчитать объем бурения при применении шпуровых зарядов.

Задача 3. Взорвано 50 тыс. м³ горной массы. Выход негабаритных кусков объемом 0,8 м³ составил 15%. Определить требуемое количество аммонита № 6ЖВ для накладных и шпуровых зарядов, расход В В на один негабарит, а при шпуровых зарядах и объем бурения.

Задача 4. Определить глубину бурения, общий расход бурения и аммонита № 6ЖВ и массу одного заряда для дробления 400 м³ негабарита пород IX категории по шкале ЕНиР. Средний объем негабарита 0,5 м³.

Задача 5. Подсчитать необходимое количество аммонита № 6ЖВ для дробления негабаритных кусков, если при взрывании 75 тыс. м³ пород XIV категории по шкале ЕНиР выход негабаритных кусков объемом 1,25 м³ составил 5% при шпуровых и накладных зарядах.

Задача 6. Годовая производственная мощность карьера по добыче строительных материалов VII категории по шкале ЕНиР составляет 500 тыс. м³. Выход негабаритных кусков с размером более 0,5 м составляет 5%. Вторичное дробление выполняется шпуровыми зарядами при электрическом способе взрывания. Определить годовую потребность в аммоните № 6ЖВ и электродетонаторах и объем бурения для разделки негабаритов.

Задача 7. Для расчистки территории площадью 500 м² необходимо раздробить и убрать валуны галечника. Галечник представлен гранитными породами VII—X категорий по ЕНиР, средний объем валуна 0,5 м³, максимальное ребро 0,7 м. На каждые 10 м² встречаются пять валунов. Определить необходимое количество ВВ для дробления этих валунов накладными зарядами.

Задача 8. Необхо