5.2. ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА И СРЕДСТВА ИНИЦИИРОВАНИЯ ВЗРЫВАНИЯ

  Главная     Учебники - Горное дело     Ю. Ф. ВАСЮЧКОВ ГОРНОЕ ДЕЛО

 поиск по сайту     

 

 

 

 

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

 

 

5.2. ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА И СРЕДСТВА ИНИЦИИРОВАНИЯ ВЗРЫВАНИЯ

 

Взрыв — процесс высвобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за очень короткий промежуток времени. В месте взрыва происходит резкое повышение давления, плотности и температуры в виде взрывной волны. Источником энергии при взрыве служит взрывчатое вещество (ВВ) ,— вещество, способное под влиянием внешнего воздействия быстро разлагаться с образованием большого количества сильно нагретых газов.

По скорости и характеру распространения взрыва в взрывчатом веществе различают детонацию, взрывное горение и выгорание. Детонацией называют взрыв, распространяющийся по веществу в виде детонационной волны от одного слоя к другому с постоянной для данных условий сверхзвуковой скоростью. В обычных условиях взрыв происходит вследствие детонации ВВ, которую создают интенсивным механическим (удар) или тепловым (искровой разряд, взрыв малой мощности) воздействием. Взрывным горением называют взрыв,
 

протекающий в результате тепло- или массопередачи энергии от слоя к слою ВВ со скоростью нескольких сотен метров в секунду. Таков, например, взрыв черного пороха. Выгорание ВВ характеризуется скоростью перемещения фронта горения, равной нескольким десяткам метров в секунду. Выгорание ВВ наступает по окончании процесса детонации и при условии, что в результате взрыва ВВ израсходовано не полностью. Взрывные работы в шахте должны быть организованы таким образом, чтобы исключить возможность выгорания ВВ.

В состав ВВ, применяемых в горной промышленности, обязательно входят окислитель (кислород) и горючие вещества. В результате взрыва образуются углекислый газ, пары воды, соединения азота и другие газы.

Основными характеристиками ВВ являются бризантность и работоспособ ность.

Бризантность — способность ВВ производить при взрыве измельчение или пробивание ограждающей среды. Бризантность устанавливают по усадке (мм) стандартного свинцового цилиндра после взрывания 0,5 кг ВВ, помещенного на верхний его торец. Бризантность промышленных ВВ составляет 4— 30 мм.

Работоспобность (фугасность) — способность продуктов детонации ВВ производить механическую работу. В горном деле работоспособность определяют по приращению объема (см3) цилиндрической полости свинцовой камеры в результате взрыва в ней 0,01кг ВВ. Работоспособность промышленных ВВ составляет 130—500 см3. Взрывчатое вещество изготовляют с такой плотностью, чтобы скорость взрыва была максимальна и практически не зависела от внешних условий. Низкая плотность ВВ не позволяет обеспечить детонацию вещества, высокая плотность у слежавшихся ВВ снижает скорость и мощность протекания взрыва.

Выпускаемые ВВ бывают непредохранительные и предохранительные. Последние отличаются тем, что содержат специальные добавки — каталитически активные пламегасители, которые понижают температуру продуктов взрыва и замедляют окисление метана или тонкой угольной пыли.

По области применения промышленные ВВ делят на восемь классов: I — непредохранительные для взрывания только на земной поверхности; II — непредохранительные для взрывания на земной поверхности и в забоях подземных выработок, в которых либо отсутствует выделение горючих газов, либо применяется инертизация призабойного пространства, исключающая воспламенение взрывоопасной среды; III — предохранительные для взрывания только по породе в забоях подземных выработок, в которых имеется выделение метана и отсутствует взрывчатая пыль; IV — предохранительные для взрывания по углю и (или) породе, горючим сланцам в забоях подземных выработок, опасных по взрыву угольной или сланцевой пыли при отсутствии выделения метана; или по углю и (или) породе в забоях подземных выработок, проводимых по угольному пласту, в которых выделяется метан, кроме забоев, отнесенных к особо опасным по метану при взрывных работах; или для сотрясательного взрывания в забоях подземных выработок; V — предохранительные, используемые для взрывания по углю и (или) породе в особо опасных по метану забоях подземных выработок, проводимых по угольному пласту, когда исключен контакт боковой поверхности шпурового заряда с метано!оз-душной смесью, находящейся в пересекающих шпур трещинах массива или в выработке; VI — предохранительные для взрывания по углю и (или) породе в особо опасных по метану при взрывных работах забоях подземных выработок, проводимых в условиях, когда возможен контакт боковой поверхности шпурового заряда с метановоздушной смесью, находящейся либо в пересекающих шпур трещинах массива, либо в выработке; или в угольных и смешанных забоях восстающих выработок (с углом наклона более 10°), в которых выделяется метан, при их длине не более 20 м и отсутствии предварительно пробуренных скважин, обеспечивающих проветривание за счет общешахтной депрессии; VII — предохранительные и изделия из предохранительных ВВ VI—VII классов для ведения специальных взрывных работ в забоях подземных выработок, в которых возможно образование взрывоопасной концентрации метана и угольной пыли (к специальным работам в данном случае относят распыление порошкообразных ангибиторов, перебивание деревянных стоек, дробление негабаритов и т. д.); С (специальный) — непредохранительные и предохранительные и изделия из них, предназначенные для взрывных специальных работ на земной поверхности (разрушение мерзлых грунтов, дробление негабаритов и др.) и в подземных условиях, кроме забоев, в которых возможно образование взрывоопасной концентрации метана и угольной пыли (взрывание сульфидных руд, прострелочно-взрывные работы в разведочных, нефтяных и газовых скважинах, взрывные работы в серных, нефтяных шахтах и др.).

В шахтах и рудниках, опасных по взрыву газа или пыли, применяют довольно ограниченное число ВВ .

В шахтах и рудниках, не опасных по взрыву газа и пыли, используют гранулиты М, АС-4, АС-4В, АС-8В, аммонит 6ЖВ, аммонал скальный № 3, аммонал-200, детонит М, акванал АРЗ-8Н и др.

На открытых работах в сухих скважинах применяют грану-лит М, гранитол-7А, граммонит 79/21 и др., в обводненных скважинах— гранулохол, аммонит 6ЖВ в полиэтиленовых патронах и мешках, гранитол-1, алюмотол, в шпурах — гранулит АС-4, детонит М, аммонал-200 и др.

В шахтах применяют ВВ в виде патронов — цилиндрически спрессованных столбиков, упакованных в защитные оболочки. Патроны при шпуровом методе взрывания изготавливают диаметром 28, 32, 36 и 45 мм; их масса 0,1; 0,2; 0,3 кг и более. Оболочки патронов ВВ окрашивают в следующие цвета: I класс — в белый, II — в красный, III — в синий, IV, V, VI и VII — в желтый, С — в белый, красный, черный и зеленый (в зависимости от группы ВВ).

I Средства взрывания (СВ) служат для создания начального ; импульса, без которого взрыв ВВ произойти не может. В горной промышленности для возбуждения начального импульса применяют специальные устройства — электродетонаторы или капсюли-детонаторы, содержащие небольшое количество легко-воспламеняемых, так называемых инициирующих ВВ. Перед взрывом СВ помещают в патрон ВВ, который называют пат-рон-боевик. При воспламенении инициирующего ВВ от электрического тока или огня детонатор взрывается, что создает импульс для взрыва всего заряда.


 

Электрическое взрывание производят при помощи электродетонаторов, представляющих собой капсюль-детонатор с электровоспламенителем. По времени срабатывания они бывают мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия, по области применения — непредохранительные и предохранительные.

Непредохранительный электродетонатор мгновенного действия (рис. 5.2) представляет собой гильзу /, которая содержит первичный и вторичный заряды. Первичный заряд состоит из зажигательного состава 3, покрытого слоем нитролака 2. Внутри первичного заряда размещен воспламенительный состав 4У который воспламеняется от мостика накаливания 5. Электрический ток подается к мостику по двум медным проводам 6 длиной от 1,5 до 4 м. Для предохранения первичного инициирующего заряда и проводов от повреждения в гильзе имеется пластмассовая пробка 7. Остальную часть гильзы занимает вторичный заряд. Продолжительность срабатывания электродетонатора после подачи электрического тока на мостик накаливания 2—10 мс.

В шахтах и рудниках, опасных по взрыву или пыли, используют только предохранительные электродетонаторы. К таким детонаторам мгновенного действия относится электродетонатор ЭД-КЗ-ОП, который имеет предохранительное покрытие на гильзе.

В электродетонаторах короткозамедленного и замедленного действия между первичным и вторичным зарядами находится замедляющий состав. Электродетонатор короткозамедленного действия ЭД-КЗ-ПМ имеет семь серий замедления (от 15 до 120 мс), ЭД-КЗ-П — пять (от 25 до 125 мс). Номер серии указывают на бирке, прикрепляемой к проводам.

Источник тока для электродетонаторов должен иметь мощность, чтобы обеспечить взрывную сеть током силой не менее 1 А при числе одновременно взрываемых электродетонаторов до 100 шт.. не менее 1,3 А при числе электродетонаторов до 300 шт. и не менее 2,5 А при использовании переменного тока. В шахтах, опасных по газу и пыли, для взрывания используют кон-
 

Таблица 5.2

 

Категория крепости пород по строитель­ным нормам и правилам

Коэффициент крепости породы

Удельный расход ВВ (кг/м3) при площади поперечного сечения выработки в проходке (м9)

8—10

11—15

16—20

>20

В

III и IV

V

VI и VII VIII IX

 

1,5 (уголь)

2—3 4—6 7—9 10—14

  2

0,95

1,2

1,95

2,9

4,1

 

0,75

1,03

1.73                     2,6

3.73

 

0,55

0,85

1,5

2,3

3,45

0,5

0,72

1,08

1,56

2,52

В шахтах, не опасных по взрыву газа или пыли

III и IV

1,5 (уголь)

0,95

0,75

0,55

0,5

V

2—3

1

0,85

0,7

0,6

VI и VII

4—6

1,55

1,4

1,25

0,9

VIII

7—9

2,45

2,2

1,95

1,3

IX

10—14

3,45

3,18

2,9

2,1

X

15—18

4,05

3,83

3,6

3

XI

19—20

5

4,25

4

3,35

 

 

 

денсаторные взрывные приборы КВП-1/100М и ПИВ-100М. Они позволяют взрывать одновременно до 100 последовательно соединенных электродетонаторов. В них имеется встроенный испытатель взрывной цепи. Для контроля состояния и сопротивления электровзрывной цепи в шахтах применяют приборы Р-3043, ВИС-1 и ИМС-1.

К неэлектрическим средствам взрывания относят капсюли-детонаторы КД-8Б и КД-8С, огнепроводные шнуры ОШП и ОША со скоростью горения 1 м/с и средства их зажигания, а также детонирующие шнуры ДША, ДШВ, ДШЭ-12 и др. Последние передают детонацию от капсюля-детонатора или электродетонатора заряду В В со скоростью 6,5—7 км/с.

Огневое и электроогневое взрывание зарядов применяют в шахтах и рудниках, не опасных по газу или пыли, кроме выработок с углом наклона более 30°, а также тех случаев, когда своевременный отход взрывников, производящих взрывание, на безопасное расстояние или в укрытие невозможен или затруднен. В шахтах, опасных по газу или пыли, разрешается применение только электрического взрывания с использованием взрывных приборов во взрыво- и искробезопасном исполнении.

Для более полного использования энергии взрыва и предотвращения прямого выброса продуктов взрыва в горную выработку ВВ изолируют от окружающей атмосферы забойкой, которая представляет собой смесь глины с песком в отношении примерно 3:1. Забойку помещают в шпур в виде патронов —
 

пыжей. По конструкции заряды ВВ бывают сплошные (колонковые) и рассредоточенные (ярусные, гирляндные). Сплошным считают заряд, представляющий сплошную массу ВВ или набор патронов ВВ, вплотную примыкающих друг к другу. Рассредоточенным называют заряд, отдельные части или патроны которого разделены промежутками и забойкой. Рассредоточение заряда по шпуру или скважине способствует более равномерному дроблению породы.

Удельный расход ВВ для взрывной отбойки 1 м3 массы породы определяют по нормам. При проведении горизонтальных и наклонных выработок ВНИИОМШС рекомендует выбирать удельный расход ВВ в зависимости от категории крепости пород (табл. 5.2).