Лукьянов В.Г., Комащенко В.И., Шмурыгин В.А. Взрывные работы

Подождите немного. Документ загружается.

221

где η – коэффициент использования шпура (КИШ); е – переводной ко-

эффициент ВВ; Р

– вместимость ВВ в 1 м шпура; Δ – плотность заря-

жания, кг/м

; K

– коэффициент использования во времени.

Как видно из формулы (3.4), выбор наиболее эффективного ВВ

при равной степени дробления пород определяется их буримостью,

стоимостью 1 кг ВВ и его плотностью.

Для более детальных расчётов необходимо подсчитывать затраты

на вторичное дробление негабарита и погрузку породы экскаваторами,

переработку минерального сырья до выхода готового продукта.

В условиях конкретного применения ВВ выбирают с учётом этих

соображений, а также практического опыта горного предприятия и тех-

нологичности ВВ в соответствии с принятой схемой механизации

взрывных работ.

Упаковка и расфасовка ВВ заводского изготовления зависят от

свойств ВВ, их назначения, гарантируемых сроков сохранности свойств,

условий хранения, перевозки и применения. Гранулированные ВВ вы-

пускаются только в россыпном виде, порошкообразные – как в россып-

ном, так и в патронированном виде. ВВ высокой чувствительности к

внешним воздействиям, а также предохранительные ВВ выпускаются в

патронированном виде.

Гранулированные и непатронированные порошкообразные ВВ

упаковывают в 4-слойные бумажные битумированные мешки или меш-

ки с полиэтиленовым покрытием.

Патронированные ВВ выпускаются по типоразмерам с опреде-

лёнными величинами диаметра патронов и их массы. Патроны упако-

вываются в пачки из парафинированной бумаги или пакеты из полиэти-

лена, по 8–12 патронов в пачке. Пачки или пакеты упаковывают в дере-

вянные ящики, которые готовятся из древесноволокнистых плит или из

гофрированного картона.

Контрольные вопросы

1. С учётом каких факторов осуществляется выбор типа ВВ?

2. Как оценивается экономическая эффективность применения раз-

ных ВВ?

3. Перечислите ВВ, допущенные к постоянному применению только

для открытых горных работ.

4. Назовите основные ВВ, допущенные к применению на подзем-

ных работах.

222

ГЛАВА 4

СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ИНИЦИИРОВАНИЯ

ПРИ ВЗРЫВАНИИ

4.1. Классификация способов взрывания

При взрывных работах применяют различные технические приё-

мы и средства, учитывающие конкретные условия и обеспечивающие

надёжное взрывание зарядов ВВ.

Способы взрывания различают по виду используемых средств,

вызывающих детонацию зарядов, а также по величине интервала вре-

мени замедления между взрывом зарядов.

Взрывание – процесс детонирования зарядов ВВ в заданной по-

следовательности и в определённый промежуток времени, осуществ-

ляемый средствами инициирования (СИ), передающими импульс заряду

ВВ и тем самым вызывающими (возбуждающими) его детонацию.

По виду применяемых СИ, вызывающих детонацию зарядов, на

горных предприятиях применяют следующие способы взрывания: огне-

вой, электроогневой, электрический и с помощью детонирующего шнура.

Название способа взрывания определяется тем видом средств взрыва-

ния, который непосредственно вызывает детонацию ВВ. При огневом спосо-

бе взрывание осуществляют с помощью огнепроводного шнура, капсюля-

детонатора и средств поджигания; при электроогневом – с помощью СИ ог-

невого и электрического способов; при электрическом – с помощью элек-

тродетонаторов, проводов, источников тока и контрольно-измерительных

приборов; при взрывании с помощью детонирующего шнура – с помощью

СИ огневого или электрического способа, инициирующих ДШ. Детонирую-

щий шнур инициируют при помощи капсюля-детонатора (КД) или электро-

детонатора (ЭД).

По величине интервала времени замедления между зарядами раз-

личают мгновенное, короткозамедленное и замедленное взрывание.

При мгновенном взрывании заряды детонируют практически од-

новременно. Взрывание зарядов ВВ осуществляется электрическим спо-

собом при помощи детонирующего шнура или капсюля-детонатора.

При этом способе порода дробится неравномерно, и практически нет

возможности улучшить качество дробления, поскольку взрыв двух со-

седних зарядов происходит с интервалом.

223

При короткозамедленном взрывании группа зарядов ВВ взрывает-

ся в определённой последовательности с интервалом времени 25…250

мс при помощи детонаторов ЭДКЗ или ДШ совместно с набором замед-

лителей КЗДШ. Этот метод используют при массовых взрывах, как в

подземных условиях, так и при открытых разработках.

При замедленном способе взрывания интервалы между отдель-

ными взрывами зарядов ВВ составляют 0,5…10 с. Взрывание осуществ-

ляют при помощи ЭД замедленного действия.

4.2. Огневое взрывание

При огневом способе взрывания детонация зарядов ВВ вызывает-

ся с помощью КД. Данный способ применяют на открытых работах, а

также в шахтах, не опасных по газу и пыли, при проведении горизон-

тальных горных выработок.

С помощью специальных средств воспламенения поджигают от-

резок ОШ, закрепленный в КД, от искры ОШ взрывается КД, вызывая

детонацию всего заряда ВВ. При этом способе можно вести счёт взры-

вающихся зарядов без специальных приборов.

Огневое взрывание представляет собой комплекс операций, вклю-

чающий изготовление зажигательных и контрольных трубок, а также

патронов-боевиков. Все эти операции выполняет взрывник.

При шпуровом методе взрывания зарядов допускается зажигание

за один приём не более 16 шнуров, а при применении зажигательных

патронов число шнуров, зажигаемых за один приём, должно быть не

более 10 на забой.

При ведении взрывных работ в вертикальных и наклонных выра-

ботках с углом падения более 30° применять огневой способ запрещает-

ся (разрешается электроогневой или другие). Электроогневое взрывание

используют при проходке вертикальных и наклонных восстающих вы-

работок, а также при проведении горизонтальных и направленных вниз

выработок. При этом способе взрывания действует электрозажигатель-

ный патрон ЭЗП-Б, т. е. создаётся возможность своевременного отхода

взрывников на безопасное расстояние.

При огневом и электроогневом взрывании необходимо вести счёт

взорвавшихся зарядов, подходить к месту взрыва разрешается не ранее

чем через 15 мин с момента последнего взрыва.

Описанные способы взрыва просты в применении, не требуют

сложных расчётов, имеют низкую стоимость. Однако существует ряд

недостатков: значительная опасность для взрывания, ограниченность

числа взрываемых зарядов, нахождение взрывника при зажигании непо-

средственно у зарядов, невозможность проверки какими-либо прибора-

224

ми качества подготовки зарядов к взрыву; невозможность получения

точных интервалов замедлений; образование большого количества ядо-

витых газов при сгорании огнепроводного шнура; невозможность полу-

чения короткозамедленного взрывания и проверки взрывной сети.

Средствами инициирования называют принадлежности, с помо-

щью которых осуществляется взрыв – зажигательные трубки, зажига-

тельный тлеющий фитиль, зажигательная свеча, зажигательный патрон

ЗП-Б, контрольная трубка, боевик, капсюль-детонатор, огнепроводный

шнур.

Зажигательная трубка – капсюль-детонатор со вставленным в

него и скрепленным с ним отрезком огнепроводного шнура определён-

ной длины. Она служит для передачи начального импульса заряду. Из-

готовляют её в отдельном помещении на столах, обитых брезентом по

войлоку или резиной толщиной 3 мм и переносят в специальных сумках

отдельно от ВВ.

Тлеющий фитиль – шнур с сердцевиной из льняных или хлопча-

тобумажных нитей, пропитанных концентрированным раствором ка-

лиевой селитры и помещённых в наружную нитяную оплетку. Скорость

горения при поджоге открытым пламенем от 1,0 до 2,5 см/мин.

Зажигательные свечи – бумажные гильзы диаметром около 10 мм

и длиной 200 мм, заполненные с одного конца горючим составом, а с

другого – инертным веществом (для держания в руке при горении). На

конце горючей части имеется зажигательная головка, воспламеняющая-

ся от спичечной тёрки. Время горения свечей – 1; 2; 3 мин.

Зажигательные патроны ЗП-Б – бумажные парафинированные

гильзы с открытым концом, на дне которых находятся упрочнённые с

помощью парафина и канифоли пороховые лепешки толщиной 2…3 мм.

Диаметр зажигательных патронов – 18…41 мм, длина – 50…70 мм.

Предназначаются для одновременного зажигания до 37 отрезков огне-

проводного шнура. Зажигательные патроны применяют для группового

зажигания огнепроводного шнура. Выпускают зажигательные и элек-

трозажигательные патроны в бумажных гильзах марок ЗП-Б от № 1 до

№ 5. Патроны № 1 предназначены для поджигания 7-ми (№ 2 – 8–12,

№ 3 – 13–19, № 4 – 20–27 и № 5 – 28–37) отрезков шнура.

Контрольная трубка служит для контроля за временем при вос-

пламенении зажигательных трубок взрывником. Во избежании разлёта

металлических осколков для изготовления контрольных трубок исполь-

зуют КД из бумажных гильз. Контрольные трубки применяют при

взрывании на открытой поверхности в случае значительного удаления

зарядов один от другого. В подземных условиях используют контроль-

ный отрезок огнепроводного шнура.

225

Боевик – патрон ВВ (шашка-детонатор) или часть заряда ВВ в

оболочке, смонтированный с инициатором взрыва. Применяют для воз-

буждения устойчивой детонации зарядов ВВ. Их изготовляют на месте

работ или в специально отведённых местах и зарядных будках, распо-

ложенных не ближе 50 м от места производства взрывных работ.

Капсюль-детонатор (рис. 4.1) предназначен для возбуждения де-

тонации ВВ при взрывных работах огневым способом. Он представляет

собой открытую с одного конца медную, алюминиевую или бумажную

гильзу (6), в которой запрессован заряд вторичного инициирующего ВВ

(2). Заряд первичного инициирующего ВВ (гремучая ртуть (3) и тенерес

или азид свинца (5) в капсюле-детонаторе запрессован в чашечку (4) из

металла (меди, алюминия), имеющую в середине отверстие диаметром

2…2,5 мм, для усиления инициирующего действия донышко капсюля-

детонатора делают в виде кумулятивного углубления (1).

Рис. 4.1. Капсюли-дитонаторы:

а – гремуче-ртутно-азидо-тетриловый;

б – гремуче-ртутно-тетриловый

Широко применяют в горной промышленности капсюли-детонаторы

в алюминиевой гильзе КД8-А, в бумажной гильзе КД8-Б и в металлической

гильзе (стальной или биметаллической) КД8-С. Названия их зависят от ви-

да инициирующих ВВ, которыми снаряжены капсюли-детонаторы: азидо-

тетриловый, гремуче-ртутно-тетриловый, азидо-тэновый и т. д.

Огнепроводный шнур (рис. 4.2) служит для подвода пламени к первич-

ному заряду капсюля-детонатора. Имеет сердцевину из мелкозернисто-

го чёрного (дымного) пороха с направляющей нитью и две-три оплётки

из хлопчатобумажных ниток, пропитанных водо- или влагонепроницае-

мой массой. Диаметр ОШ – 5…6 мм. Отрезок

шнура длиной 60 см имеет

разброс во времени горения от 60 до 70 с, скорость горения – 1 см/с. Шну-

ры выпускают отрезками по 10 м (свёрнутыми в круги).

226

Рис. 4.2. Огнепроводный шнур:

1 – направляющая нить; 2 – порох; 3 – льняные оплетки;

4 – наружная оболочка

В зависимости от материала водоизолирующего покрытия выпус-

кают следующие марки шнура: асфальтированный (ОША), с пластиковым

покрытием (ОШП) и экструзионный с полиэтиленовой оболочкой (ОШЭ).

Техническая характеристика огнепроводных шнуров

Тип шнура

ОША ОШП ОШЭ

Диаметр, мм

4,8…5,8 5…6 4,8…5,1

Число оплеток, шт.

3 2 2

Теплостойкость, °С

45 50 50

Морозостойкость, °С

−25 −35 −35

Гарантийный срок хранения шнура ОШП – 5 лет, остальных – 1 год.

Огнепроводные шнуры выпускаются отрезками длиной 10 м, свернутыми

в бухты, и укладывают в пачки по 25 шт., а пачки – в ящики.

4.3. Электрическое взрывание

Электрический способ взрывания является одним из основных и

может применяться в любых условиях. Преимущества его по сравнению с

огневым способом заключаются в отсутствии ядовитых газов, а также

возможности взрывания с любого расстояния одновременно серии заря-

дов, а также с замедлением. Поэтому при применении данного способа

обеспечиваются безопасность и возможность взрывания зарядов в любой

последовательности. Электрическое взрывание используют также при

взрывных работах в шахтах, опасных по газу и пыли. Однако этот способ

имеет ряд недостатков: сложность подготовки, монтажа и расчёта элек-

227

тровзрывной сети, изоляции участков; необходимость проверки сопротив-

ления сети соответствующими приборами; опасность преждевременных

взрывов от блуждающих токов и ликвидации зарядов; высокая стоимость.

Работы при электрическом способе взрывания выполняют в сле-

дующей последовательности: расчёт взрывной сети; подбор и проверка

электродетонаторов по сопротивлению; изготовление боевиков; заря-

жание; монтаж электровзрывной сети и её проверка; подсоединение ма-

гистральных проводов к источнику тока и взрывание.

Действие электродетонаторов основано на нагревании электриче-

ским током мостика накаливания. Температура его разогрева пропорцио-

нальна количеству выделившегося тепла Q, которое при протекании в те-

чение времени t тока силой I через мостик с сопротивлением R составит:

0, 24QIRt=

. (4.1)

Чем больше выделяется тепла, тем выше разогрев мостика и эф-

фективней воспламенение горелки. Верхний предел постоянного тока,

который, протекая через ЭД без ограничения времени, не вызывает их

срабатывания, называют безопасным током.

Чувствительность к току характеризуется импульсом воспламенения.

Под ним понимают импульс тока I

t, обеспечивающий взрыв детонатора.

Гарантийный ток – минимальный ток, проходящий через после-

довательно включенные электродетонаторы и вызывающий их воспла-

менение с заданной вероятностью. Обычно при постоянном токе его

значение составляет 1 А, а при переменном – более 2,5 А.

Для безопасного ведения работ должны соблюдаться следующие

условия: ток, проходящий через электродетонатор, должен быть меньше

гарантийного; электродетонаторы проверены на проводимость и подоб-

раны по сопротивлениям; электрическая сеть должна быть точно рас-

считана, смонтирована и проверена.

Источниками тока служат взрывные машинки, а также силовая и

осветительная сети.

При работах с применением электрического взрывания группы

ЭД соединяют между собой последовательно, параллельно или по сме-

шанным схемам (последовательно-параллельно).

Последовательное соединение (рис. 4.3, а) состоит в том, что концы

детонаторных проводников заряда ВВ соединяют между собой, а два край-

них конца присоединяют к магистрали, идущей к источнику тока. При по-

следовательном соединении через все ЭД проходит ток одинаковой силы:

rn r R

, (4.2)

228

где Е – электродвижущая сила источника тока, В; r – сопротивление од-

ного электродетонатора, Ом; n – число ЭД в цепи; r

– внутреннее со-

противление источника тока, Ом; R – сопротивление подводящих про-

водников) Ом. Общее сопротивление электровзрывной сети

общ м с у к эд

RRRRNR R=+++ +

∑

, (4.3)

где R

, R

эд

– сопротивление проводов, соединительных, участко-

вых, магистральных концевых, ЭД, Ом; N – число ЭД, а сопротивление

проводников

= , (4.4)

где ρ – удельное сопротивление материала провода; l, S – длина и сече-

ние провода. Безопасность при постоянном токе обеспечивается при ус-

ловии:

общ

≥ , (4.5)

где I сила тока, поступающего в ЭД, А; U – напряжение источника тока,

В; I

– гарантийный ток, А; I равно 1А при взрывании одного ЭД, 1,5А –

от 2 до 100 ЭД и 1,25 А – более 100 ЭД,

Параллельное соединение (см. рис, 4.3, б, в) состоит в том, что

каждый концевой провод ЭД присоединяют к разным магистральным

проводам. При этом способе соединения требуется значительно более

мощный источник тока, чем при последовательном:

rn r R

. (4.6)

Общее сопротивление группы параллельно соединённых ЭД на-

ходится из выражения

111 1

...

RRR R

=+++

, (4.7)

где R

, R

, … R

– сопротивление электродетонаторов, Ом.

Различают параллельно-ступенчатое соединение (см. рис. 4.3, в), ко-

гда электродетонаторы постепенно присоединяют к двум параллельным

проводам по ступням, и параллельно-пучковое соединение (см. рис. 4.3, б),

когда электродетонаторы в виде пучков присоединяют к металлическим

проводам. Общее сопротивление при параллельно-ступенчатом соединении

электровзрывной сети рассчитывают по формуле:

эд к

общ м с у

RRRR

=+++

. (4.8)

229

Рис. 4.3. Схемы соединения электродетонаторов:

а – последовательное; б – параллельно-пучковое; в – параллельно-ступенчатое;

г – параллельно-последовательное; д – последовательно-параллельное

Параллельно-последовательный способ соединения (рис. 4.3, г) со-

стоит в том, что ЭД разделяют на группы, в каждой из которых имеются

последовательные и параллельные соединения. При данном способе со-

единения следует выполнять следующие условия:

1) в каждой группе должно быть одинаковое число ЭД;

2) сопротивление во всех группах должно быть одинаковым. Общее

сопротивление взрывной сети в этом случае составит:

укЭД

общ м с 1

RRR

RR m

=++

, (4.9)

где т

– число последовательно соединенных групп ЭД; n

– число па-

раллельно соединенных ЭД в группе, а величина тока в магистрали

мс у

RRm

⎛⎞

⎜⎟

⎝⎠

. (4.10)

Последовательно-параллельный способ (см. рис. 4.3, д) состоит в

том, что ЭД в группах соединяются между собой последовательно, а

группы их включаются в электровзрывную сеть параллельно. Величина

тока в этом случае

230

. (4.11)

Общее сопротивление взрывной сети

су2 эд к

общ м

()RRnR R

, (4.12)

где n

– число последовательно включенных ЭД в группе; m

– число

параллельных групп ЭД, а величина тока в магистрали

mI≥

. (4.13)

При данном способе можно использовать источник тока небольшой

мощности, чем обеспечивается большая надёжность взрывания. Данный

способ широко применяется. Некоторые комбинации описанных выше

способов (например, в схемах с дублированием) приведены на рис. 4.3.

Средства электрического инициирования. Электродетонатор пред-

ставляет собой капсюль-детонатор, соединённый в одно целое с электровос-

пламенителем, преобразующим электрическую энергию в тепловую и соот-

ветственно вызывающим вспышку воспламеняющегося состава.

Электродетонаторы по характеру действия подразделяют на три

группы: мгновенные, замедленные и короткозамедленные.

У электродетонаторов мгновенного действия электровоспламе-

нитель находится непосредственно у чашечки капсюля-детонатора, ко-

торый при включении тока взрывается практически мгновенно.

Принцип действия их следующий: электрический ток, поступаю-

щий по проводникам от источника тока к мостику накаливания, вос-

пламеняет зажигательный состав, от пламени которого детонирует пер-

вично инициирующее ВВ, возбуждая взрыв электродетонатора.

Серийно выпускают следующие электродетонаторы: ЭД-8-Э, ЭД-8-Ж

(рис. 4.4), ЭД-8-ПМ, ЭД-1-8Т, ТЭД-2, ЭДВ-1, ЭДВ-2 (ВЭД)

ЭД-8Э – водостойкий, непредохранительный, с эластичным креплени-

ем мостика накаливания; ЭД-8Ж – водостойкий, непредохранительный, с

жёстким креплением мостика накаливания; ЭД-КЗ-35П, ЭД-КЗ-ОП – предо-

хранительный, повышенной мощности для шахт, опасных по газу и пыли.

Буквы означают: Э, Ж – эластичный и жесткий способы крепления мостика

накаливания; ПМ – предохранительные мощные; Т – термостойкие.