Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Технология и безопасность взрывных работ

..pdf
Скачиваний:
46
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
19.39 Mб
Скачать

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Г.Н. Немтин, В.В. Аникин, В.М. Мальцев

ТЕХНОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2021

1

УДК 622.235 (078) ББК 33.133

Н50

Рецензенты:

канд. техн. наук, зав. лабораторией природной и техногенной сейсмичности Д.Ю. Шулаков (Горный институт УрО РАН);

канд. техн. наук, доцент Е.А. Нестеров (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Немтин, Г.Н.

Н50 Технология и безопасность взрывных работ : учеб. пособие / Г.Н. Немтин, В.В. Аникин, В.М. Мальцев. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2021. – 399 с.

ISBN 978-5-398-02610-8

Даны общие сведения из теории и методические указания к проведению практических занятий по расчету и выбору оптимальных и безопасных параметров взрывных работ на земной поверхности в карьерах и разрезах, а также в подземных выработках рудников и угольных шахт.

Предназначено для курсового и дипломного проектирования для студентов вуза специальности 21.05.04 «Горное дело» специализации «Подземная разработка рудных месторождений», «Маркшейдерское дело», «Горные машины и оборудование», «Электрификация и автоматизация горного производства».

УДК 622.235 (078) ББК 33.133

ISBN 978-5-398-02610-8

ПНИПУ, 2021

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение................................................................................................

8

Список терминов...............................................................................

11

1. Горные породы как объект разрушения...................................

15

1.1. Свойства, влияющие на эффективность разрушения

 

горных пород взрывом..............................................................

15

1.2. Классификации горных пород

 

по горно-технологическим свойствам.....................................

17

1.2.1. Классификациягорныхпородпокрепости........................

17

1.2.2. Классификациягорныхпородпобуримости.....................

18

1.2.3. Классификациягорныхпородпо твердости......................

20

1.2.4. Классификациягорныхпородпоабразивности................

20

1.2.5. Классификациягорныхпородпо трещиноватости...........

22

1.2.6. Классификациягорныхпородповзрываемости...............

23

2. Бурение шпуров и скважин.........................................................

26

2.1. Общие сведения........................................................................

26

2.2. Классификация способов бурения взрывных

 

шпуров и скважин .....................................................................

27

2.2.1. Вращательныйспособбуренияшпуров..............................

29

2.2.2. Ударно-поворотныйспособбуренияшпуров....................

36

2.2.3. Шнековоебурениескважин..................................................

45

2.2.4. Бурениескважинстанками

 

спогружнымипневмоударниками......................................

45

2.2.5. Шарошечноебурениескважин.............................................

48

2.2.6. Термический(огневой) способбуренияскважин..............

51

2.3. Современные тенденции развития средств

 

бурения шпуров и скважин.......................................................

52

3. Основы теории взрыва и взрывчатых веществ......................

54

3.1. Исторические сведения о развитии взрывного дела .............

54

3.2. Понятие о взрыве и взрывчатом веществе.

 

Основные свойства взрывчатых веществ................................

60

3.3. Взрывные реакции, кислородный баланс...............................

61

3.4. Ядовитые газы взрыва..............................................................

63

3.5. Определение энергетических характеристик

 

взрывчатых веществ и взрыва..................................................

69

3

3.5.1. Определениетеплотывзрыва...............................................

70

3.5.2. Определениетемпературывзрыва.......................................

73

3.5.3. Определениеобъемагазов, выделяющихся

 

привзрыве...............................................................................

75

3.5.4. Определениедавлениягазоввзрыва....................................

76

3.5.5. БалансэнергииВВпривзрыве.............................................

77

3.6. Детонация взрывчатых веществ..............................................

80

3.6.1. Основытеориидетонации.....................................................

80

3.6.2. Факторы, влияющиенадетонацию.....................................

89

3.6.3. Скоростьраспространениядетонации................................

93

3.6.4. Передачадетонациинарасстояние......................................

96

3.7. Кумулятивный эффект.............................................................

97

3.8. Характеристики и показатели взрыва.....................................

98

3.8.1. РаботоспособностьВВ..........................................................

98

3.8.2. БризантностьВВ...................................................................

102

3.8.3. ЧувствительностьВВ...........................................................

104

3.9. Промышленные взрывчатые вещества.................................

107

3.9.1. Свойстваирецептурапромышленных

 

взрывчатыхвеществ.............................................................

109

3.9.2. Взрывчатыехимическиесоединения................................

110

3.9.2.1. Инициирующиевзрывчатыевещества........................

113

3.9.2.2. Аммиачно-селитренныевзрывчатыевещества..........

114

3.9.2.3. Нитроэфирные (нитроглицериновые)

 

взрывчатые вещества............................................................

116

3.9.3. Классификацияпромышленных

 

взрывчатыхвеществ.............................................................

118

4. Средства и способы инициирования зарядов

 

взрывчатых веществ.......................................................................

131

4.1. Классификация средств и способов инициирования

 

(взрывания) зарядов взрывчатых веществ ............................

131

4.2. Огневоеинициирование зарядоввзрывчатыхвеществ............

132

4.2.1. Капсюль-детонатор..............................................................

133

4.2.2. Огнепроводныйшнур..........................................................

134

4.2.3. Зажигательнаятрубка..........................................................

136

4.2.4. Изготовлениепатрона-боевика...........................................

137

4.2.5. Расчетпараметровогневогоспособа

 

взрываниязарядов................................................................

138

4.3. Электрический способ инициирования зарядов ВВ............

141

4.3.1. Электродетонаторы..............................................................

142

4

4.3.2. Электровзрывныесетииихрасчет....................................

148

4.3.3. Источникитокадлявзрыванияэлектродетонаторов......

158

4.3.4. Измерительныеиконтрольныеприборы..........................

164

4.4. Электроогневое инициирование зарядов

 

взрывчатых веществ................................................................

167

4.5. Инициирование зарядов взрывчатых веществ

 

с помощью детонирующего шнура........................................

170

4.6. Неэлектрические системы инициирования

 

зарядов взрывчатых веществ..................................................

181

4.7. Электронные системы инициирования

 

зарядов взрывчатых веществ..................................................

190

5. Действие взрыва на окружающую среду

 

при разрушении горных пород.....................................................

192

5.1. Заряд взрывчатых веществ и их классификация .................

192

5.2. Общиепринципырасчетазарядоввзрывчатыхвеществ.........

194

5.3. Способы оценки гранулометрического

 

состава взорванной горной массы.........................................

203

5.4. Опасные факторы взрыва, опасные зоны.............................

205

5.4.1. Сейсмическоедействиевзрыва..........................................

206

5.4.1.1. Критериисейсмическоговоздействия

 

взрываназданияисооружения..........................................

207

5.4.1.2. Сейсмическибезопасныерасстояния

 

привзрывах............................................................................

210

5.4.2. Ударныевоздушныеволныотвзрывов............................

212

5.4.2.1. Критериибезопасноговоздействия

 

ударнойвоздушнойволны..................................................

212

5.4.2.2. Безопасныерасстоянияподействию

 

ударнойвоздушнойволны..................................................

215

5.4.3. Развалиразлеткусковпородыпривзрыве......................

219

5.4.4. Ядовитыегазывзрыва.........................................................

221

6. Взрывы на земной поверхности................................................

224

6.1. Методы взрывных работ и условия их применения............

224

6.2. Метод шпуровых зарядов......................................................

225

6.3. Метод скважинных зарядов...................................................

228

6.3.1. Общиесведения....................................................................

228

6.3.2. Расчетскважинныхзарядоврыхления..............................

237

6.3.3. Расчетскважинныхзарядоввыброса................................

241

6.3.4. Регулированиестепенидроблениягорныхпород...........

243

5

6.3.5. Схемыинициированияскважинныхзарядов...................

252

6.3.6. Отрицательныерезультатывзрывов

 

скважинныхзарядов............................................................

257

6.4. Метод котловых зарядов........................................................

259

6.5. Метод камерных зарядов.......................................................

262

6.6. Метод накладных зарядов......................................................

264

6.7. Контурное взрывание на карьерах........................................

265

6.8. Взрывные работы при добыче природного камня...............

269

6.9. Отказы и их ликвидация........................................................

271

6.10. Массовый взрыв на поверхности........................................

277

7. Взрывы в подземных выработках............................................

282

7.1. Технологии проведения выработок с применением

 

буровзрывных работ......................................................................

282

7.2. Расчет параметров буровзрывных работ..............................

283

7.2.1. Диаметриглубинаосновногокомплекташпуров...........

283

7.2.2. Удельныйрасходвзрывчатыхвеществ.............................

285

7.2.3. Типыврубов..........................................................................

287

7.2.4. Параметрышпуровиконструкциишпуровых

 

зарядовприконтурномвзрывании....................................

295

7.2.5. Короткозамедленноевзрывание

 

припроведениивыработок.................................................

298

7.2.6. Забойкашпуровискважин.................................................

299

7.2.7. Паспортбуровзрывныхработ.............................................

302

7.3. Требования к взрывным работам в шахтах,

 

опасных по газу, пыли, выбросам угля,

 

породы и газа...........................................................................

316

7.3.1. Общиеположениябезопасностиработ.............................

316

7.3.2. Классификациягорныхвыработок

 

попылегазовомуфактору...................................................

322

7.3.3. Забойкашпуров, орошениеиосланцевание

 

угольнойпыли......................................................................

323

7.4. Дополнительные требования при сотрясательном

 

взрывании.................................................................................

327

7.4.1. Вскрытиевыбросоопасныхпластов..................................

328

7.4.2. Проведениевыработокиведениеочистных

 

работповыбросоопаснымугольнымпластам.................

331

7.4.3. Проведениевыработокповыбросоопасным

 

породам..................................................................................

332

7.5. Ведение взрывных работ в угольных пластах,

 

опасных по горным ударам ....................................................

336

6

7.6. Взрывные технологии при подземной отбойке

 

угля и руды...............................................................................

337

7.6.1. Взрывнаяотбойкауглявлавах...........................................

337

7.6.2. Взрывноеобрушениекровлиугольныхпластов..............

340

7.6.3. Взрывныетехнологииподземнойдобычируды..............

341

7.7. Особенности выполнения взрывных работ

 

в искусственно замороженных породах................................

346

7.8. Массовый взрыв в подземных выработках..........................

347

8. Особые виды взрывных работ..................................................

357

8.1. Взрывные работы при сейсморазведке.................................

357

8.2. Торпедирование скважин.......................................................

359

8.3. Обрушение неустойчивых частей массивов........................

365

8.4. Посадка насыпей на минеральное дно болот.......................

366

8.5. Рыхление мерзлых грунтов....................................................

366

8.6. Обрушение (валки) зданий и сооружений............................

367

8.7. Обработка и разрушение металла.........................................

367

8.8. Корчевка пней и тушение лесных пожаров..........................

370

8.9. Дноуглубительные работы ....................................................

372

8.10. Взрывание льда в период ледохода.....................................

373

9. Организация взрывных работ..................................................

375

9.1. Документы, необходимые организации,

 

ведущей взрывные работы......................................................

375

9.2. Хранение взрывчатых материалов........................................

376

9.3. Прием, выдача и учет взрывчатых материалов ...................

381

9.4. Доставка взрывчатых материалов к месту взрыва ..............

383

9.5. Уничтожение взрывчатых материалов.................................

386

10. Ответственность за нарушение правил

 

безопасности при производстве взрывных работ......................

388

10.1. Персонал для ведения взрывных работ,

 

его обязанности и ответственность........................................

388

10.2. Меры ответственности должностных лиц

 

и персонала ВР.........................................................................

389

10.3. Ответственность за правонарушения и преступления

 

при производстве взрывных работ.........................................

392

Список литературы.........................................................................

395

7

ВВЕДЕНИЕ

При производстве горных работ буровзрывной способ является основным способом разрушения горных пород при отделении их от массива. При взрыве 1 кг взрывчатого вещества практически мгновенно (≈2·10–5 с) выделяется мощность в 70 млн кВт. Энергозатраты взрыва достигают 3 МДж/т, что на 3 порядка больше, чем у механических, электрических, термических способов разрушения или их комбинаций. Поэтому с помощью буровзрывных работ добывается около 70 % объема полезных ископаемых, проводится более 90 % выработок на горнорудных предприятиях страны. При этом трудоемкость буровзрывных работ (БВР) составляет 15–30 % общей трудоемкости горных работ.

Качество взрыва при добыче полезного ископаемого на поверхности характеризуется гранулометрическим составом взорванной горной массы. Степень и качество дробления горных пород регулируются параметрами взрывных работ. Взрывные работы во многом определяют эффективность других операций технологического процесса: погрузки, транспортирования, дальнейшей переработки.

Взрывные работы широко применяются не только в горном деле, но и в гидротехническом, мелиоративном, промышленном и городском строительстве, в лесном и сельском хозяйстве, в машиностроении, металлургии и многих других областях человеческой деятельности.

Учебное пособие разработано в соответствии с рабочей учебной программой по дисциплине «Технология и безопасность взрывных работ» по основным образовательным программам подготовкиспециалистовпоспециальности21.05.04 «Горноедело».

Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями нормативных документов «Правила безопасности при взрывных работах» [1], «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» [2] и предназначено для курсового и дипломного проектирования для студентов

8

специализации «Подземная разработка рудных месторождений», «Маркшейдерское дело», «Горные машины и оборудование», «Электрификацияиавтоматизациягорного производства».

Впроцессе изучения данной дисциплины студент осваивает следующиекомпетенции:

– использование нормативных правовых и инструктивных документов в своей деятельности;

– готовность осуществлять техническое руководство горными и взрывными работами при эксплуатационной разведке, добыче твердых полезных ископаемых, строительстве и эксплуатации подземных объектов, непосредственно управлять процессами на производственных объектах;

– использование нормативных документов по безопасности

ипромышленной санитарии при проектировании, строительстве

иэксплуатации предприятий по эксплуатационной разведке, добыче и переработке твердых полезных ископаемых и подземных объектов;

– способность разрабатывать и доводить до исполнителей наряды и задания на выполнение горных, горно-строительных

ибуровзрывных работ; осуществлять контроль качества работ

иобеспечивать правильность выполнения их исполнителями; составлять графики работ и перспективные планы, инструкции, сметы, заявки на материалы и оборудование, заполнять необходимые отчетные документы в соответствии с установленными формами.

Врезультатеизучениядисциплиныобучающийсядолжен:

знать:

– технику и технологию безопасного ведения буровзрывных

работвгорнодобывающейпромышленности;

– виды взрывов, методы и организацию взрывных работ, их воздействие на массив горных пород и окружающую среду, способы взрывания и управления процессами взрывного разрушения горных пород;

9

свойства взрывчатых материалов, средств инициирования

иправилабезопасногообращениясними;

нормативную документацию, регламентирующую качественноеибезопасноеведениевзрывныхработ;

нормативную документацию на проектирование взрывных работвпромышленности;

основныевидыотчетнойдокументации;

правила составления нарядов и заданий на выполнение взрывныхработ;

уметь:

использовать нормативные документы по промышленной безопасности и охране труда при проектировании взрывных работ впромышленности;

выполнять основные расчеты параметров буровзрывных работпридобычеполезныхископаемых;

использовать нормативную документацию при проектированииипроизводствевзрывныхработ;

заполнять необходимые отчетные документы в соответствиисустановленнымиформами;

владеть:

отраслевыми правилами безопасности при проектировании

иведениивзрывныхработвпромышленности;

навыками заполнения необходимых отчетных документов всоответствиисустановленнымиформами;

методами обеспечения безопасности буровзрывных работ придобычетвердыхполезныхископаемых;

методами контроля качества буровых, зарядочных и взрывныхработ.

10