Взрывные работы

Взрывными называются работы по отбойке, дроблению и перемещению пород с помощью взрывов зарядов ВВ.

Заряд - определенное кол-во ВВ с введённым в него боевиком. Вели­чина (масса) заряда указывается в кг и тоннах.

Наружным (накладным) называется заряд размещаемый на взрываемом объекте.

Внутренним называется заряд, имеющий форму куба, шара или цилин­дра, длина которого не превышает трёх его диаметров. Если длина заряда больше указанных величин, то его называют удлинённым.

Сплошным называют заряд не разделенный промежутками.

Рассредоточенный - заряд, отдельные части которого разделены проме­жутками воздуха, воды, породы, дерева и т.д.

Взрывчатое вещество (ВВ) - хим. соединения или механические смеси, которые под действием внешнего импульса с нагревания, удара, искры, огня, способны взрываться.

Взрыв промышленных ВВ протекает в форме детонации.

Взрывом ВВ называют его чрезвычайно быстрое сверх звуковое (хими­ческое) превращение, при котором выделяется тепло и большое количество газов, способных выполнять механическую работу разрушения и переме­щения окружающей среды.

Взрывание - процесс инициирования зарядов в заданной последователь­ности способами обеспечивающими безопасность и эффективность их вы­полнения.

Для возбуждения взрыва заряда ВВ необходим импульс, который сооб­щается заряду в результате взрыва небольшого по величине заряда ини­циирующего ВВ размещенного в КД или ЭД.

Совокупность принадлежностей для инициирования зарядов ВВ называ­ется средствами инициирования (СИ).

Все взрывчатые вещества делятся на: бризантные и метательные.

Из бризантных выделяется группа инициирующих ВВ.

По чувствительности (восприимчивости) к различным видам воздействия ВВ подразделяют на: инициирующие и бризантные.

Инициирующими называются ВВ предназначенные для возбуждения дру­гого ВВ.

Понятие инициирующие происходит от латинского слова "unitium" - на­чальный или первичный.

Бризантными (фран. "brizer" - дробить) называются такие ВВ, разложение которых происходит с весьма высокими скоростями в форме детонации (к бризантным относятся все промышленные ВВ).

Известно большое количество хим. веществ и смесей способных взры­ваться, однако далеко не все могут быть использованы в качестве ВВ. Для практического использования пригодны достаточно безопасные в обраще­нии и в производстве ВВ, эффективность которых оправдывает затраты на их изготовление и применение.

Инициирующие ВВ бывают двух типов: первичные и вторичные.

Первичные (гремучая ртуть, ТИРС, азит свинца) обладают высокой чувст­вительностью при относительно малой мощности или легко взрываются в небольших количествах (доли грамма) от внешнего воздействия (от искры, удара, укола).

Вторичные (тетрил, гексоген, ТЭН) предназначены для увеличения энер­гии начального импульса и передачи детонации основному заряду ВВ. Они обладают меньшей чувствительность к внешним воздействиям, но имеют большую скорость детонации. Применяются: в КД (капсуль-детонаторах), в ЭД (электродетонаторах).

В горной промышленности применяют огневое, электроогневое, электри­ческое взрывание заряда.

Огневое взрывание - способ детонирования зарядов с помощью капсуля-детонатора инициирование, которого производится введённым в него от­резком огнепроводного шнура (ОШ), т.е. когда детонатор взрывается от луча огня или искры ОШ.

Электроогневое взрывание - отличается от огневого тем, что отрезок ОШ поджигается с помощью электровоспламенителя, ток в который от сети или взрывных приборов из безопасного места.

Электрическое взрывание - способ взрывания с помощью электродетона­тора (ЭД), соединённых в электровзрывную сеть, ток в которую подается взрывником из безопасного места, а детонатор взрывается от электровос­пламенителя.

Детонация - распространение взрыва по данному заряду ВВ, обуслов­ленное прохождением детонационной волны с постоянной для данного ВВ скоростью

(1200 -9000 м/с). При детонации достигается максимальное разрушительное действие взрыва.

Скорость детонации - скорость прохождения детонационной волны по массе ВВ. Она зависит от плотности, состава, крупности части ВВ, диа­метра зарядов, влажности и других факторов. Скорость детонации опреде­ляет мощность ВВ у промышленных ВВ -

2000 - 7500 м/с.

В зависимости от скорости детонации различают следующие формы взрыва:

• выгорание;

• взрывное горение;

• детонация.

Выгорание (дефлаграция) - взрыв в заряде перешедший в медленное го­рение ВВ при повышенном давлении в шпуре (скважине). При этом от­сутствует какой-либо механический эффект; повышается образование ядо­витых газов и возникает опасность воспламенения взрывчатой среды в шахтах опасных по газу или пыли.

При взрывном горении превращение ВВ протекает со скоростью сотен м/с. Взрывное горение характерно для дымного чёрного пороха со скоро­стью 400 м/с.

Взрывным горением называют распространение взрывчатого превращения по массе ВВ с переменной скоростью не сопровождающиеся прохождением детонационной волны.

Уменьшая диаметр заряда находят минимальную величину, ниже которой заряд теряет способность детонировать. Наименьший диаметр заряда ВВ, при котором он ещё способен к устойчивой детонации называется критическим.

Величина критического диаметра - ТЭН - 3,2 мм

• тротила - 11 мм

• детонита - 7 мм

• аммонита - 12 мм

• граммонита 79/21 - 50 мм

По величине критического диаметра судят о восприимчивости ВВ к де­тонации: чем больше критический диаметр, тем меньше восприимчивость к детонации.

Передача детонации на расстояние - возбуждение детонации одного заряда взрывом другого, находящимся на некотором расстоянии от другого.

Для инициирования (взрывания или детонирования) зарядов в них размещают средства инициировании СИ (капсули, детонаторы, электродетонаторы, детонирующий шнур или специальные промежуточные детонаторы). Они значительно чувствительны к внешним воздействиям по сравнению с промышленными ВВ.

Взрывание детонирующего шнура (ДШ), введённого в заряды для их детонирования выполняется огневым или электроогневым способом.

Капсуль-детонаторы - небольшой заряд чувствительных инициирующих ВВ размещённых в металлической или картонной гильзе (КД).

Огнепроводный шнур - шнур с пороховой сердцевиной предназначенный для инициирования КД через требуемый интервал времени после поджигания отрезка ОШ определённой длины.

Зажигательная трубка (ЗТ) - КД с введённым в него отрезком ОШ, предназначена для огневого или электроогневого взрывания заряда.

Электродетонатор (ЭД) - КД, с закреплённым в нём электровоспламенителем; в ЭД замедленного действия между инициирую­щим ВВ и электровоспламенителем размещён замедляющий состав сго­рающий за строго определённое время.

Детонирующий шнур (ДШ) - шнур с сердцевиной из мощного чувсви­тельного ВВ (ТЭН), детонирует от КД и ЭД, предназначен для иницииро­вания зарядов ВВ.

Промежуточный детонатор - небольшой заряд ВВ (от 200 г до несколь­ких кг), надежно взрывающийся от применяемых СИ. Предназначен для инициирования зарядов низкочувствительных ВВ, которые не детонируют от применяемых СИ.

После заряжания оставленную свободной часть зарядной камеры запол­няют инертным материалом (песком, глиной, мелкой породой). Эти ра­боты, также как и сам материал называют забойкой шпуров, скважин, ка­мер.

По величине замедления (интервал времени) между взрывами смежных зарядов различают взрывание - мгновенное (когда все заряды взрываются одновременно);

- короткозамедленное (КЗВ) (когда замедление между взрывами зарядов или групп зарядов изменяются от 15 до 250 миллисе­кунд;

- замедленное (когда замедление больше 0,5 с).

Буримость - сопротивляемость горной породы разрушению буровым ин­струментом (коронкой, долотом). Характеризуется чистой скоростью буре­ния при стандартных условиях опыта.

Взрываемость - сопротивляемость горных пород разрушению при взры­вании, характеризуется расходом ВВ на 1 м³ массива разрушаемого до кусков определённой крупности и зарядом определённых размеров и вели­чины.

Линия наименьшего сопротивления (ЛИС) - кратчайшее расстояние от центра заряда до открытой поверхности.

Горной крепью называется специальные конструкции возводимые в подземных выработках для сохранения необходимых размеров их попереч­ного сечения и предотвращения обрушения вмещающих пород.

Крепь должна быть достаточно прочна, устойчива, долговечна, мини­мально заполнять сечение выработки, иметь небольшое аэродинамическое сопротивление, минимальные затраты на изготовление.

Горная крепь классифицируется:

• по сроку службы - временная и постоянная;

• по характеру работы - жёсткая, поддатливая, шарнирная;

• по виду материала - металлическая, каменная, бетонная, железобетон­ная, деревянная, смешанная, анкерная (штанговая);

• по конструктивным признакам - сплошная и рамная.

Временная крепь поддерживает выработку лишь на некотором расстоя­нии от забоя

процессе проведения выработки и заменяется постоянной. Она проще, легче постоянной крепи. На её возведение затрачивается меньше времени.

Постоянная крепь поддерживает выработку в течение всего времени её существования.

Анкерная (или штанговая, бесстоичная, болтовая) металлическая крепь применяется самостоятельно или в сочетании с проволочной сеткой и на­брызг бетона.

Наибольшее распространение получили клинощелевые анкеры (штанги), т.к. они просты , дёшевы и достаточно прочны. Их недостаток - необходимость соблюдения точных длин и диаметра шпура. Клинощелевой замок анкера расклинивается в торце шпура и опорная плита (шайба) закручиванием гайки прижимается к породе у устья шпура стягивая породы.

На рудниках широкое распространение получила железобетонная штанго­вая крепь.

Ж\Б штанговая крепь - металлическая штанга (арматурный стержень) вставляется в шпур, в который нагнетается цементно-песчаный раствор, который схватываясь закрепляет штангу по всей длине шпура. Такая крепь дешевле, менее чувствительна к влиянию ВР (взрывных работ), но не спо­собна воспринимать нагрузку немедленно.

В последнее время внедряется смоло-инъекционная штанговая крепь, где вместо цементно-песчаного раствора в шпур нагнетается полимерный рас­твор (смола, отвердитель), которая легко проникает в самые тонкие тре­щины от шпура на один - два метра, склеивая породные блоки.

Основные сведения о взрыве и взрывчатых веществах.

По химическому составу ВВ подразделяют на:

а) индивидуальные взрывчатые соединения;

б) взрывчатые смеси.

К индивидуальным ВВ, применяемым в чистом виде или составе смесевых ВВ относятся: тротил, гексоген, ТЭН, тетрил октатен, нитрогли­церин, нитрогликоли, динитронафталин и другие.

В химическом отношении это органические соединения, содержащие нитрогруппы (ONO₂) - нитроэфир, к нему относится: нитроглицирин - C₃H₅(ONO₂)₃ ; нитрогликоль -

C₂H₄(ONO₂)₂ ; ТЭН - C₆H₂(ONO₂)₃ O₂PbH₂O .

(NO₂) - нитросоединения, тротил - C₇H₅(NO₂)₃ ; тетрил - C₆H₅(NO₂)₄NCH₄ ; пикриновая кислота - C₆H₂(NO₂)₃OH.

Смесевые ВВ

Смесевые ВВ существуют двух основных типов:

1. у первых составные части при взрыве реагируют между собой с выде­лением тепла, обычно один из компонентов имеет избыток кислорода и является окислителем (аммиачная селитра, перхлорат аллюминия и др.), другой служит горючим (целлюлоза, нефтепродукты, металлы и др.);

2. второй тип смеси содержит не реагирующие между собой компоненты, обладающие теми или иными специальными свойствами (например, пламягасящими, водостойкостью, долегматирующей способностью и др.).

Применяются смеси комбинированного типа, содержащие реагирующие и не реагирующие между собой компоненты (например, предохранительные аммониты, содержащие в качестве окислителя аммиачную селитру, в каче­стве горючих - тратил и в качестве пламягасителя - поваренную соль.

По физическому состоянию промышленные ВВ могут быть : твёрдые, полупластичные, жидкие и газообразные.

Твёрдые: в порошкообразном, прессованном, литом, гранулированном (чешуйчатом) виде. К ним относятся пороховые, аммиачно-селитренные смеси, хлоратные и перхлоратные вещества, а так же некоторые сплавы нитросоединений. В плавленном и прессованном виде применяется тратил. В полу пластичном и пластичном состоянии применяются нитроглицерино­вые ВВ (динамиты). Из жидких ВВ, входящих в состав нитроглицерино­вых смесей ВВ, вводятся нитроэфиры. Такие смеси можно применять пе­ред взрывом. Составляющие таких смесей обычно ???? и их легче перевозить и хранить.

Одна весовая часть нитробензола и 2,50 частей азотной кислоты, одна весовая часть сернистого углерода и 1,8 частей азотноватой окиси

К взрывным смесям жидкостей с твёрдыми веществами относятся: дина­миты,

смеси соли или аммиачной селитры с горючими жидкостями (бен­зол, керосин, соляровое масло и др.).

Газообразные взрывчатые смеси применяют для ведения взрывных работ при геолого-разведке.

По взрывному действию ВВ разделяются на: дробящие и метательные.

К дробящим (бризантным) относятся все ВВ, взрывчатое превращение которых протекает в форме детонации.

К метательным относятся ВВ с относительно небольшой скоростью взрывчатого превращения, в частности горный порох, скорость взрывного горения которого 400 м\с. В этом случае нарастание давления происходит медленно и порода дробится (откалывается) на крупные куски.

По условиям применения ВВ можно разделить на три группы:

1. ВВ , допущенные для всех подземных работ (кроме шахт) опасных по газу или пыли. К этим ВВ одно требование - давать при взрыве не более 40 л ядовитых газов на 1 кг ВВ, при пересчёте на окись углерода (СО - угарный газ) (при подземных работах).

2. ВВ, допущенные только на открытых работах, т. к. при взрыве они выделяют более 40 л ядовитых газов на 1 кг ВВ в пересчёте на окись углерода.

3. ВВ, допущенные к употреблению в шахтах опасные по газу или пыли. Эти вещества носят название предохранительных ВВ.

Они обладают пониженной температурой взрыва и при определённых ус­ловиях предохраняют от взрыва метановоздушную и пылевоздушную смесь в этих рудниках.

ЕПБ - единое правило безопасности при БВР устанавливает следующие различия в цветах оболочек патронов ВВ :

а) непредохранительные ВВ для подземных работ - красный;

б) непредохранительные ВВ для открытых работ - белый;

в) предохранительные ВВ для подземных работ по породе и углю - жёлтый;

г) предохранительные ВВ для подземных работ по породе - синий;

д) прострелочные взрывные работы в разведочных нефтяных газовых скважинах - чёрный;

е) взрывные работы в серных нефтяных и других шахтах опасных по взрыву серной пыли, водорода и паров тяжёлых углеводов - зелёный.

Все промышленные ВМ (взрывчатые материалы) (ВВ, СИ - средства инициирования, ПВА - прострелочновзрывные аппараты) по степени опас­ности при обращении с ними (хранение, перевозка, доставка на места ра­бот, использование и т.д.) относятся к первому классу и разделяются на группы:

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Группа совместимости Вещества, изделие

(опасности)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

B (б) Изделия, содержащие инициирующие ВВ

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

C (ц) Метательные ВВ и другие дефлатирующие ВВ или

изделия содержащие их.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

D (д) Вторичные детонирующие ВВ - дымный по­рох; изделия,

содержащие детонирующие ВВ без средств иницииро-

вания и метательных зарядов.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

F (ф) Изделия, содержащие детонирующие ВВ, средства иници-

ирования и метательные заряды, или без метательных

зарядов.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

G (ж) Пиротехнические вещества изделий содер­жащие их.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Степень опасности: B > C > D > F > G

Примечание: 1. Принадлежность конкретного ВМ к группе совмести­мости определяется разработчиком (производителем изделия);