§ 8. Конструкции зарядов взрывчатых веществ

Зарядом называется определенное количество ВВ, подготовленное к взрыву. Различают сплошные и рассредоточенные скважинные заряды.

П ри сплошном заряде (рис. II.14, а) ВВ помещают в нижнюю часть скважины, а верхнюю заполняют забоечным материалом (песком, глиной, буровой мелочью и т. п.). Такие заряды воздействуют непосредственно только на нижнюю часть уступа; верхняя разрушается главным образом под действием собственного веса. Поэтому при применении сплошных зарядов верхняя часть уступа является потенциальным источником негабаритных кусков породы.

Рис.II.14.Конструкции скважинных зарядов: 1 - забойка; 2 - заряд ВВ; 3 - воздушный промежуток

Для более равномерного дроблениямассивазаряд рассредоточивают по длине скважины на несколько частей, между которыми помещают забоечный материал или оставляют воздушные промежутки. Наиболее эффективно рассредоточение зарядов в скважинах воздушными промежутками (рис. 11.14, б).

По данным акад. Н. В. Мельникова и докт. техн. наук Л. Н. Марченко рассредоточение скважинных зарядов воз­душными промежутками улучшает дробление породы и изменяет характер действия взрыва в породе. При взрыве сплош­ного заряда без воздушных промежутков происходит переизмель­чение породы в ближней зоне за счет высокого давления газо­образных продуктов в зарядной камере. В дальнюю зону пере­дается относительно меньшее количество энергии, из-за чего порода в ней дробится на более крупные куски. Создавая в заряде воздушные промежутки, можно уменьшить плотность заряда в скважине и значительно снизить пиковое давление взрыва на границе заряд — порода, тем самым сократить переизмельчение породы около заряда и увеличить время активного воздействия взрыва на среду. При этом газы верхнего заряда запирают газо­образные продукты взрыва нижнего заряда, увеличивая таким образом время его действия на массив.

В результате такого изменения параметров взрывного импульса (произведение силы давления на время его действия) доля энер­гии, идущая на местное переизмельчение, уменьшается, повы­шается коэффициент использования энергии на дробление в даль­ней зоне. Применение зарядов с воздушными промежутками при­водит к более равномерному дроблению горной массы.

Длина воздушного промежутка между частями зарядов в боль­шинстве случаев устанавливается эмпирически и зависит от длины колонки заряда, типа ВВ и механических свойств пород. Воздуш­ный промежуток малой длины не дает эффекта, а воздушный промежуток завышенной длины может привести к ухудшению дробления вследствие чрезмерного снижения давления в зарядной камере. Суммарную длину воздушных промежутков можно при­нимать в следующих пределах: для слабых пород - 0,3÷0,4 длины колонки заряда; для пород средней крепости - 0,2÷0,3 длины колонки заряда; для пород крепких - 0,15÷0,2 длины колонки заряда.Величина верхней части заряда принимается 0,25÷0,35 от общего заряда.

Если длина воздушного промежутка превышает 3,5÷4 м, сле­дует рассредоточить заряд на несколько частей. Каждую часть рассредоточенного заряда инициируют отдельным боевиком или мощным детонирующим шнуром, обеспечивающим устойчивую детонацию используемого ВВ.

При заряжании обводненных скважин рассредоточения за­бойкой и т. п. материалами следует избегать, так как этот мате­риал попадает в заряд, что приводит к ухудшению детонационной способности заряда ВВ.

Иногда применяют несколько видоизмененную конструкцию заряда - воздушный промежуток оставляют между зарядом и забойкой (рис. II.14, в).

Недостатки применения рассредоточен­ных зарядов: сложность процесса заряжания, снижение производительности труда взрывников, трудность применения механизированного заряжания.

Воздушные промежутки создают при помощи деревянных дисков диаметром, равным диаметру скважин, соединенных между собой деревянными стержнями, картонных пустотелых патронов или бумажных пыжей, подвешенных на шнуре.

Устья шпуров и скважин, оставшиеся свободными после раз­мещения зарядов, заполняются, как правило, забоечным мате­риалом: глиной, песком, мелкой породой и т. п. Забойка оказы­вает влияние на эффективность взрыва в следующих направле­ниях: уменьшает потери энергии в процессе детонации заряда и обеспечивает более полное протекание реакции взрыва; увели­чивает длительность воздействия газов взрыва на стенки зарядной камеры, в результате чего увеличивается интенсивность дробле­ния породы; уменьшает силу воздушной ударной волны и разброс кусков породы.

Применение качественной забойки обеспечивает увеличение эффективности взрывания на 10÷20%. Наиболее эффективна песчаная забойка или из мелкораздробленной породы, оказыва­ющая наибольшее сопротивление газам взрыва.

Применение на карьерах вместо забойки бумажных пробок в устье скважины, выполненных из остатков мешков, ведет к по­вышению удельного расхода ВВ и увеличению разлета кусков, что недопустимо. Минимальная величина забойки при взрывании на карьерах должна быть не менее 25÷30 диаметров заряда.

Верхний предел относится к сильнотрещиноватым, а нижний к монолитным трудновзрываемым породам.