Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

Методические указания для выполнения практических работ

Дисциплина Технология и безопасность взрывных работ

Составила доцент, к.т.н. Назарова Е.Ю._________________

^{(должность, фамилия, и. о., подпись)}

Красноярск 2009

Содержание

стр.

Практическая работа 1	Методы испытаний взрывчатых веществ и средств взрывания	3
Практическая работа 2	Выбор и определение параметров взрывного разрушения негабаритов	4
Практическая работа 3	Расчет параметров зарядов при контурном взрывании	10
Практическая работа 4	Расчет параметров зарядов при взрывании на выброс	15
Практическая работа 5	Порядок организации и проведения буровзрывных работ на карьере	21
Практическая работа 6	Определение безопасных расстояний при взрывных работах	40
Литература		47

Практическая работа №1. Методы испытаний взрывчатых веществ и средств взрывания.

Цель работы: изучение методов испытания взрывчатых веществ и средств взрывания.

Порядок выполнения работы:

Согласно своему варианту (табл. 1.1), используя литературные источники [1,2] законспектировать метод испытания ВВ и СИ.

Таблица 1.1. – Методы испытаний ВВ.

Вариант	Метод испытания ВВ и СИ
1	Метод определения бризантности
2	Метод определения работоспособности
3	Метод определения теплоты взрыва
4	Метод определения критического диаметра и критической плотности
5	Метод испытания на передачу детонации и полноту детонации
6	Методы испытаний на чувствительность к детонации
7	Методы определения чувствительности к удару и трению
8	Методы определения объема и состава продуктов взрыва
9	Методы испытаний на предохранительные свойства
10	Методы определения влажности
11	Методы определения плотности
12	Методы определения водоустойчивости
13	Методы определения химической стойкости
14	Методы испытания на слеживаемость
15	Методы определения сыпучести и насыпной плотности; дисперсности и гранулометрического состава
16	Методы определения пластичности и текучести. Метод испытания на экссудацию
17	Определение впитывающей способности и прочности гранул
18	Определение параметров электростатического поля при пневмотранспортировании и заряжании
19	Определение минимальной энергии воспламенения аэровзвесей взрывчатых веществ
20	Испытания КД
21	Испытания ЭД
22	Испытания ОШ
23	Испытания ДШ

Практическая работа №2 Выбор и определение параметров взрывного разрушения негабаритов

Цель работы.

Получение навыков по выбору способов дробления негабаритов взрывом, определению основных параметров взрывных работ (массы зарядов ВВ, диаметра шпуров, расхода бурения, типа кумулятивного заряда, способа инициирования заряда). Кроме того, в процессе выполнения работы дается представление о кумулятивных зарядах.

Краткие теоретические сведения

На карьерах и шахтах при подготовке горной массы к выемке с помощью буровзрывных работ не удается избежать негабаритных кусков породы, которые необходимо дробить для осуществления экскавации и транспортирования. До настоящего времени основной способ дробления негабарита - вторичное взрывание.

Разработано много способов и средств разрушения негабаритов взрывные, механические, термические, электрофизические, гидравлические, гидровзрывные и комбинированные.

Наиболее универсальны и в меньшей степени зависят от свойств горных пород взрывные технологии дробления негабарита накладными шпуровыми и кумулятивными зарядами ВВ (рис. 2.1).

Рисунок 2.1. – Способы разрушения негабарита: а – накладным зарядом; б – шпуровым зарядом; в – кумулятивным зарядом: 1 – заряд ВВ; 2 – забойка; 3 – ЭД; 4 – электропровод; 5 – пусковое устройство; 6 - узел детонирующего шнура; 7 – детонирующий шнур; 8 – кумулятивный заряд; 9 – облицовка кумулятивного заряда.

Метод накладных (наружных) зарядов очень простой в применении, исключает трудоемкий и вредный процесс бурения. Заряды размещаются сверху (рис. 2.1, а) на поверхности негабаритного куска по возможности в естественных углублениях, придавая заряду плоскую форму с толщиной слоя ВВ 2,5-3 см (для аммонита 6ЖВ) и прикрывая заряд сверху забойкой из грунта или песка без включения в него гальки и щебня. Негабарит разрушается в основном под действием ударной волны. Импульс взрыва пропорционален площади соприкосновения ВВ с породой. Толщина слоя ВВ должна соответствовать критическому диаметру ВВ, чтобы процесс детонации протекал в нормальном режиме.

При взрыве наружного заряда наблюдается сильная ударная воздушная волна (УВВ) и увеличенная зона действия ядовитых газов и разброса осколков камня. Поэтому опасная зона составляет не менее 300м. С целью уменьшения вредного действия УВВ накладные заряды иногда прикрывают полиэтиленовыми мешками с водой. Инициирование наружных зарядов производится с использованием огнепроводных шнуров (одиночные заряды), детонирующих шнуров (ДШ) или электрическим способом. Стремятся взрывать в один прием несколько негабаритов.

Общая масса заряда ВВ для разрушения негабарита

Q_общ = q_р·V_н, кг, (2.1)

где q_р – расчетный (нормативный) удельный расход ВВ, зависящий от крепости пород, типа ВВ и вида зарядов (табл. 2.1), кг/м³; V_н – объем негабаритного куска, м³.

Таблица 2.1. – Расчетный (нормативный) удельный расход ВВ на дробление 1000 м³ негабаритных кусков, г/м³

Заряды	Группа грунтов по СНиПу
	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
	Коэффициенты крепости горных пород рных пород
	2	3-4	4-6	7-8	9-10	11-14	15-18	19-20
Шпуровые	140	180	230	280	330	380	440	480
Кумулятивные	400	500	600	700	800	900	1000	1100
Накладные	720	950	1200	1425	1700	1920	2150	2400

При всех достоинствах (ненужность буровых работ, маневренность, простота, доступность) способ наружных зарядов характеризуется низким эффектом и большим удельным расходом ВВ (в 5-10 раз больше, чем при шпуровом способе).

Шпуровой метод (рис. 2.1, б) дробления негабарита эффективен по результатам и прост по исполнению. Однако он имеет ряд существенных недостатков: взрывание сопровождается большим разлетом осколков, поэтому требуется вывод людей и остановка карьера; ручное бурение шпуров сопровождается большой запыленностью рабочих мест, шумом и вибрацией. Производительность бурильщиков при диаметре шпуров 36-42мм составляет на изверженных породах около 30 м/смену, на метаморфических около 40 м/смену и на осадочных - 45-50 м/смену. Затраты на бурение могут быть высокими (табл. 2.2).

Таблица 2.2. - Затраты на бурение шпуров диаметром 36-42мм, руб./м

Коэффициент крепости горных пород	Затраты	Коэффициент крепости горных пород	Затраты
3-4	12	11-14	20
5-6	15	15-18	25
7-8	16	19-20	30
9-10	18

Для бурения шпуров диаметром 32мм затраты на 10-15 % меньше. Основные расчеты заключаются в определении глубины шпуров, их количества, расстояния между ними и величины заряда.

Глубина шпура

L_шп = (0,3 – 0,75)∙Н м, (2.2)

где Н – толщина (средний линейный размер) негабарита, м.

Величина заряда ВВ в одном шпуре

кг, (2.3)

где d – диаметр шпура, м;

∆ – плотность заряжания ВВ в шпуре, кг/м³;

Lз – длина заряда в шпуре, м.

При коэффициенте заполнения шпура взрывчатым веществом К = 2/3 длина заряда ВВ в шпуре составляет

Lз = L_шп∙К = 2/3∙L_шп м. (2.4)

Число шпуров на негабаритный кусок большого размера определяется по формуле

N = Q_общ/Q_шп (2.5)

Расстояние между шпурами

а = (0,7 – 1)∙L_шп.м. (2.6)

Шпуры бурят обычно диаметром 25-32мм в подземных условиях и 32-45мм на карьерах на глубину не более 2/3 толщины негабарита. Чаще применяют ВВ типа аммонит №6 ЖВ, принимая плотность заряжания шпура ∆ = 900 кг/м³.

Особое место среди накладных зарядов занимают кумулятивные заряды, имеющие специальную форму (рис. 2.1, в). Они снаряжены высокоплотным ВВ с кумулятивной выемкой, которая создает кумулятивный эффект взрыва. Кумулятивным называют усиленное в одном направлении действие взрыва. Сферическая или конусная выемка, ориентированная в сторону разрушаемого объекта, обеспечивает автоматически образование направленной струи взрыва с сильным пробивным действием. В кумулятивной струе продуктов взрыва развивается давление порядка (1-2)-10⁴ МПа со скоростью распространения 5-10 км/с. При металлической облицовке кумулятивной выемки мгновенный силовой импульс характеризуется давлением на пробиваемый материал порядка 10⁵ МПа.

Выпускают кумулятивные заряды типов ЗКП (с выемкой, облицованной сталью толщиной 0,8 мм) и ЗКН (без облицовки). Заряды снабжают чаще прессованным или литым тротилом плотностью 1520-1680 кг/м³. Для инициирования детонации зарядов ЗКП с помощью ДШ в их конструкции (рис. 2.1, в) предусмотрен промежуточный детонатор - прессованная шашка из тетрила. Одна или несколько ниток ДШ плотно прижимаются к торцу шашки и удерживаются на ней с помощью алюминиевой скобы. К индексу ЗКП добавляют буквы ОР или ПР, указывающие на допуск их только на открытые или на подземные работы. Ими взрывают негабариты в лотках питателей, дробилках без повреждения оборудования.

Заряды ЗКП и ЗКН позволяют более эффективно разрушать горные породы, при этом уменьшается удельный расход ВВ и дальность разлета кусков породы, т.к. преобладает раскалывающее, а не дробящее действие. Установлены предельные размеры разрушаемых негабаритов для каждого ЗКП (табл. 2.3). Однако ЗКП имеют достаточно высокую цену, которая не пропорциональна величине помещенных в них ВВ.

Таблица 2.3. – Параметры кумулятивных зарядов и предельные размеры негабаритных кусков

Кумулятивные заряды	Общая масса ВВ, г	Размеры заряда, мм		Предельные размеры разрушаемых кусков		Цена за штуку, руб.*
		Диаметр	Высота	Максимальная толщина, м	Объем, м3
ЗКП-200	245	100	41	0,8	0,8	10
ЗКП-400	475	125	57	1	1,6	25
ЗКП-1000	1229	175	72	1,4	2,5	27
ЗКП-2000	2179	200	82	2,2	4,4	28
ЗКП-4000	4000	250	105	2,8	6,9	30
ЗКН-180	180	90	35	0,55	0,75	18
ЗКН-260	260	100	40	0,75	0,9	20
ЗКН-500	500	130	50	1	1,6	22
ЗКН-1000	1000	150	75	1,2	2	24
ЗКН-2000	2000	190	90	1.6	3,1	26
ЗКН-4000	4000	230	115	2	5	30

*Цена указана ориентировочно для учебных целей.

Кумулятивные заряды можно взрывать группами по 2 – 12 шт., соединяя их ниткой ДШ.

Для выбора типа ЗКП и ЗКН можно использовать данные табл. 2.3 и ориентировочно рассчитывать величину кумулятивного заряда

Q_к = 0,73∙Н², кг, (2.7)

где Н – толщина разрушаемого предмета.

В последние годы получило распространение механическое дробление негабарита пневматическими и гидравлическими молотками (бутобоями). Их часто используют в качестве сменного оборудования самоходных экскаваторов и одноковшовых погрузчиков.

Пример. Определить массы накладных, шпуровых и кумулятивных зарядов ВВ и расход бурения для дробления негабаритного куска породы с коэффициентом крепости f = 19-20, толщиной Н = 2м, объемом V = 3 м³. Для шпуров и наружных зарядов применить ВВ типа аммонит № 6ЖВ.

Решение