МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ВОДНОГО ГОСПОДАРСТВА ТА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ

Кафедра розробки родовищ корисних копалин

ТЕХНОЛОГІЯ ТА БЕЗПЕКА

ВИКОНАННЯ ВИБУХОВИХ РОБІТ

Конспект лекцій

РІВНЕ-2013

Конспект лекцій з дисципліни “Технологія та безпека виконання вибухових робіт” для студентів напряму підготовки 6.050901 «Гірництво» / В.О. Гнєушев, І.І. Рибак, В.О. Козяр. – Рівне НУВГП, 2013. – __ с.

Упорядники:

В.О. Гнєушев, кандидат технічних наук, доцент;

І.І. Рибак, старший викладач;

В.О. Козяр, кандидат технічних наук, старший викладач.

Рецензенти:

©В.О. Гнєушев,

І.І. Рибак,

В.О. Козяр, 2013

©НУВГП, 2013

ЗМІСТ

	стор.
Вступ………………………………………………………….
ТЕМА 1. Лекція №1. Основи питання теорії і практики вибуху...……………………………….……………………….
1. Коротка історія розвитку вибухових робіт……………
2. Поняття про вибух і вибухову речовину……..………..
3. Кисневий баланс. Отруйні гази вибуху………………...
4. Елементи теорії процесу детонації……………………..
5. Теплота вибуху, температура, об’єм і тиск газів вибу-ху........................................................................................
ТЕМА 2. Лекція №2. Оцінка ефективності та якості ви-бухових речовин.……………………………………….........
1. Загальні положення про роботу і баланс енергії вибуху................................................................................
2. Класифікація методів випробування промислових вибухових речовин...........................................................
3. Оцінка властивостей вибухових речовин......................
4. Методи перевірки якості вибухових речовин...............
5. Оцінка технологічної стійкості вибухових речовин…..
6. Оцінка чутливості вибухових речовин..........................
7. Кумулятивна дія вибуху....................................................
ТЕМА 3. Лекція №3. Промислові вибухові речовини.…
1. Промислові вибухові хімічні сполуки………………...
2. Промислові вибухові механічні суміші та їх основні компоненти …………….............................................
3. Класифікація промислових вибухових речовин (за умовами застосування).....................................……...
4. Запобіжні вибухові речовини та методи їх випробу-вань.…………………………........................................
5. Інші вибухові речовини................................................
ТЕМА 4. Лекція №4. Способи та засоби висадження зарядів промислових вибухових речовин……….………
1. Класифікація способів і засобів висадження зарядів промислових вибухових речовин….…………………
2. Засоби та технологія вогневого висадження зарядів вибухових речовин.……………………………………
3. Засоби та технологія електровогневого висадження зарядів вибухових речовин.…………………………..
4. Засоби та технологія електричного висадження зарядів вибухових речовин……………………………
5. Основні схеми електропідривних мереж та елементи їх розрахунку…………………………………………...
6. Засоби та технологія висадження зарядів за допо-могою детонуючого шнура………..…………………
7. Безполум’яне висаджування......................................
ТЕМА 5. Лекція №5. Дія вибуху заряду вибухової речо-вини у гірській породі…………………………................….
1. Класифікація зарядів вибухових речовин....…………..
2. Елементи вирви вибуху................................................
3. Механізм руйнування порід вибухом окремого заряду та одночасним вибухом двох зарядів.………………..
4. Руйнування порід при короткоуповільненому підри-ванні зарядів………..………………………………….
5. Загальні принципи розрахунку зарядів вибухових речовин…………………………………………………
6. Сейсмічна дія вибуху. Дія ударних повітряних хвиль на оточуючі об’єкти……………………………………
ТЕМА 6. Лекція №6. Вибухові технології при підземних гірничих роботах..…….…………………………………….
1. Заряди вибухових речовин і їхнє розташування при спорудженні підземних гірничих виробок.……….…
2. Паспорт буропідривних робіт..………………………..
3. Розрахунок параметрів буропідривних робіт для однорідного вибою……………………………….……
4. Розрахунок параметрів буропідривних робіт для неоднорідного вибою з декількома оголеними по-верхнями………………………………………………..
5. Розрахунок параметрів буропідривних робіт при контурному висаджуванні……………………………..
6. Розрахунок параметрів буропідривних робіт в очис-ному вугільному вибої…………………………………
7. Підривні роботи при підземному видобутку руди та розрахунок їх параметрів………………………………
ТЕМА 7. Лекція №7. Вибухові технології при відкритих гірничих роботах.....………................................................
1. Розрахунок зарядів і проведення підривних робіт методом камерних зарядів……………………………..
2. Розрахунок зарядів і ведення підривних робіт мето-дом свердловинних зарядів……………………………
3. Проведення підривних робіт шпуровим методом і накладними зарядами………………………………….
4. Ступінь подрібнення гірських порід вибухом, спосо-би визначення та регулювання………………………..
ТЕМА 8. Лекція №8. Організація проведення підривних робіт......…………………………………………………………
1. Зберігання вибухових матеріалів……………………….
2. Облік, видача і підготовка вибухових матеріалів до проведення підривних робіт.………………………….
3. Транспортування вибухових матеріалів.………………
4. Знищення вибухових матеріалів.......................................
5. Загальний порядок підривних робіт…………………..
6. Техніко-економічні показники вибухових робіт……...
7. Відповідальність за порушення правил безпеки при підривних роботах……...……………………………….
ПИТАННЯ ДЛЯ ПІДСУМКОВОГО КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ...............................................................................
СЛОВНИК ТЕРМІНІВ……………………………………...
СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ………...

ВСТУП

Початковим процесом технології видобутку скельних порід є їх відділення від масиву і дроблення на шматки певних розмірів. В даний час на кар'єрах універсальним і практично єдиним високо-ефективним способом підготовки скельних порід до виїмки є їх руйнування енергією вибуху. Цей спосіб залишиться домінуючим і на перспективу 20…25 років, якщо не будуть відкриті будь-які принципово нові способи руйнування скельних порід з реалізацією великих потужностей. Це пояснюється тим, що при вибуху заряду промислової ВР масою 1 кг виділяється практично миттєво потуж-ність понад 70 млн. кВт, а при використанні механічних, ефект-ричних, магнітних та інших способів руйнування порід реалізована потужність становить лише сотні кВт. Саме тому ефективність руйнування вибухом особливо міцних порід незрівнянно вище, ніж іншими способами.

Будучи початковим процесом технології видобутку, підривання визначає ефективність всіх наступних процесів: навантаження, транспортування, механічного дроблення та переробки мінеральної сировини.

У даний час гірничі підприємства оснащуються потужними високопродуктивними буровими верстатами, екскаваторами, авто-самоскидами і думпкарами. При звичайній технології видобутку з використанням для транспортування породи автосамоскидів або думпкарів час їх завантаження зменшується в 1,5…2 рази завдяки гарному дробленню породи вибухом, а надійність і довговічність їх роботи зростає в 2…3 рази. Впровадження на великих кар'єрах прогресивної циклічно-поточної технології, коли транспортування гірничої маси з кар'єру проводиться потужним стрічковим кон-веєром, особливо ефективно при забезпеченні інтенсивного рівно-мірного дроблення гірських порід вибухом.

Тому, метою дисципліни «Технологія та безпека виконання вибухових робіт» є освоєння студентами основних методів розра-хунку процесів руйнування гірських порід вибухом та розробка безпечних технологічних процесів підготовки гірничої маси до виймання при розробці родовищ корисних копалин відкритим способом.

Тема 1. Лекція №1. Основи теорії та практики вибуху

1. Коротка історія розвитку вибухових робіт

Сучасна вибухова техніка, як і техніка взагалі, увібрала в себе багатовіковий досвід, творчі пошуки, плоди напруженої праці і таланту народних умільців, винахідників, техніків, інженерів, уче-них, зусиллями яких постійно узагальнюється, удосконалюється і послідовно збагачується спадщина виробничого, технічного і нау-кового досвіду багатьох мільйонів людей.

Історія створення і застосування вибухових речовин. Першою вибуховою речовиною, яку винайшла людина, був чорний димний порох. Час відкриття й імена винахідників залишилися невідомими. У давні часи порох знали в Китаї й Індії, звідки його запозичили араби. За твердженням Бертело, чорний димний порох у Європі почали застосовувати в Х ст. під час проведення свят, так званих "вечорів вогню". Як метальний засіб порох став відомий з XIII ст.

Історія застосування ВР у гірничий справі почалася в Словаччині на руднику Банска-Штявниця під час проходження штольні в 1627р., а до кінця XVII ст. підривні роботи в гірничий промис-ловості застосовувалися майже у всіх країнах Європи. Але оскільки ефективність підривних робіт була невелика, людина працювала над створенням більш потужних ВР.

У роки бурхливого розвитку хімії, наприкінці XVIII і на початку XIX ст., були отримані перші нові більш ефективні ВР: нітробензол у 1834р., нітронафталін у 1836р., піроксилін у 1846р.

Історія відкриття вибухових речовин – героїчні сторінки у літописі хімії. Часто хімік, який одержав нову сполуку, не підозрював про те, що вона може вибухати, і дорого (втратою пальців, зору, а іноді і життя) оплачував своє відкриття.

Великою подією у галузі утворення ВР було одержання А.Собреро шляхом обробки гліцерину азотною кислотою при наявності сірчаної кислоти азотнокислого ефіру гліцерину (нітрогліцерину) у 1846р. у м. Туріні в Італії. Це було, власне кажучи, кінцем епохи пороху і початком ери потужних ВР. У чистому виді нітрогліцерин – це безбарвна масляниста рідина, отруйна, дуже чутлива до механічних впливів (удару, тертя) і до вогню. Температура спалаху 180º С, горіння його швидко перехо-дить у вибух, чутливість до удару 4 см.

На той час нітрогліцерин робили невеликими партіями. Спроби виготовляти його у великих кількостях закінчувалися вибухами. Через велику чутливість до удару, тертя і внаслідок незручності роботи з рідкою ВР чистий нітрогліцерин мав обмежене засто-сування, а незабаром його перестали використовувати.

У 1853р. академік М.М. Зінін і полковник артилерії В.Ф. Петру-шевський розробили технологію виготовлення нітрогліцерину у великих кількостях. Для зручності застосування вони провели експерименти з просочення різних невибухових речовин нітрогліце-рином і в цьому ж році запропонували кілька видів нових ВР, аналогічних за складом з майбутнім динамітам (протягом 1860-1863рр. дослідниками було виготовлено 160 пудів таких ВР).

У 1863р. Альфред Нобель (Швеція) одержав, а у 1866р. налагодив випуск пластичної ВР на основі нітрогліцерину з добавкою 25% мінералу – інфузорної землі (кізельгур), та назвав його динамітом, що в перекладі зі шведського “сильний”. Це був переворот у вибуховій справі.

У 1867р. шведськими хіміками І. Ольсеном та І. Норбітом були отримані і запатентовані ВР на основі аміачної селітри, що одержали надалі назву амонітів. Однак А. Нобель купив цей патент і більш ніж на 20 років затримав упровадження цих ВР у промисловість.

У 1877р. Мюллер запропонував уводити кристалогідрати до складу динаміту, назвавши нову ВР ватеркізельгурдинамітом. Це була перша запобіжна ВР.

У 1886р. професор Петербурзького гірничого інституту М.М. Чельцов винайшов аміачно-селітрену ВР “громобой”.

У 1885р. як ВР почали використовувати пікринову кислоту, з 1887р. – тетрил, з 1891р. – тротил (отриманий проф. Вільбрандтом у 1863р.). Гексоген і тен були синтезовані наприкінці XIX ст.

У 1892р. Д.І. Менделєєв отримав бездимний порох і розробив безпечну технологію його виготовлення. Цей порох був прийнятий адміралом С.О. Макаровим для озброєння військово-морського флоту Росії.

У середині 50-х років ХХ ст. розроблені групи аміачно-селітрених ВР: потужних скельних амонітів з добавками гексогену, гранулітів і грамонітів на основі аміачної селітри, грубодисперсних ВР, які містять сполуки води і ллються при високій температурі. Роботи виконувались на підставі дослідів академіка М.В. Мель-никова, професора Г.П. Демидюка та ін.

Від використання динамітів, що містять дуже чутливі і небезпечні у виробництві нітроефіри, у більшості країн перейшли до застосування амонітів і амоналів, які містять в якості пального порівняно безпечні тротил, гексоген і алюміній, а також вико-ристовують ВР, компоненти яких до змішування не вибухають.

У другій половині ХХ ст. почалася епоха розробки високо-запобіжних ВР. Основи їх створення базуються на роботах радянських вчених К.К. Андрєєва, О.І. Гольбіндера, Б.Д. Россі, О.П. Глазкової, Л.В. Дубнова, М.С. Бахаревич, В.Ф. Старокожева, М.О. Анаскіна, В.Є. Александрова, Б.М. Кукіба. Великий внесок у розвиток запобіжних ВР внесли українські вчені О.І. Селезньов, Ф.М. Галаджий, М.Л. Росинський, В.І. Зенін, В.М. Расторгуєв, М.К. Песоцький, Б.І. Вайнштейн, С.О. Калякін.

У 60-х роках ХХ ст. завдяки зусиллям цих вчених був розроблений вугленіт Е-6, пізніше – високозапобіжні патрони ПВП-1У, СП-1, наприкінці 70-х – вугленіт 12ЦБ, на початку 90-х – вугленіти 13П, 13П/1 та 10П.

Історія розвитку техніки підривання і засобів ініціювання ВР. Перші у світі лабораторні вибухи пороху ефективним способом здійснив визначний російський вчений – фізик В.В. Петров у 1803р.

У 1812р. професор П.І. Шиллінг (Росія) створив і вперше застосував електричний запальник з вугільним запалом, що у 1839р. замінив запальником з електричним містком розжарювання. Якобі Б.С. (Росія) довів електричний спосіб запалювання порохових зарядів до практичного використання. Він же в 1842р. створив першу електричну підривну машинку.

У 1831р. інженер Бікфорд запропонував вогнепровідний шнур, що поклав початок так званому вогневому способу ініціювання зарядів ВР.

М.М. Зінін і В.Ф. Петрушевський (Росія) встановили, що деякі сорти динамітів не вибухають від полум'я. Тому для підсилення впливу на ВР вони вперше застосували як ініціатор невеликий заряд чорного пороху, від якого вибухали всі сорти. Заряд-детонатор удосконалив капітан Андрієвський (Росія). У 1865р. для повноти підривання ВР він застосував спеціальний запал, що являв собою паперову гільзу заряджену порохом у вигляді зрізаного конуса з закріпленим у ній електрозапальником. На торці гільзи зроблена заглибина, заповнена залізними ошурками. Це був не тільки перший у світовій практиці електродетонатор, це був перший, хоча і неусвідомлений, випадок використання ефекту кумуляції.

У 1868р. А. Нобель сконструював свій капсуль-детонатор у вигляді мідної гільзи з начинкою з гримучої ртуті (замість пороху), відкритої в 1799р. хіміком Е. Говардом (у 1815р. її застосували в збройних капсулях). У тому ж році А. Нобель одержав патент на “Запал Нобеля”. Це був справжній переворот у гірничій справі.

У 1879р. французький учений Мессен запропонував як засіб ініціювання ВР детонуючий шнур.

Стосовно засобів електричного підривання, необхідно відзначи-ти, що були розроблені електродетонатори звичайної і підвищеної ініціюючої здатності, незапобіжні і запобіжні, за часом спрацьову-вання – миттєвої, короткоуповільненої й уповільненої дії (К.О. Бер-лін, Г.І. Покровський, М.Л. Росинський та ін.).

У галузі руйнування гірських порід вибухом поряд з розшире-нням асортименту вибухових речовин і засобів ініціювання зарядів, поліпшення їх якості велися дослідження у напрямі удосконалення технології виробництва підривних робіт, що забезпечують повну безпеку і високі техніко-економічні показники (М.В. Мельников, М.О. Лаврентьєв та ін.). У розробку типових схем механізації підривних робіт великий внесок зробив чл-кор. Академії наук УРСР Є.І. Єфремов.