Смешанное соединение эд в сети

Задача 13. Для взрывания 100 шпуров применяется последо­вательно-параллельное соединение зарядов из 5 групп по 20 электроде­тонаторов. Определить напряжение источника постоянного тока, если R_ЭД = 2,8 Ом, R_K = 2 Ом, R_M = 4,2 Ом, R_С = 15 Ом, R_y = 3 Ом.

Задача 14. В 42 зарядах боевики располагаются на глубине 10 м, расстояние между зарядами 8 м; R_ЭД = 3 Ом. Последовательно- парал­лельная электровзрывная сеть состоит из шести групп с одинаковым со­противлением. Длина соединительных проводов в каждой группе со­ставляет 50 м, R_M = 8,3 Ом, r_с = 0,1 Ом/м, r_к = r_у = 0,15 Ом/м. Напряже­ние источника тока равно 220 В. Определить силу тока, поступающего в каждый ЭД.

Задача 15. Последовательно-параллельная электровзрывная сеть состоит из трех групп ЭД. Общие параметры электровзрывной сети при использовании источника постоянного тока следующие: R_m = 5,2 Ом, R_ЭД = 3,2 Ом, r_с = 0,13 Ом/м, г_у = 0,15 Ом/м, r_к = 0,18 Ом/м. Каждая группа включает по 15 электродетонаторов. Расстояние между скважи­нами равно 6,5 м, длина соединительных проводов равна 71 м, боевик находится на глубине 5 м. Можно ли обеспечить безотказное взрывание всех ЭД, если напряжение источника тока 120 В.

Задача 16. Последовательно-параллельная электровзрывная сеть состоит из четырех групп ЭД. Общие параметры электровзрывной сети при использовании источника постоянного тока следующие: R_M = 6,2 Ом, R_ЭД ⁼ 3,5 Ом, r_с = 0,13 Ом/м, r_y = 0,15 Ом/м, r_к = 0,18 Ом/м. В каждой группе находятся по 16 боевиков с парно-параллельным соединением электродетонаторов. Расстояние между скважинами равно 7 м, длина со­единительных проводов равна 80 м, боевик находится на глубине 6,5 м. Определить необходимое напряжение источника тока для безотказного взрывания всех ЭД.

Задача 17. Последовательно-параллельная электровзрывная сеть состоит из четырех групп ЭД. Общие параметры электровзрывной сети при использовании источника постоянного тока следующие: R_m = 5,1 Ом, Rэд ⁼ 4 Ом, r_с = 0,12 Ом/м, r_у = 0,14 Ом/м, r_к = 0,17 Ом/м. В каждой группе находятся по 12 боевиков с парно-последовательным соединени­ем электродетонаторов. Расстояние между скважинами равно 6 м, длина соединительных проводов равна 72 м, боевик находится на глубине 6 м. Определить необходимое напряжение источника тока для безотказного взрывания всех ЭД.

Задача 18. В скважинах боевики находятся на глубине 10 м. Расстояние между зарядами равно 6 м. Последовательно-параллельная электровзрывная сеть состоит из четырех групп с одинаковым сопротив­лением. В каждой группе находится по 14 боевиков, у которых следую­щие параметры: R_M = 10 Ом, Rэд = 4,2 Ом, Lc = 8 м, r_с = r_у = r_к = 0,15 Ом/м. Определить общее сопротивление электровзрывной сети и необходимое напряжение источника тока для взрывания, если в боевиках ЭД соедине­ны парно-параллельно.

Задача 19. В скважинах боевики находятся на глубине 12 м. Расстояние между зарядами равно 7,5 м. Последовательно-параллельная электровзрывная сеть состоит из трех групп с одинаковым сопротивле­нием. В каждой группе находится по 20 боевиков, у которых следующие параметры: R_M = 10 Ом, R_ЭД = 4,2 Ом, L_c = 18 м, r_с = r_у = r_к = 0,15 Ом/м. Определить общее сопротивление электровзрывной сети и возможность безотказного взрывания при напряжении источника постоянного тока 300 В, если в боевиках ЭД соединены парно-последовательно.

Задача 20. Последовательно-параллельная сеть из трех групп с одинаковым сопротивлением взрывается от источника постоянного тока напряжением 700 В. В каждой группе находится по семь боевиков с пар­но-последовательным соединением электродетонаторов. Для каждой ветви R_C = 1,5 Ом, R_y = 2,8 Ом, R_ЭД = 3,8 Ом. Боевики расположены на глубине 9 м, г_к = 0,12 Ом/м. Определить допустимое сопротивление ма­гистрали и возможную ее протяженность, если сечение медных прово­дов S_m⁼ 1,5 мм².

Задача 21. Определить необходимое напряжение источника тока при взрывании последовательно-параллельной сети при следующих условиях: ЭД соединены в боевиках парно-последовательно; число групп равно пяти, число боевиков в группе - десяти; R_M = 8 Ом, R_ЭД = 3,5 Ом, Re = 10 Ом, R_y = 8 Ом, R_K = 1,5 Ом.

Задача 22. Для 100 зарядов используется последовательно-параллельная электровзрывная сеть с парно-параллельным соединением электродетонаторов в боевиках. Электровзрывная сеть состоит из четы­рех групп с одинаковым сопротивлением. В каждой группе R_ЭД = 3,5 Ом, R_C = 25 Ом, R_y = 15 Ом, R_K = 1,5 Ом. Длина магистрали из стальных проводов сечением 2,5 мм² составляет 350 м. Определить требуемое на­пряжение источника постоянного тока для взрывания данных зарядов.

Задача 23. Последовательно-параллельная электровзрывная сеть состоит из групп с одинаковым сопротивлением. В каждой группе R_C = 22 Ом, R_y = 17 Ом, R_K = 1,5 Ом, R_ЭД = 3,5 Ом. Длина магистрали из медных проводов сечением 2 мм² составляет 450 м. Взрывание осущест­вляется от источника постоянного тока 250 В. Определить число групп, при котором обеспечивается безотказное взрывание.

Задача 24. Последовательно-параллельная электровзрывная сеть с одинаковым сопротивлением групп взрывается от источника по­стоянного тока напряжением 400 В. Боевики в зарядах с парно-параллельным соединением электродетонаторов имеют следующие па­раметры: R_M = 4,5 Ом, R_ЭД = 3,5 Ом, r_с = r_у = r_к = 0,12 Ом/м. В каждой группе по 10 зарядов, боевики расположены на глубине 5 м, расстояние между скважинами равно 5 м, длина соединительных проводов равна 50 м. Определить максимально возможное количество групп, при котором обеспечивается безотказное взрывание зарядов.

Лабораторная работа 5

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ СЕТЕЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОНДЕНСАТОРНЫХ ВЗРЫВНЫХ МАШИНОК И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель работы: изучение основных характеристик конденсатор­ных взрывных машинок и особенностей расчета электровзрывных се­тей при использовании конденсаторных взрывных машинок и пере­менного тока.

Краткие теоретические сведения

Расчет сетей при использовании конденсаторных машинок.

Основной частью современных взрывных конденсаторных машинок является конденсатор-накопитель, разряд которого на электровзрывную сеть вызывает взрыв зарядов. Разряд конденсатора происходит быстро: время протекания тока по электровзрывной сети составляет от 3 до 5 мс, что позволяет безопасно использовать некоторые машинки этого типа и на шахтах, опасных по газу и пыли.

В зависимости от источника заряжания конденсатора-накопителя конденсаторные машинки делятся на индукторные и батарейные.

Взрывные конденсаторные машинки благодаря незначительному внутреннему сопротивлению имеют достаточно большую мощность для взрывания ЭД, соединенных как последовательно, так и параллельно.

Характеристики некоторых индукторных взрывных машинок приведены в табл. 5.1, а батарейных - в табл. 5.2.

Таблица 5.1

Показатель	Тип взрывной машинки
	ВМК-500	КПМ- 1А	ВМК-1/35	ВМК-1/100
Конденсатор-накопитель: напряжение, В емкость, мкФ время заряжания, с	3000 3,3 20	1500 2 4	400 10 5-10	600 8 5-10
Минимальная величина воспламеняющего им­пульса тока, А2∙с∙10-3	3	3	3	3
Максимальное число ЭД, взрываемых при по­следовательном соединении	800	100	50	100
Максимальное сопротивление взрывной сети, Ом	2100	300	160	300

Таблица 5.2

Показатель	Тип взрывной машинки
	ВМК- 50/100	ВМА-100/300	ПИВ- 100м	КВП-1/100м
Конденсатор-накопитель: напряжение, В емкость, мкФ время заряжания, с	500 20 0,5-1,0	600 30 1	610-670 10 8	600-650 10 8
Минимальная величина воспламеняющего импульса тока, А ∙с∙10-3	3	3	3	3
Максимальное число ЭД, взрываемых при последовательном соединении	100	300	100	100
Максимальное сопротивление взрывной сети, Ом	300	700	380	380

Итак, расчет сетей при использовании конденсаторных машинок проводят в следующей последовательности.

Значение тока разряда (А) конденсатора на электровзрывную сеть определяют по выражению

где U - напряжение на обкладках конденсаторов, В; е - основание нату­ральных логарифмов; R - сопротивление электровзрывной сети, Ом; t -время от начала разряда конденсатора, с; С - емкость конденсатора, Ф.

Полный импульс тока конденсатора (А²∙с) при полном разряде его на сеть рассчитывают по уравнению

Поскольку энергия, запасенная в конденсаторе, то импульс тока, посылаемый конденсатором во взрывную сеть при полном его разряде, составляет

Следовательно, посылаемый конденсатором импульс тока обрат­но пропорционален сопротивлению сети.

Если миллисекундный замыкатель в некоторых типах взрывных приборов ограничивает время разряда конденсатора на сеть, то импульс тока (А²∙с), полученный электровзрывной сетью за время t₁ находят по формуле

Из этого соотношения можно получить время, в течение которого конденсатор разрядится на 99 %:

Пример 1. Определить импульс тока, посылаемый конденсато­ром при полном разряде и через 4 мс, мгновенную силу тока через 4 мс после включения конденсатора, а также время, в течение которого кон­денсатор отдает 99 % запасенной энергии, если емкость конденсатора равна 10 мкФ, напряжение на его обкладках равно 600 В, а сопротивле­ние электровзрывной сети - 300 Ом.

Решение. Рассчитаем полный импульс тока:

За время, равное 4 мс, конденсатор пошлет импульс тока

Значение мгновенной силы тока через 4 мс после включения кон­денсатора составит

Найдем время, в течение которого конденсатор разрядится на 99 %:

Методика расчета электровзрывной сети заключается в определе­нии величины ее сопротивления, силы тока, проходящего через отдель­ный ЭД, и сравнении полученных результатов с передельным паспортным значением сопротивления цепи для конденсаторных машинок. Точные расчеты для определения этих величин при использовании конден­саторных машинок весьма сложны. Поэтому на практике рекомендуется пользоваться упрощенными формулами для разного вида сетей:

для последовательной сети используют формулу

(5.1)

где R_посл - расчетное сопротивление последовательной электровзрывной сети, Ом; R_пасп - предельно допустимое сопротивление, указанное в паспорте машинки для последовательных сетей, Ом;

последовательной сети с парно-параллельным включением ЭД -формулу

(5.2)

где R_ппар - расчетное сопротивление последовательной электровзрывной сети с парно-параллельным включением ЭД, Ом;

параллельно-пучковой и последовательно-параллельной сети -формулу

(5.3)

где R_ПП - расчетное сопротивление параллельно-пучковой или последо­вательно-параллельной электровзрывной сети, Ом; n - число параллель­ных ветвей;

последовательно-параллельной сети с парно-параллельным вклю­чением ЭД - формулу

(5.4)

где R_ППП - расчетное сопротивление последовательно-параллельной или электровзрывной сети с парно-параллельным включением ЭД, Ом.

Пример 2. Определить возможность взрывания от взрывной машинки ПИВ-100 м параллельно-последовательной сети со следующи­ми параметрами: сопротивление магистрали R_M = 8 Ом, суммарное сопро­тивление соединительных и участковых проводов в каждой из 3 групп равно 20 Ом, количество детонаторов в группе составляет по 10 шт., со­противление одного детонатора с концевыми проводами равно 7 Ом.

Решение. Рассчитаем сопротивление сети:

Максимальное паспортное сопротивление сети для машинки ПИВ-100 м составляет 380 Ом (табл. 5.2). Проверяем полученное сопро­тивление сети на соответствие условию (5.3):

то есть данная сеть может быть взорвана с применением взрывной ма­шинки ПИВ-100м.

Производим расчет электровзрывных сетей при использовании источников переменного тока. Мгновенное значение переменного тока (А) рассчитаем по формуле

(5.5)

где I_max - максимальное значение тока, А; ω - угловая частота, с^-1; t -момент времени, с.

Угловую частоту определим по выражению

(5.6)

где f- частота переменного тока.

При стандартной частоте f = 50 Гц, ω = 100π рад/с, т.е. ω - 314 с"¹. Импульс, идущий во взрывную сеть за время передачи θ_min (А²∙с), найдем по выражению

(5.7)

где t_{B min} - время, по истечении которого начинается вспышка воспламенительного состава наиболее чувствительного ЭД, с; θ_min - минимальное время передачи, с.

Величина к должна быть больше разности импульсов воспламе­нения наименее (k_{в min}) и наиболее (k_{в max}) чувствительных ЭД, т.е.

(5.8)

Определим окончательное значение безотказного переменного тока (А):

(5.9)

Время передачи θ_min может иметь два значения:

а)

6)

где Т = 1/f - период тока.

В этих случаях

а)

6)

Подставив значения t_B.minв выражение (5.8), получим

(5.10)

В знаменателе (5.9) минус ставится, когда θ_min < Т/2, а плюс, ко­гда Т/2 < θ_min< Т.

Вычисленные значения безотказного тока превышают значения гарантийного тока на практике, так как эта формула отвечает самому не­благоприятному случаю, а в действительности импульсы воспламенения и время передачи имеют вероятностные распределения.

Пример 3. Определить безотказный ток для взрывания ЭД, у которых k_{B max} = 2,5 А²∙мс, k_{B min} = 0,6 А²∙мс, θ_min =1,2 мс, при его взры­вании током стандартной частоты (f = 50 Гц).

Решение. Для частоты f = 50 Гц половина периода Т/2 = 10^-2 с, а угловая частота ω = 2∙50π = 314 с^-1. Так как θ_min < Т/2, то в знаменате­ле формулы (5.10) берут знак минус. Следовательно, безотказный пере­менный ток

Задание. Определить безотказный ток для взрывания ЭД при за­данных импульсах воспламенения, минимальном времени передачи и частоте переменного тока (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Вариант задания	Импульсы воспламенения		Минимальное время передачи θmin, мс	Частота тока f, Гц
	kв max, A2∙мс	kв min, A2∙мс
1	2,2	0,8	1,5	50
2	2,5	0,6	1,3	50
3	1,8	0,6	1,2	50
4	2,1	0,8	1,9	50
5	2,0	0,8	1,2	50
6	2,2	0,6	1,5	50
7	2,4	0,6	1,8	50
8	2,5	0,8	1.9	50
9	2,4	0,8	1,7	50
10	2,2	0,6	1,3	50
11	2,5	0,6	1,4	50
12	2,4	0,8	1,7	50

ЗАДАЧИ

Задача 1. Определить возможность безотказного взрывания взрывной машинкой ВМК-1/35 последовательной электровзрывной сети со следующими параметрами: всего взрывается 20 зарядов; сопротивле­ние магистральных проводов равно 12 Ом; соединительных и участковых - 25 Ом; одной пары концевых проводов - 2,5 Ом; среднее сопро­тивление одного ЭД - 3 Ом; электродетонаторы в боевиках соединены парно-параллельно.

Задача 2. Определить возможность безотказного взрывания взрывной машинкой ВМК-1/100 параллельно-последовательной элек­тровзрывной сети, состоящей из 2 групп с сопротивлением магистраль­ных проводов, равных 10 Ом. Сопротивление каждой из групп составля­ет 45 Ом при парно-параллельном соединении электродетонаторов в боевиках.

Задача 3. Определить возможное количество групп для безот­казного взрывания взрывной машинкой ВМК-500 параллельно-последовательной электровзрывной сети и парно-параллельным соеди­нением электродетонаторов в боевиках со следующими параметрами: сопротивление каждой из групп равно 50 Ом; сопротивление магист­ральных проводов - 16 Ом.

Задача 4. Определить допустимое суммарное сопротивление магистральных, соединительных и участковых проводов, при котором обеспечивается безотказное взрывание машинкой КПМ-1А последова­тельной электровзрывной сети, состоящей из 30 зарядов. Сопротивление одного ЭД с парой концевых проводов равно 6,2 Ом.

Задача 5. Определить максимально допустимое сопротивле­ние магистральных проводов, при котором обеспечивается безотказное взрывание машинкой КВП-100м последовательно-параллельной элек­тровзрывной сети, состоящей из 3 групп с общим сопротивлением каж­дой из них, равным 100 Ом.

Задача 6. Определить максимально допустимое суммарное сопротивление соединительных и участковых проводов в группе, при котором обеспечивается безотказное взрывание машинкой ВМА-100/300 последовательно-параллельной электровзрывной сети, состоящей из 4 групп по 10 зарядов. Сопротивление одного ЭД с парой концевых проводов равно 7 Ом, сопротивление магистральных проводов - 15 Ом.

Задача 7. Сравнить допустимые величины суммарного сопро­тивления в группах зарядов при взрывании машинкой ВМА-50/100 после­довательно-параллельной электровзрывной сети, состоящей из 2 групп при сопротивлениях магистральных проводов, равных 15 и 30 Ом.

Задача 8. Сравнить допустимые величины суммарного сопро­тивления в группах зарядов при взрывании машинкой ВМА-50/100 после­довательно-параллельной электровзрывной сети, состоящей из 2 групп без дублирования ЭД и с парно-параллельным соединением ЭД в боевиках при сопротивлении магистральных проводов 10 Ом.

Задача 9. Определить типы взрывных машинок, обеспечи­вающих безотказное взрывание последовательной электровзрывной сети

со следующими параметрами: всего взрывается 50 зарядов; сопротивле­ние магистральных проводов равно 12 Ом; соединительных и участко­вых - 45 Ом; одной пары концевых проводов - 2,7 Ом; среднее сопро­тивление одного ЭД - 3,2 Ом; электро детонаторы в боевиках соединены парно-параллельно.

Задача 10. Определить типы взрывных машинок, обеспечи­вающих безотказное взрывание последовательно-параллельной электро­взрывной сети, которая состоит из 5 групп со следующими параметрами: в каждой группе взрывается по 17 зарядов; сопротивление магистраль­ных проводов равно 22 Ом; соединительных и участковых в каждой группе - 32 Ом; одной пары концевых проводов - 2,8 Ом; среднее со­противление одного ЭД- 3,7 Ом.

Задача 11. Определить типы взрывных машинок, обеспечиваю­щих безотказное взрывание последовательно-параллельной электровзрыв­ной сети, которая состоит из 3 групп со средним сопротивлением, рав­ным 92 Ом. Электродетонаторы в боевиках соединены парно-параллельно.

Задача 12. Определить допустимое сопротивление одной пары концевых проводов при взрывании взрывной машинкой ПИВ-100м по­следовательной электровзрывной сети со следующими параметрами: всего взрывается 60 зарядов; сопротивление магистральных проводов равно 11 Ом; соединительных и участковых - 35 Ом; среднее сопротив­ление одного ЭД - 3 Ом.

Лабораторная работа 6

РАСЧЕТ ЗАРЯДОВ ВЫБРОСА, РЫХЛЕНИЯ И КАМУФЛЕТА

Цель работы: изучение характеристик зарядов выброса, рых­ления и камуфлета и получение практических навыков по проведению расчетов при проектировании взрывов.

Краткие теоретические сведения

Действие сосредоточенных зарядов. По воздействию на массив горных пород выделяются три основных типа зарядов: заряды выброса, рыхления и камуфлета.

При взрыве заряды выброса (рис. 6.1) образуют в породе воронку, характеризуемую ее радиусом г, величиной линии наименьшего сопро­тивления (л.н.с.) и кратчайшим расстоянием от центра заряда до откры­той поверхности - W.

Рис. 6.1. Элементы воронки взрыва выброса: W - линия наи­меньшего сопротивления; r - радиус воронки взрыва; В - ширина развала взорванной породы; h - высота навала породы; Н - види­мая глубина воронки

Кроме того, взрыв выброса описывается видимой глубиной во­ронки Н, высотой навала породы h и максимальной шириной развала взорванной породы В.

Отношение радиуса воронки к л.н.с. определяет показатель дейст­вия взрыва:

(6.1)

П ри этом воронка нормального выброса имеет n = 1. Значение n > 1 соответствует воронкам усиленного выброса, а при 0,75 < n < 1 - ворон­кам уменьшенного выброса. Значения n < 0,75 характеризует взрывы рыхления и камуфлета.

При взрыве зарядов рыхления (рис. 62) происходит разрушение породы в пределах воронки взрыва, её вспучивание и частичное перемещение за пределы воронки. Воронка в этом случае заполнена отбитой породой и поэтому показатель действия взрыва теряет физический смысл, так кА видимой воронки не образуется. Целесообразно поэтому отличать заряды по коэффициенту их относительной массы, формула

Рис. 6.2. Элементы воронки взрыва которого имеет вид

заряда рыхления (условные обоз- (6.2)

начения см. на рис. 6.1) где q_д - масса данного заряда ВВ, кг; q_H броса, кг.

При 0,2 < n_q < 0,75 коэффициент относительной массы зарядов ха­рактеризует заряды рыхления. Значения коэффициента относительной массы зарядов в пределах 0,2 < n_q< 0,35 соответствуют зарядам уменьшен­ного рыхления; п., = 0,35 - зарядам нормального рыхления; 0,35 < n_q < 0,75 -зарядам усиленного рыхления.

Коэффициент относительной массы зарядов n_q = 1 соответствует зарядам нормального выброса, а при n_q > 1 - зарядам усиленного выбро­са. Исходя из приведенной классификации количественной оценкой дей­ствия взрыва может служить взрыв заряда нормального выброса. Заряды камуфлета характеризуются значениями коэффициента относительной массы зарядов n_q < 0,2.

При взрыве такого заряда (рис. 6.3) в породе образуется зона из­мельчения (котел) и зона трещинообразования. Иногда, при определен­ном соотношении между величиной заряда и расстоянием его от откры­той поверхности, образуется зона скола.

Рис. 6.3. Схема действия взрыва зарядов камуфлета: 1 - заряд; 2 - зона измельче­ния (котел) радиусом r₁; 3 - зона тре­щинообразования радиусом r₂; 4 - зона возможного скола

Для зарядов выброса вводится функция показателя действия взрыва f(n). Из большого числа выражений наиболее распространена функция М.М. Борескова:

(6.3)

Величину заряда выброса определяют через функцию показателя действия взрыва, удельный расход ВВ нормального выброса и л.н.с:

(6.4)

где q_H - расчетный удельный расход нормального выброса, кг/м³, кото­рый находят опытным путем или берут из табл. 6.1; W - линия наи­меньшего сопротивления, м.

Таблица 6.1

Наименование породы	Категории крепости породы по ЕНиР	Категория кре­пости породы по шкале проф М.М. Прото- дьяконова	Удельный расход ВВ; кг/м3, для зарядов		Показа­тель про- стрели-ваемости, дм3/кг
			на выброс	на рых­ление
Песок	-	IX	1,6-1,8
Песок плотный или влажный	-	VIII	1,2-1,3
Суглинок тяжелый	II	VIII	1,2-1,5	0,35-0,40	120
Крепкие глины	III	VII	1,0-1,4	0,35-0,45	110
Лёсс	III-IV	VIIa	0,9-1,2	0,30-0,40	-
Мел	IV	VI	0,9-1,2	0,25-0,30	45
Гипс	IV-V	VI	1,1-1,5	0,35-0,45	-
Известняк, раку­шечник	V-VI	VI	1,4-1,8	0,35-0,60	20
Опока, мергель	IV-V	VI	1,0-1,3	0,3-0,4	20
Туфы трещинова­тые, плотная тяже­лая пемза	V	VI	1,2-1,5	0,35-0,50	-
Конгломерат и брек­чия на известковом цементе	V-VI	V	1,1-1,4	0,35-0,45	-
Песчаник на глини­стом цементе, сла­нец глинистый, из­вестняк, мергель	VI-VII	V	1,2-1,6	0,40-0,50	7-10
Доломит, известняк, магнезит	VII-VIII	IV	1,2-1,8	0,40-0,50	4-7
Известняк, песча­ник, мрамор	VII	IV -III	1,2-2,1	0,45-0,7	-
Гранит, гранодиорит	VII-X	IV - I	1,7-2,1	0,5-0,7	4-7
Базальт, андезит, диабаз, габбро	IХ-ХI	III - I	1,7-2,2	0,6-0,75	2,4
Кварцит	X	II	1,6-1,9	0,5-0,6	-
Порфирит	X	II - I	2,0-2,2	0,7-0,75	-

При значении л.н.с. > 25 м профессором Г.И. Покровским был введен в расчетную формулу выброса (6.3) поправочный коэффициент:

(6.5)

Заряды нормального выброса, рыхления и камуфлета, кг, вычис­ляют по формуле

(6.6)

При взрыве на выброс видимую глубину воронки, м, рассчитыва­ют по формулам

(6.7)

(6.8)

(6.9)

где α - эмпирический коэффициент, α = 0,33; R - радиус сферы сжатия, м, определяемый по выражению

(6.10)

где П_пр - показатель простреливаемости пород, принимаемый по дан­ным табл. 6.1.

Максимальную ширину развала взорванной породы, м, находят по формуле

(6.11)

высоту навала, м, - по формуле

(6.12)

Пример 1. Определить величину зарядов камуфлета, нормаль­ного и усиленного выброса при n = 2, глубине заложения 4 м в песчани­ках VII категории ЕНиР. Для зарядов выброса определить видимую глу­бину воронки, ширину и высоту навала выброшенной породы.

Решение. Для песчаника VII категории ЕНиР по табл. 6.1 на­ходим расчетный удельный расход нормального выброса q_H= 1,3-1,7 кг/м . Принимаем q_H = 1,5 кг/м³.

Теперь определяем величину зарядов:

для нормального выброса она равна

нормального рыхления -

усиленного рыхления при n_q = 0,75 -

усиленного выброса при n = 2 -

Далее рассмотрим величины видимой глубины воронки взрыва. Они составят:

при нормальном выбросе

при усиленном выбросе и n = 2

Максимальная ширина развала взорванной породы будет равна: при нормальном выбросе

при усиленном выбросе

Высота навала составит: при нормальном выбросе

при усиленном выбросе и n = 2

Расчет удлиненных зарядов. Действие удлиненных зарядов, па­раллельных открытой поверхности, можно рассматривать как действие совокупности сближенных точечных (сосредоточенных) зарядов, рас­стояние между которыми стремится к нулю: воронки взрыва, накладываясь друг на друга образуют траншею треугольного поперечного сече­ния с закругленными торцами (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Форма полости рыхления при взрыве удлиненно­го заряда, параллельного открытой поверхности: W - ли­ния наименьшего сопротивления; r - радиус закругления торца траншеи

Необходимую массу ВВ, кг, на 1 м удлиненного заряда, парал­лельного открытой поверхности, определяют по формуле

(6.13)

Для цилиндрических зарядов вместимость 1 м длины взрывной полости, кг/м, будет равна

(6.14)

где d - диаметр взрывной полости, м; А - плотность заряжания, кг/м³.

Необходимый диаметр взрывной полости, м, находят по условию Р_н = Р_в. Тогда

(6.15)

Общая масса заряда, кг,

(6.16)

где L - длина удлиненного заряда, м.

Для зарядов с малыми диаметрами взрывной полости (шпура, скважины) необходимую массу ВВ на 1 м выработки, кг, вычисляют по формуле

(6.17)

где А - коэффициент, учитывающий размерность величин, [А] = м.

Образующуюся при взрывах выброса видимую глубину выемок Н, м, вычисляем по следующим формулам:

если n ≤, 2, то по формуле (6.7),

если n = 2, - по формуле (6.8),

если n > 2, - по формуле (6.17)

где α - коэффициент пропорциональности сжатия грунтов.

Для нескальных фунтов α = 0,3-0,4; для глинистых и суглини­стых грунтов α = 0,4-0,45; для торфов α = 0,4-0,5; для полускальных грунтов α = 0,15-0,25.

Ширину выемки поверху вычисляют по формуле

(6.18)

Ширину навала у выемки рассчитывают по формуле (6.10), а вы­соту навала породы у выемки - по формуле (6.11).

Пример 2. В глинистых сланцах на глубине 5 м взрывается уд­линенный цилиндрический заряд длиной 10м c плотностью 0,9 г/см³. Определить общую массу зарядов и их диаметр для получения зарядов наибольшего камуфлета, уменьшенного (n_q = 0,27) и нормального рых­ления, нормального и усиленного (n = 3) выброса.

Решение. Определить ширину выемки поверху, видимую глу­бину выемки, ширину и высоту развала породы у выемки. По табл. 6.1 на­ходим, что для глинистого сланца q_H = 1,4 кг/м³.

Для заряда наибольшего камуфлета при n_q = 0,2

Для заряда уменьшенного рыхления при n_q = 0,27

Для заряда нормального рыхления при n_q = 0,35

Для заряда нормального выброса

При нормальном выбросе ширина выемки поверху составит

видимая глубина выемки -

ширина развала породы у выемки –

высота навала породы у выемки —

Для заряда усиленного выброса при n = 3

Для рассматриваемого заряда ширина выемки поверху составит

видимая глубина выемки —

ширина развала породы у выемки —

высота навала породы у выемки —

ЗАДАЧИ

Задача 1. Определить массу заряда ВВ, видимую глубину во­ронки взрыва, ширину и высоту навала при взрыве в крепких глинах II категории ЕНиР, если нужно произвести усиленный взрыв с n = 2,5, имея радиус воронки 10 м.

Задача 2. Определить глубину заложения заряда (рав­ную л.н.с.) в известняке-ракушечнике для получения зарядов наиболь­шего камуфлета, уменьшенного, нормального и усиленного рыхления, нормального и усиленного выброса, если масса заряда равна 100 кг.

Задача 3. Определить видимую глубину воронки в мергеле, ширину и высоту навала, если выполнен взрыв усиленного выброса с n = 3 и массой заряда, равного 500 кг.

Задача 4. При взрыве 980 кг аммонита № 6ЖВ образовалась воронка диаметром 20 м. Видимая глубина совпадает со значением л.н.с. Определить удельный расход нормального выброса.

Задача 5. Ширина развала туфа составляет 39 м, а высота на­вала его -1,6 м. Определить видимую глубину воронки и массу заряда.

Задача 6. При взрыве заряда массой 560 кг, заложенного на глубину 5 м, образовалась видимая глубина воронки 3,3 м. Определить удельный расход нормального выброса.

Задача 7. Определить массу заряда наибольшего камуфлета на глубине 5 м в породе, в которой при взрыве заряда массой 1500 кг на глубине 6 м образуется воронка с видимой глубиной, равной 4 м.

Задача 8. Определить массу заряда камуфлета, уменьшенного, нормального и усиленного рыхления, нормального и усиленного выбро­са в гранитах, если заряд располагается на глубине 10 м.

Задача 9. Взрывается заряд массой 250 кг в диабазах. На какой глубине надо его размещать, чтобы получить заряды камуфлета, умень­шенного, нормального и усиленного рыхления, нормального и усилен­ного выброса?

Задача 10. При взрыве 850 кг аммонита № 6ЖВ образовалась воронка диаметром 18 м. Видимая глубина совпадает со значением л.н.с. Определить ширину развала и высоту навала взорванной породы.

Задача 11. Определить удельный расход ВВ нормального вы­броса в породе, в которой при взрыве заряда массой 1300 кг на глубине 6 м образуется воронка с видимой глубиной в 4,5 м.

Задача 12. При взрыве заряда массой 1500 кг, заложенного на глубине 5 м, высота навала взорванной породы составила 1,1 м. Опреде­лить глубину заложения заряда данной массы в породах этого типа для получения взрыва нормального рыхления.

Задача 13. Определить общую массу удлиненного горизон­тального заряда для образования канала длиной 500 м, глубиной 3 м, шириной поверху 10 м в обводненных глинистых грунтах. Удельный расход ВВ q_H = 1,5 кг/м³.

Задача 14. Удлиненный горизонтальный цилиндрический за­ряд выброса образует при взрыве канал шириной поверху 12 м при q_H = 1,8 кг/м³, W = 4 м. Определить видимую глубину канала и диаметр заряда при плотности заряжания 0,9 т/м³.

Задача 15. Определить удельный расход ВВ нормального вы­броса и видимую глубину канала, образованного взрывом удлиненного горизонтального заряда выброса. Ширина канала поверху равна 36 м, W = 6 м, αа = 0,15, q = 2,8 кг/м³.

Задача 16. Взрывом удлиненного горизонтального заряда, распо­лагаемого в штольне, необходимо образовать канал глубиной 15 м при W = 18 м. Определить показатель действия взрыва и ширину канала поверху.

Задача 17. Определить массу 1 м удлиненного заряда выброса, если известно, что при n = 2,5 и q_H = 1,75 кг/м³ образуется канал шири­ной поверху, равной 40 м.

Задача 18. Канал длиной 800 м образуется взрывом удлинен­ного горизонтального заряда выброса, расположенного в штольне. Заданная глубина заложения заряда составляет 5 м, ширина канала поверху - 20 м. Удельный расход ВВ q = 2,0 кг/м³. Определить общую массу удлиненно­го заряда выброса.

Задача 19. Определить величину удельного расхода ВВ для удлиненного горизонтального заряда массой 50 кг/м во взрываемых грунтах, если W = 2,5 м, n = 1,5.

Задача 20. Определить массу 1 м удлиненного горизонтально­го заряда выброса, если при взрыве в грунтах с α = 0,25 и q_H = 1,3 кг/м³ образуется канал глубиной 5 м при W = 2,9 м.

Задача 21. Для образования канала длиной 1200 м общая мас­са удлиненного горизонтального заряда выброса составляет 250 т, плот­ность заряда - 900 кг/м³. Определить диаметр удлиненного горизонталь­ного заряда выброса.

Задача 22. Определить общую массу и диаметр удлиненного заряда, если в результате взрыва при W = 6 м, q_H = 1,4 кг/м³ и плотности заряжания р = 950 кг/м³ образуется канал протяженностью 300 м с высо­той навала взорванной породы по его бортам, равной 1,3 м.

Задача 23. Определить возможную длину и ширину поверху канала, имеющего видимую глубину 2,2 м при W = 3 м, если для взры­ваемых пород q_H = 1,1 кг/м³, а в наличии имеется 16 т ВВ.

Задача 24. Определить максимально возможную глубину ка­нала и соответствующее ей потребное количество ВВ на 1 м длины и диаметр удлиненного заряда ВВ, если ширина развала взорванной поро­ды не должна превышать 30 м, а высота ее навала не должна превы­шать 0,7 м. Плотность заряжания 900 кг/м³, q_H = 1,4 кг/м³.

Лабораторная работа 7

ВТОРИЧНОЕ ДРОБЛЕНИЕ НЕГАБАРИТНЫХ КУСКОВ НАКЛАДНЫМИ И ШПУРОВЫМИ ЗАРЯДАМИ

Цель работы: получение практических навыков по расчету на­кладных и шпуровых зарядов при вторичном дроблении негабаритных кусков руд и пород.

Краткие теоретические сведения

При дроблении зарядами внутреннего действия в середине нега­баритного куска на 1/3 его толщины пробуриваются один или несколько шпуров диаметром 28-30 мм.

Общая масса заряда ВВ, кг, на дробление определяется по формуле

(7.1)

где q_B - расчетный удельный расход ВВ для зарядов внутреннего дейст­вия, кг/ м³; V - объем негабаритного куска, м³.

Масса заряда одного шпура, кг, рассчитывается по выражению

(7.2)

где d - диаметр шпура, м; ∆ - плотность заряжания, кг/м³; l_ш - длина шпура, м; k - коэффициент заполнения шпура (k = 2/3).

Число шпуров на кусок большого объема вычисляется по формуле

(7.3)

При взрывании наружными зарядами общую массу заряда ВВ, кг, определяют по формуле

(7.4)

где N – расчетный удельный расход ВВ при дроблении зарядами наруж­ного действия (накладными), кг/м³, N = Q/Q₁. Величины q_B и q_H приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Категория пород по ЕНиР	Удельный расход ВВ для дробления негабаритных кусков (аммонита № 6 ЖВ)
	Заряды внутреннего действия при длине ребра, м		Заряды наружного действия при длине ребра, м
	0,5	0,7	0,5	0,7
VII-VIII	0,38	0,20	1,40	1,45
IX-X	0,50	0,27	1,60	1,65
XI-XIII	0,58	0,29	1,80	1,85
XIV -XVI	0,65	0,32	2,00	2,10

При вторичном взрывном дроблении расчетный удельный рас­ход ВВ в сравнении с зарядами внутреннего действия можно умень­шить в 5-10 раз, если применить гидровзрывной способ, при котором в шпур помещается жидкость и уменьшенный заряд ВВ.

В незаполненную взрывчатым веществом часть шпура помещает­ся забойка. Наружные заряды также закрываются наружной забойкой.

Пример. Определит массу накладного заряда ВВ и заряда ВВ в шпуре, а также расход бурения для разделки негабаритного известняка VIII категории размером 2x1,5x1 м. Диаметр шпуров для внутренних за­рядов равен 30 мм, плотность заряжания равна 900 кг/м³.

Решение. Найдем следующие параметры при вторичном дроб­лении шпуровыми зарядами:

глубину шпура, которая равна

необходимую массу внутреннего заряда при q_B - 0,2 кг/м³ (табл. 7.1), равную

массу заряда одного шпура при плотности заряжания 900 кг/м³, равную

необходимое число шпуров для разделки негабарита, которое равно

расход бурения на негабарит, равный

Вычислим необходимую массу накладного заряда при q_H - 1,45 кг/м³ (табл. 7.1):

ЗАДАЧИ

Задача 1. Сравнить расход ВВ при дроблении негабаритного куска гранита IX категории по ЕНиР с максимальным ребром 0,7 м шпу­ровыми и накладными зарядами.

Задача 2. Необходимо взорвать 100 м³ негабаритных кусков пород XI категории по ЕНиР. Куски имеют форму, близкую к кубиче­ской, размер его стороны составляет 0,8 м. Определить общий расход ВВ, сравнить расход ВВ на кусок при дроблении накладными и шпуро­выми зарядами и подсчитать объем бурения при использовании шпуро­вых зарядов.

Задача 3. Взорвано 50 тыс. м³ горной массы. Выход негаба­ритных кусков объемом 0,8 м³ составил 12 %. Определить требуемое количество аммонита № 6ЖВ для накладных и шпуровых зарядов, рас­ход ВВ на один негабарит, а при шпуровых зарядах и объем бурения. Породы X категории.

Задача 4. Определить глубину бурения, общий расход бурения и аммонита № 6 ЖВ и массу одного заряда для дробления 400 м³ негаба­рита пород IX категории по шкале ЕНиР. Средний объем негабарита со­ставляет 0,5 м³.

Задача 5. Подсчитать необходимое количество аммонита № 6ЖВ для дробления негабаритных кусков при шпуровых и накладных зарядах, если при взрывании 75 тыс. т³ пород XIV категории по шкале ЕНиР выход негабаритных кусков объемом 1,25 м³ составил 5 %.

Задача 6. Годовая производственная мощность карьера по до­быче строительных материалов VII категории по шкале ЕНиР составляет 500 тыс. м³. Выход негабаритных кусков с размером ребра более 0,7 м равен 5 %. Вторичное дробление выполняется шпуровыми зарядами при электрическом способе взрывания. Определить годовую потребность в аммоните № 6ЖВ и электродетонаторах и объем бурения для разделки негабаритов.

Задача 7. Для расчистки территории площадью 500 м² необ­ходимо раздробить и убрать валуны галечника. Галечник представлен гранитными породами VII-X категории по ЕНиР, средний объем валуна равен 0,5 м³, максимальное ребро равно 0,7 м. На каждые 10 м² встреча­ется пять валунов. Определить необходимое количество ВВ для дробле­ния этих валунов накладными зарядами.

Задача 8. Необходимо шпуровыми зарядами раздробить 7500 м³ негабаритных кусков пород XII категории по ЕНиР. Негабаритные куски имеют размеры 1,5x1,2x0,8 м. Определить необходимый расход аммони­та № 6 ЖВ и общий объем бурения при плотности заряжания 900 кг/м³.

Задача 9. Годовая производительность рудника по горной массе равна 300 тыс. м³; 20 % горной массы представлено породами VII-VIII кате­горий но ЕНиР при выходе негабарита 6 %, 50 % - породами ГХ-Х кате­горий по ЕНиР при выходе негабарита 10 %. Определить годовую по­требность рудника в аммоните № 6ЖВ на вторичное дробление наклад­ными зарядами, если средний размер негабарита составляет 0,8 м³.

Задача 10. Для условий задачи 9 определить расход бурения и ВВ при вторичном дроблении шпуровыми зарядами.

Задача 11. Годовая производительность рудника по горной массе 500 тыс. м³; 10 % горной массы представлено породами VII-VII категорий но ЕНиР при выходе негабарита 5 %, 70 % - породами IХ-Х категорий по ЕНиР при выходе негабарита 8 %, 20 % - породами XIV-XIV катего­рий по ЕНиР при выходе негабарита 10 %. Определить годовую потреб­ность рудника в аммоните № 6ЖВ на вторичное дробление накладными зарядами, если средний размер негабарита составляет 0,7 м³.

Задача 12. Условие дано в задаче 9. Определить расход буре­ния и ВВ при вторичном дроблении шпуровыми зарядами.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ

СПИСОК

1. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом: Учеб. для ву­зов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М: Изд-во МГГИ, 1992. - 516 с.

2. Лабораторные и практические работы по разрушению горных пород взрывом / Под общ. ред. Б.Н. Кутузова. - М.: Недра, 1981. - 255 с.

3. Справочник взрывника / Под общ. ред. Б.Н. Кутузова. - М.: Не­дра, 1988. - 511 с.

4. Росинский Н.Л. Мастер-взрывник / Н.Л. Росинский, М.А. Магойченков, Ф.М. Галаджий. - М.: Недра, 1988. - 384 с.

5. Безопасность при взрывных работах: Сб. документов. Сер. 13. Вып. 1 / Колл. авт. - М.: Гос. унитар. предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2001.-248 с.