книги из ГПНТБ / Галаджий, Ф. М. Предохранительные взрывные патроны СП-1
.pdfМ и н и с т е р с т в о у г о л ь н о й п р о м ы ш л е н н о с т и С С С Р
Центральный научно-исследовательский институт экономики и научно-технической информации угольной промышленности
Серия 'Т ехника безопасности и горноспасательное дело-'
Ф.М. Галаджий, М .К. Песоцкий, В.С. Ш аталов
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫ Е ВЗРЫВНЫЕ ПАТРОНЫ СП-1
М осква 1974
&ч
нч т
УДК 622.235,22
В работе изложены основные свойства взрывных патронов СП—1 и условия их при менения. Приведены результаты промышлен ных испытаний патронов при взрывных рабо тах в угольных шахтах Донецкого, Кузнец кого и Карагандинского бассейнов.
На основании положительных результатов промышленных испытаний патроны СП-1 до пущены к применению в забоях, опасных по взрыву га за и пыли.
Брошюра рассчитана на широкий круг ра ботников угольной промышленности.
© Ц Н И З И у го л ь , 1974.
К |
взрывчатым вещ ествам, |
предназначенным |
для взры в |
ных |
работ в угольных шахтах, |
предъявляются. |
повышенные |
требования: антигризутность, устойчивость детонации, склон
ность к выгоранию, водоустойчивость. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
В настоящее время в основном используются |
предохра |
|||||||||||||||
нительные |
|
ВВ, |
|
в |
|
состав |
|
которых |
|
|
введены |
|||||
ингибиторы |
в готовом |
виде |
или |
ингибиторы, |
образующиеся |
|||||||||||
в процессе |
взры ва за |
счет |
обменных |
реакций |
между други |
|||||||||||
ми исходными компонентами. Однако |
введение |
|
в |
состав |
||||||||||||
взрывчатых |
вещ еств |
любых |
инертных |
добавок, |
как |
правило, |
||||||||||
снижает |
энергетические характеристики |
и |
детонационные |
|||||||||||||
свойства, Что в определенных условиях м ож ет |
приводить |
к |
||||||||||||||
затуханию детонации |
и выгоранию шпуровых |
заряд ов . |
Окру |
|||||||||||||
жение взры вчатого вёщ ества оболочкой |
из инертных сыпучих |
|||||||||||||||
или твердых материалов не устраняет |
опасности его вы гора |
|||||||||||||||
ния. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МакНИИ разработаны взрывные патроны СП -1, |
|
которые |
||||||||||||||
относятся к промышленным взры вчатым |
вещ ествам У1 |
клас |
||||||||||||||
са и предназначаются для взрывных |
работ шпуровым |
м ето |
||||||||||||||
дом в забоях шахт, опасных |
по |
га зу |
и пыли. |
Высокая |
бе |
|||||||||||
зопасность патронов, обусловленная специальной |
|
конструк |
||||||||||||||
цией, позволяет применить их для отбойки угля |
и породы в |
|||||||||||||||
условиях, в которых проведение выработок и выемка |
угля |
|||||||||||||||
осуществляются |
трудоемкими |
и малоэффективными |
|
способа |
||||||||||||
ми, например выбуриванием, отбойными молотками |
|
или пат |
||||||||||||||
ронами гидрокс. |
Патроны |
СП-1 |
м огут |
использоваться |
||||||||||||
также' для распыления воды из полиэтиленовых сосудов |
при |
|||||||||||||||
создании |
водораспыпитепьных |
завес |
в |
призабойном |
прост |
|||||||||||
ранстве |
выработок. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Конструктивно патроны СП-1 выполнены в виде |
|
цилинд |
||||||||||||||
рического заряда угленита Э -6 (рис. |
1) |
весом |
185 |
г , |
|
по |
||||||||||
мещенного внутри двухстенной полиэтиленовой оболочки, |
з а |
|||||||||||||||
полненной концентрированным |
водным |
раствором |
аммиачной |
|||||||||||||
селитры. |
При длине |
патронов |
345 мм |
и наружном |
диаметре |
3
39 мм общий вес взрывчатой смеси, состоящей из угленита и раствора аммиачной селитры, составляет 485 г.
Раствор аммиачной селитры выполняет двойную роль
взависимости от условий взрывания. В замкнутом
ограниченном пространстве шпура ' при детонации |
зар я |
|
да раствор аммиачной селитры диспергирует |
и подвергается |
|
взрывчатому превращению с дополнительным |
выделением |
|
энергии. В этом случае полезная работа |
патрона |
СП-1, |
имеющего заряд угленита весом 185 г,приравнивается |
рабо |
тоспособности заряда угленита 3 - 6 весом около 300 г, т.р. возрастает примерно в 1,5 раза по сравнению с. тем же за рядом без оболочки. При взрыве открытого патрона детони
рует практически только. заряд угленита, а |
раствор |
селитры |
||
в оболочке |
диспергирует и разбрасы вается |
впереди |
продук |
|
тов взры ва, |
создавая защитную зону, |
препятствующую вос |
||
пламенению |
взрывоопасной атмосферы. |
О |
степени |
участия |
аммиачной селитры во взрыве можно судить по теплоте взрыва.
Рис. 1. Патрон СП-1: |
3 - наружная ам |
|
1 - крышка; 2 - внутренняя ампула; |
- |
|
пула; 4 - центрирующие кольца; 5 |
водный раствор |
|
аммиачной селитры ; 6 |
- |
ВВ |
Сравнительные данные, полученные в калориметрической ус тановке при взрыве открытых и помещенных в канал мортиры
патронов СП-1 и П ВП -1-у |
1У класс |
предохранитедьности), |
||||
приведены |
в табл. 1. |
|
|
|
|
|
|
Из табл. 1 видно, |
что |
при взры ве |
патронов СП-1 в кана |
||
ле |
мортиры |
(шпуре) |
они по теплоте |
взры ва, а |
средователь- |
|
но, |
и по энергии даже несколько превосходят |
патроны ПВП- |
1-у. Таким образом, окружение угленита 3 - 6 раствором ам миачной -селитры позволило существенно повысить селек
4.
тивность детонации патрона в такой оболочке. Окружение ВВ жидкой активной оболочкой является весьм а эффективным и в
отношении предотвращения |
выгорания |
|
заряда |
в |
шпурах. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 |
|||
Тип патрона |
Теплота взры ва/?, |
Селективностьдетонации |
|||||||||||
|
|
|
|
ккал /кг |
|
|
|
Г — |
Q/iOfiT ~ |
Q.OTKP |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qmopt |
|
||
СП-1 |
|
|
209.4*) |
|
|
|
0,73 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
743,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПВП -1-у |
|
440.4 |
|
|
|
|
0,39 |
|
|
|
|||
|
727,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
В |
числителе приведены |
данные |
при |
взры ве открытых пат |
||||||||
|
ронов, в знаменателе - |
данные |
при |
взры ве патронов, |
по |
||||||||
|
мещенных в канал мортиры. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Это |
|
установлено |
при |
исследовании |
условий |
|
поджи |
||||||
гания |
и |
горения |
различных |
ВВ |
' |
от |
взрывного |
||||||
импульса в герметически закрытой мортире, |
при размещ е |
||||||||||||
нии |
исследуемого |
заряда в |
угольной |
оболочке |
(рис. |
2 ). |
Рис. 2. Схема возбуждения горения ВВ в патроне СП-1
от взрывного |
импульса: |
|
1 - забойка; 2 - мортира; 3 - |
патрон |
СП -1; 4 - угольная |
оболочка; 5 - воздушный промежуток; |
6 - боевик; 7 - |
|
электродетонатор; 8 - прокладка; 9 |
- металлическая |
пробка
5
И сследуем ы е заряды подж игались зрывом аммонита ПЖВ-20
весом 25 г. При этом определялись расстояния |
от |
инициа |
|||||
тора до |
исследуемого заряда, на которых еще наблюдалась |
||||||
его детонация, и расстояния, на которых происходит |
под |
||||||
жигание |
и горение |
пассивного заряда (табл. |
2). |
|
|
||
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2 |
|||
Тип |
ВВ |
Xарактеристика |
Расстояние |
Р езу л ь - |
|||
оболочки (тип |
от инициа- |
таты опы- |
|||||
|
|
патронов) |
тора до ис |
|
та |
||
|
|
|
следуемого . |
|
|
||
|
|
|
заряда, |
см |
|
|
|
|
|
Бумажная |
0-10 |
|
Детонация |
||
|
|
Более |
10 |
Горение |
|||
|
|
Полиэтиленовая |
|||||
|
|
0-10 |
|
Детонация |
|||
Аммонит |
6 ЖВ |
•< с раствором |
|
||||
Более |
10 |
О тказх) |
|||||
|
|
1ПВП-1) |
|||||
|
|
_Бумажная |
0-15 |
|
Детонация |
||
|
|
Более |
15 |
Горение |
|||
|
|
П олиэтиленовая |
|||||
|
|
0-15 |
|
Детонация |
|||
|
|
с растворами |
|
||||
Аммонит ПЖВ-20 |
(П ВП -1-у, |
Более |
15 |
Отказ |
|||
|
|
ПВП-1-А) • |
0-10 |
|
Детонация |
||
|
|
Бумажная |
|
||||
|
|
Б олее |
10 |
Горение |
|||
|
|
|
|||||
Угленит |
Э -6 |
Полиэтиленовая |
0-25 |
|
Детонация |
||
с растворами |
25 |
||||||
|
|
(СП -1) |
Более |
Отказ |
|||
|
|
|
|
|
|
||
х) О тказ |
- отсутствие детонации и |
горения, |
патрон |
дефор- |
|||
мирован со стороны инициатора. |
|
|
|
|
|||
Из табл. 2 видно, что заряды ВВ в оболочках |
(патроны |
СП-1 и типа ПВЩ , заполненные водным раствором аммиач ной селитры, являю тся устойчивыми против поджигания от взрывного импульса. Зто объясняется тем , что на расстоя
ниях, при |
которых |
отсутствую т условия |
надежной |
передачи |
детонации, |
часть |
энергии ослабленного |
взрывного |
импульса |
расходуется на разрушение полиэтиленовой оболочки, остав
шейся энергии |
оказы вается уже недостаточно |
для |
поджига |
ния ВВ. В случае же возможного поджигания |
ВВ |
оболочка |
|
расплавляется |
и раствор проникает в заряд угленит^, кото- |
||
6 |
|
|
|
рый под действием |
водного раствора разм окает и полностью |
|||
теряет |
способность |
к горению. Раствор обеспечивают |
пат |
|
ронам |
высокий уровень предохранительных |
свойств. |
При |
испытании патронов СП-1 по газу в уголковой мортире, ими
тирующей обнаженный |
заряд, метан не воспламенялся |
взры |
|
вом четырех открытых |
патронов общим весом |
около |
2 кг. |
Таких испытаний не выдерживает ни одно |
из известных |
||
предохранительных ВВ |
( табл. 3). |
|
|
Т а б л и ц а 3
|
Класс пре- |
Т ип ВВ |
дохрани- |
тельности |
Предельный заряд, не воспламеняющий м ета - новоздушную смесь, кг
свободно- в уголкоподвешенвой м орный тире
Аммонит |
ПЖВ-20 |
1У |
|
0,020 |
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аммонит |
Т-19 |
1У |
|
0,020 |
|
|
— |
|
Угленит |
Э -6 |
|
У |
|
0,200 |
|
0,100 |
|
Патроны ПВП-1-А |
|
У |
|
0,470 |
|
|
- |
|
Угленит № 7у( опытный) |
У1 |
|
1.0 |
0,600 |
||||
Патроны |
СП-1 |
У1 |
более 2,0 |
|
1,940 |
|||
При взрыве патронов |
СП-1 в шпуре, пробуренном |
по уг |
||||||
лю, исключается непосредственный |
контакт вы сокотемпера |
|||||||
турных газов взры ва с |
углем, так как в процессе |
расшире |
||||||
ния они |
быстро охлаждаются |
жидкостью, помещенной в м еж |
||||||
импульсное пространство. Следовательно, в зоне |
|
|
взры ва |
|||||
практически устраняется |
термическая |
газификация |
угля, |
|||||
неизбеж ность которой при применении |
обычных |
предохрани |
||||||
тельных |
ВВ (б ез оболочки) |
вполне |
очевидна. |
|
|
|
||
При короткозамедленном взрывании все ВВ- |
в |
|
шпурах |
|||||
могут подвергаться деформациям и уплотнению. |
В |
патронах |
||||||
СП-1 деформации могут |
привести к |
нарушению |
целостности |
|||||
и, как следствие, к вытеканию раствора. |
|
|
|
|||||
В шахтных и лабораторных условиях были проведены спе |
||||||||
циальные |
исследования по определению |
времени |
деформации |
оболочки, вытекания раствора из межимпульсного простран
ства |
и возможной потери |
предохранительных . свойств |
пат |
|
ронов |
СП -1. Результаты |
исследований показали, |
что |
при |
|
|
|
|
7 |
расстоянии между смежными шпурами до 0,2 м |
начало по |
||||
вреждения |
оболочки |
и появления раствора наступает |
через |
||
1-3 м сек с |
м омента |
взры ва подлрессовывающих |
зарядов, а |
||
при расстоянии между зарядами более 0,2 м |
и |
одновремен |
|||
ном воздействии на патроны СПг1 взры ва даже |
двух |
зарядов |
|||
деформаций |
патронов |
с повреждением оболочек |
не наблюда |
||
лось. Полученные результаты позволили также |
установить, |
||||
что существенное (до 50%} вытекание раствора |
из оболочки |
||||
за время короткозамедленного взрывания (130 мсек) |
может |
наблюдаться только через готовое отверстие, селение кото
рого значительно больше, чем наблюдается |
на |
практике при |
|||
деформации патронов. |
|
|
|
|
|
Для определения изменения защитных свойств |
оболочки |
||||
при короткозамедленном взрывании и обнажении |
зарядов по |
||||
схем е, показанной на рис. 3, были проведены |
опыты на |
вос |
|||
пламеняемость м етана. При этом установлено, |
что при |
м ак |
|||
симально |
возможной деформации в течение |
|
допущенного |
||
времени |
замедления до 130 мсек защитные |
свойства оболо |
чек патронов СП-1 сохраняются, т .е . воспламенений не про исходит, и обеспечивается высокая безопасность взрывных работ. Дополнительные исследования предохранительных свойств патронов СП -1, проведенные в породоцементных бло
ках |
с боковым |
продольным |
обнажением заряда в наиболее |
|
опасных условиях |
воспламеняемости метановоздушной см е |
|||
си, |
показали, |
что |
патроны |
СП-1 сохраняют высокие предо |
хранительные свойства. Поэтому патроны СП-1, можно при менять в условиях короткозамедленного взрывания, при ко торых возможна деформация оболочек патронов. В условиях уплотнения при короткозамедленном взрывании шпуровые з а ряды из патронов СП-1 детонируют более устойчиво,чем за ряды угленита 3 - 6 в бумажных оболочках.
Путем фотографирования детонирующего патрона СП-1 ус
тановлено, |
что свечение |
не выходит за |
пределы оболочки и |
||
совершенно |
отсутствую т |
искры, дающие |
излучение |
инфра |
|
красной области спектра, |
поэтому |
патроны являю тся беспла |
|||
менными. Следовательно, |
патроны |
СП-1 |
по предохранитель |
ным свойствам приравнены к средствам беспламенного взры
вания и |
используются |
в условиях, |
в которых |
внедрение |
средств |
беспламенного |
взрывания |
разрешено 'Едиными пра |
|
вилами безопасности при взрывных работах ' |
(восстающие |
|||
выработки и т .п .). Патроны СП-1 |
в настоящее |
время я в - |
||
8 |
|
|
|
|
ляются единственным образцом взрывчатых |
веществ У1 |
класса предохранительности, полностью .■ ..удовлетворяющим Техническим требованиям Минуглепрома СССР по безопас ности применения, а по некоторым показателям значительно превосходящим эти требования.
Рис. |
3. Щ елевая |
мортира, |
снаряженная углецементным |
|||||
|
блоком с зарядами, и схема ее расположения |
|||||||
|
во взрывной камере опытного |
штрека: |
|
4 - ис |
||||
1 - мортира; 2 - |
углецементный блок; |
3 - щель; |
||||||
следуемый заряд ; |
5 - уплотняющие |
заряды; |
6 |
- |
забой |
|||
ка; 7 |
- взры в^яя |
камера |
опытного |
штрека; |
8 |
- |
отража |
|
|
|
|
тельная стенка |
|
|
|
|
|
Промышленные испытания патронов |
СП-1 |
|
|||
|
|
|
в |
у го л ьн ы х |
шахтах |
|
|
В |
1971 |
г. |
промышленные испытания этих |
патронов |
были |
||
проведены |
на |
шахтах |
комбината |
'М ак еев у го л ь ', а в |
1972- |
||
1973 |
гг. - |
на |
шахтах |
Донецкого, |
Кузнецкого |
и Карагандин |
ского |
угольных бассейнов. |
|
|
Взрывные работы велись в условиях высокой газообиль- |
|||
ности |
в подготовительных, |
нарезных и очистных |
выработ |
ках, в угольных забоях с одной и двумя плоскостями обна жения на пластах мощностью 0,55-2,,7 м и с различной кре -
9