![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие
.pdfШнур ДШ-В для подводного взрывания дополнительно покрыт полихлорвиниловой оболочкой. Гидроизоляция обычного детониру ющего шнура ДШ-А и ДШ-Б осуществляется покрытием наружных оплеток воском или озокеритом. Наружная оплетка шнура может быть красной или белой с двумя красными нитями.
В настоящее время разработаны более высококачественные дето нирующие шнуры, у которых сердцевина заключена в целлофановую пленку, что исключает высыпание ВВ при перегибах, а также делает шнур нечувствительным к высоким температурам. Разработаны тэновые шнуры повышенной и пониженной мощности из полихлор винила.
Предохранительные детонирующие шнуры ДШП-1 и ДШП-2 разработаны для шахт, опасных по газу или пыли. Сердцевина шнура ДШП-1 состоит из смеси ВВ с пламегасителем. Шнур ДШП-2 отличается от обычного ДШ наличием на нем предохранительной оболочки из пламегасителя.
В обращении ДШ сравнительно безопасен, к трению и удару практически не чувствителен, от огня загорается с трудом и в не больших количествах сгорает спокойно. При высокой температуре окружающей среды ( > 30° С) гидроизоляция детонирующего шнура ДШ-А плавится, проникает во взрывчатую сердцевину и снижает ее чувствительность к детонации. При низких температурах шнур может ломаться при монтаже сети, поэтому перед применением при высоких (более + 3 0 ° С) или низких (—15° С и ниже) температурах его следует подвергнуть специальным испытаниям. Заводы-изготови тели выпускают ДШ в бухтах длиной до 50 м. Стоимость ДШ 12— 14 коп. за 1 м.|
§ 31. Средства к. з. в. при взрывании детонирующим шнуром
Для получения коротких замедлений между зарядами, взрыва емыми с помощью ДШ, применяют пиротехнические замедлители КЗДШ-58 и КЗДШ-62-2, включаемые в разрыв сети ДШ.
Конструкция КЗДШ-58 (рис. 37, а) предусматривает замедления 10, 20, 35 и 50 мс с разбросом по времени замедления от ± 4 до ± 7 мс.
В жесткую бумажную трубку реле помещен замедляющий эле мент, состоящий из КД в металлической гильзе с пиротехническим замедлителем из окиси меди и алюминиевой пудры. С обоих концов
трубки алюминиевыми колпачками |
закреплены отрезки |
ДШ, один |
из которых касается донышка КД, |
другой расположен |
на рассто |
янии 100 мм от среза гильзы. |
|
|
При взрыве первым детонирует входящий (длинный) отрезок шнура (на рис. 37, а слева). Детонационная волна воспламеняет замедлитель, от которого инициирует КД, а взрыв последнего ини
циирует примыкающий к |
нему короткий отрезок ДШ, выходя |
щий из трубки (на рис. 37, |
а справа). |
Замедлитель КЗДШ-58 передает детонацию только в одном напра влении, что требует повышенного внимания при монтаже сети.
5 |
2 |
3 |
6 |
Рис. |
37. |
Пиротехнические замедлители детонирующего шнура : |
а — КЗДШ-58; б — КЗДШ-62-2; 1 — трубка; 2 — |
капсюль-детонатор; 3 — замедлитель; 4 — фиксаторы ДШ; 5 — отрезки ДГЛ; |
6 |
— промежуточный колпачок |
В настоящее время применяют пиротехнические замедлители дву стороннего действия КЗДШ-62-2 (рис. 37, б). Стоимость КЗДШ-62-2 составляет 120 руб. за 1000 шт.
§ 32. Огневое и электроогневое взрывание Огневое взрывание зарядов применяют на карьерах и в шахтах,
не опасных по газу и пыли. |
Д л я о с у щ е с т в л е н и я |
о г н е |
|||||||||||
в о г о в з р ы в а н и я |
з а р я д о в |
н е о б х о д и м о |
и з г о |
||||||||||
т о в и т ь з а ж и г а т е л ь н ы е и к о н т р о л ь н ы е |
т р у б к и |
||||||||||||
и |
п а т р о н ы - б о е в и к и, |
п р о и з в е с т и |
|
з а р я д к у |
|||||||||
и з а б о й к у |
ш п у р о в |
и л и с к в а ж и н |
в с о о т в е т - |
||||||||||
с т в и и с п а с п о р т о м , а т а к ж е з а ж и г а н и е |
о т р е з |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
к о в |
ОШ, в е с т и |
с ч е т |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
в з р ы в а е м ы х |
з а р я |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
д о в , о с м о т р е т ь |
з а |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
б о й |
п о с л е |
п р о |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
в е т р и в а н и я и п р и |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
о б н а р у ж е н и и |
|
о т |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
к а з о в |
л и к в и д и |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
р о в а т ь |
и х . |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
З а ж и г а т е л ь н а я |
|||||
|
I |
й |
|
Ш |
|
И |
|
т р у б к а |
представляет |
||||
|
|
|
|
собой |
капсюль-детонатор |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Рис. 38. |
Порядок изготовления патрона-боеви |
с закрепленным в |
дульце |
||||||||||
|
|
ка при огневом |
взрывании: |
|
отрезком |
ОШ. Для зажи |
|||||||
I — I V |
— последовательность |
выполнения |
операций |
гательных |
трубок |
приме |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
няют |
отрезки |
шнуров |
не |
||
короче 1 м и не длиннее |
10 м. |
Длина |
зажигательных |
трубок |
для |
||||||||
зарядов |
одного |
взрыва |
должна |
быть одинаковой. |
|
|
|
|
При огневом взрывании патрон-боевик представляет собой обыч ный патрон ВВ, в который вставлен капсюль-детонатор зажигатель ной трубки (рис. 38). Для порошкообразных ВВ патроны-боевики изготовляют, завертывая в прочную бумагу определенное коли чество ВВ. Для взрывания шпуров, заряженных порошкообразным ВВ, на карьерах патроны-боевики можно не изготовлять; в этом случае зажигательную трубку вводят непосредственно в заряд. В прессованных ВВ для детонаторов имеются гнезда заводского изготовления.
После заряжания ВВ и помещения в заряд патронов-боевиков свободную часть зарядной камеры заполняют забоечным материалом из песчано-глинистой смеси или песка.
При ведении взрывных работ на открытых горных работах для
контроля за временем, затрачиваемым на |
зажигание, |
применяют |
|
к о н т р о л ь н у ю з а ж и г а т е л ь н у ю |
т р у б к у , |
имеющую |
|
отрезок ОШ |
на 60 см короче по сравнению со шнурами |
зажигатель |
|
ных трубок, |
вставленными в заряды. При подземной разработке для |
этой же цели применяют укороченный контрольный отрезок ОШ.
П о с л е |
в з р ы в а |
к о н т р о л ь н о й |
т р у б к и |
и л и |
|
с г о р а н и я |
к о н т р о л ь н о г о |
о т р е з к а |
ш н у р а |
в з р ы в н и к и н е м е д л е н н о у х о д я т в б е з о п а с н о е м е с т о .
При обнаружении отказа взрывник немедленно выставляет отли чительный знак у невзорвавшегося заряда. В подземных условиях он должен закрестить забой выработки, уведомить об этом руково дителя взрывных работ или заменяющего его лицо сменного техни ческого надзора и ликвидировать согласно «Единым правилам безопасности при взрывных работах» отказавший заряд.
Огневое взрывание запрещается в тех случаях, когда своевре менный отход взрывников в укрытие затруднен из-за необходимости пользоваться лестницами, веревками, полками или преодоления каких-либо других препятствий, встречающихся при проходке вер тикальных и наклонных (свыше 30°) выработок. В этих случаях
применяют электроогневое или электрическое взрывание |
зарядов. |
|
Д о с т о и н с т в а |
о г н е в о г о в з р ы в а н и я : |
простота |
выполнения работ и низкая стоимость. |
|
|
Н е д о с т а т к и |
о г н е в о г о в з р ы в а н и я : повышенная |
опасность, так как взрывник во время поджигания отрезков шнура находится непосредственно у зарядов; невозможность соблюдения точных интервалов между взрывами; невозможность контроля за исправностью средств взрывания и образование большого количества ядовитых газов при сгорании шнура.
|
|
§ |
33. |
Электрическое |
взрывание |
|
|
|
|
||
П р и |
|
э л е к т р и ч е с к о м |
в з р ы в а н и и |
|
з а р я д о в |
||||||
н е о б х о д и м о п р о в е р и т ь и п о д о б р а т ь |
э л е к т р о |
||||||||||
д е т о н а т о р ы |
п о с о п р о т и в л е н и ю , |
и з г о т о в и т ь |
|||||||||
п а т р о н ы - б о е в и к и , |
п р о и з в е с т и |
|
з а р я ж а н и е |
||||||||
и з а б о й к у ш п у р о в , м о н т а ж |
э л е к т р о в з р ы в н о й |
||||||||||
с е т и , |
п р о в е р и т ь |
и с п р а в н о с т ь |
с е т и , |
п о д с о |
|||||||
е д и н и т ь |
м а г и с т р а л ь н ы е |
|
п р о в о д а |
к |
и с т о ч |
||||||
н и к у т о к а и п р о и з в е с т и |
|
в з р ы в . П о с л е |
п р о |
||||||||
в е т р и в а н и я |
о с м о т р е т ь |
в з о р в а н н ы й |
з а б о й , |
||||||||
а п р и |
н а л и ч и и |
о т к а з о в |
л и к в и д и р о в а т ь |
и х . |
Все ЭД перед выдачей их для взрывания должны быть проверены по сопротивлению. Концы проводов электродетонаторов после про верки их сопротивления замыкают накоротко. В таком положении они находятся до момента присоединения их к участковым или магистральным проводам.
Патроны-боевики при электрическом взрывании изготовляют различными способами (рис. 39). Соединения проводов тщательно изолируют изоляционной лентой или зажимами-контактами (рис. 40).
Общее сопротивление всей электровзрывной сети должно быть подсчитано и затем измерено при помощи электроизмерительных приборов. При расхождении фактически измеренного и расчетного
сопротивлений сети более чем на 10% необходимо устранить не исправности, вызывающие отклонения от расчетного сопротивления электровзрывной сети.
Ключи от взрывных машинок и ящиков с рубильниками на все время подготовительных работ до времени взрыва должны нахо
|
диться у руководителя взрыв |
|||||||
|
ных работ или |
взрывника. |
||||||
|
При электрическом |
взрыва |
||||||
|
нии |
в |
шахтах, опасных по га |
|||||
|
зу или пыли, |
|
электродетонатор |
|||||
|
необходимо помещать в ближай |
|||||||
|
шей |
|
к устью |
шпура |
торцовой |
|||
|
части патрона-боевика, чтобы |
|||||||
|
дно |
гильзы |
электродетонатора |
|||||
і |
было направлено |
ко дну шнура. |
||||||
Д о с т о и н с т в а |
э л е к |
|||||||
|
||||||||
Рис. 39. Порядок изготовления патрона- |
т р и ч е с к о г о |
в з р ы в а |
||||||
боевика при электрическом взрывании |
н и я : |
относительная |
безопас |
|||||
зарядов: |
ность, |
возможность |
проверки |
|||||
I—V — последовательность выполнения опе |
||||||||
сети |
|
перед |
взрывом |
и осуще |
||||
раций |
|
|||||||
|
ствления любой |
последователь- |
ности взрывания серии зарядов, неограниченная область применения.
Н е д о с т а т к и э л е к т р и ч е с к о г о в з р ы в а н и я : сложность монтажа сети, особенно при соединении большого числа электродетонаторов по смешанным схемам, повышенная по сравне нию с огневым взрыванием стоимость, опасность преждевременного взрыва от блуждающих токов.
г
Рис . 40. Изоляционные зажимы — контакты:
а, б, в — этапы соединения проводов; |
г — гильза с проводами; |
пере- |
гнутая |
гильза |
|
К посторонним токам, поступающим в сеть из взрываемого мас
сива, относятся: б л у ж д а ю щ и е |
т о к и , |
возникающие при |
применении контактных электровозов; |
т о к и |
у т е ч к и , возни |
кающие при повреждении изоляции силовых или осветительных сетей; т о к и , возникающие в результате протекания в породах
физических и химических |
процессов; т о к и г р о з о в ы х |
р а з |
||
р я д о в , переходящие |
из |
атмосферы в массив |
породы; |
т о к и |
э л е к т р о м а г н и т н ы х |
и з л у ч е н и й , |
возникающие при |
радио- и телевизионных передачах. Наиболее опасны для взрывной цепи блуждающие токи и токи утечки, которые могут вызвать прежде временный взрыв.
Для предотвращения преждевременных взрывов применяют сле дующие меры: обеспечивают хорошую изоляцию взрывной сети; ограничивают блуждающие токи в районе взрывания путем улуч шения изоляции электротехнического оборудования и прекращения подачи электроэнергии на участок в период подготовки и проведения взрыва; устанавливают во взрывную сеть газовые разрядники, потенциал зажигания которых выше разности потенциалов блужда ющих токов и ниже потенциала источника тока, применяемого для взрывания; применяют полупроводниковые нелинейные сопроти вления, резко снижающие свое сопротивление при увеличении напряжения.
Наиболее надежным является применение электродетонаторов, устойчивых против воздействия блуждающих токов. Безопасный ток
для них 1 А, а гарантийный — 4,5 А. |
|
§ 34. Взрывание с помощью |
детонирующего шнура |
Д л я в з р ы в а н и я с п о м о щ ь ю ДШ н е о б х о д и м о :
р а з р е з а т ь ш н у р н а о т р е з к и д л я |
и з г о т о в л е |
|||
н и я п а т р о н а - б о е в и к а ; |
и з г о т о в и т ь |
|
п а т р о н ы - |
|
б о е в и к и ; |
п р о и з в е с т и |
з а р я д к у |
и |
з а б о й к у |
|
Ход детонационной |
волны |
|
|
|
і Ш Ш I |
|
|
|
Рис. 41. Способы соединения отрезков детонирующего шнура
7* |
99 |
з а р я д о в , а т а к ж е м о н т а ж в з р ы в н о й с е т и ; п о д
с о е д и н и т ь |
к м а г и с т р а л и |
к а п с ю л и - д е т о н а |
|||||||||||
т о р ы и л и э л е к т р о д е т о н а т о р ы |
|
и |
п р о и з в е с т и |
||||||||||
в з р ы в ; п о с л е в з р ы в а о с м о т р е т ь |
в з о р в а н н ы й |
||||||||||||
з а б о й и п р и о б н а р у ж е н и и о т к а з о в |
л и к в и д и |
||||||||||||
р о в а т ь |
И X. |
зарядов в |
скважинах или камерах патрон-боевик |
||||||||||
При взрывах |
|||||||||||||
изготовляют из нескольких |
патронов обвязыванием их детониру- |
||||||||||||
К источнику |
|
і |
|
|
ющим |
шнуром. |
Патроны-бое- |
||||||
|
|
|
|
вики |
|
изготовляют |
непосред |
||||||
тока |
|
|
|
|
|
||||||||
У/7.ЛЛ |
|
|
|
ственно |
|
у |
места |
зарядки. |
|||||
|
|
|
Отрезки |
шнуров |
между со |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
2 |
бой |
соединяют (рис. |
41) |
вна |
|||||
|
|
|
|
|
кладку |
и |
внакрутку |
на |
длине |
||||
Рис. 42. Способ инициирования |
детони |
не менее |
|
10 |
см. Можно |
также |
|||||||
рующего |
шнура: |
|
связывать |
шнуры |
морским уз |
||||||||
1 — электродетонаторы; |
2 — ДШ; з |
— креп |
лом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ление |
детонаторов на |
ДШ |
|
Угол |
между |
ответвлением |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
ДШ |
и |
|
магистралью |
по на- |
||||
правлению |
детонации |
во |
избежание |
отказов |
не |
должен |
быть |
||||||
больше 90°. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сеть из ДШ при взрывах большой мощности инициируют не менее чем двумя электродетонаторами или зажигательными трубками (рис. 42).
При взрывании скважинных и камерных зарядов в каждом из
них располагают два боевика, детонирующие шнуры от |
которых |
|||
монтируют в самостоятельные две сети, |
т. е. для большей |
надеж |
||
ности обязательно дублируют взрывные |
сети из |
ДШ. |
|
|
Д о с т о и н с т в а |
в з р ы в а н и я |
с п |
о м о щ ь ю |
ДШ: |
уменьшение опасности выполнения работ по заряжанию и особенно по ликвидации отказов, простота выполнения работ.
Н е д о с т а т к и в з р ы в а н и я д е т о н и р у ю щ и м ш н у р о м : невозможность контроля приборами исправности сети перед взрывом и высокая стоимость шнура.
Г л а в а V I
ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА В СРЕДЕ И ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ЗАРЯДОВ*
Первые исследования действия взрыва и расчеты зарядов выпол няли военные инженеры для ведения минноподрывных работ.
Они анализировали действие взрыва заряда в грунтах с одной обнаженной поверхностью и возможность получения заданных параметров воронки взрыва. В основу этих работ положен принцип, изложенный в X V I I Е. французским военным инженером Вобаном, — сопротивление, оказываемое заряду, пропорционально объему (весу) разрушаемой породы
Q = qV, |
(VI.1) |
|
где О — требуемый вес заряда, |
кг; |
|
V — объем (вес) разрушаемого массива, м 3 (т); |
|
|
q — расчетный коэффициент |
расхода ВВ, кг/м3 |
(кг/т). |
Работы этого периода сводились к отысканию формул, позволя ющих рассчитывать заряды для разных условий взрывания. В фор мулы вводили коэффициенты, учитывающие форму воронки, пока
затель действия взрыва, глубину заложения заряда, |
тип ВВ |
и другие. |
|
Исследователи нескольких поколений — М. М. Фролов, Белидор, |
|
С. Д. Основин, А. Ф. Суханов и другие дифференцировали |
энерго |
затраты при взрыве на отрыв части разрушаемого массива по боковой поверхности воронки взрыва, его дробление и на преодоление силы тяжести или инерции массы взрываемого объема породы.
Величина заряда в общем виде может быть выражена формулой
|
Q = q1S+q2V,Kr, |
(VI.2) |
где ql — расчетный |
расход ВВ на 1 м2 площади отрыва |
породы |
от массива, |
кг; |
|
—площадь отрыва по боковой поверхности воронки взрыва, м2 ;
Чч = ЯЇУ — расчетный расход ВВ на 1 м 3 |
разрушаемого массива |
для преодоления силы тяжести, |
кг; |
* Глава написана совместно с канд . техн. наук В. Н . Боровиковым.
q'2 — расчетный расход ВВ на 1 т разрушаемого массива для преодоления силы тяжести, кг;
у — объемный вес, т/м3 ; V — объем взрыва, м3 .
Для учета степени дробления в расчетные формулы А. Ф. Суха нов и другие вводят дополнительные эмпирические коэффициенты, учитывающие зависимость крупности получаемых при взрыве кусков от угла раствора воронки и линии наименьшего сопротивления.
С начала 50-х годов X X в. начинаются систематические исследо вания физической сущности протекающих при взрыве явлений с использованием современной аппаратуры для фиксации быстро протекающих процессов.
Цель изучения действия взрыва в среде — дать физико-матема тическое объяснение процесса разрушения горных пород взрывом, определить условия перехода энергии взрыва в разрушаемый мас сив, дать формулы расчета зарядов для получения заданного эффекта взрыва.
|
|
§ 35. |
Основные понятия |
|
||
Заряды ВВ, применяемые для разрушения (взрывания) горных |
||||||
пород |
и других объектов, |
различают: |
а) по положению — н а |
|||
р у ж н ы й |
( н а к л а д н о й ) заряд, |
расположенный на |
взрыва |
|||
емом |
объекте, в н у т р е н н и й |
заряд, расположенный |
внутри |
|||
|
а |
б |
В |
|
г |
|
Р и с . 43. Характер действия зарядов
взрываемого объекта; |
б) по форме — с о с р е д о т о ч е н н ы й |
и у д л и н е н н ы й . |
К удлиненным относят заряды, длина которых |
более чем в три раза превышает его диаметр. В зависимости от фи зико-механических свойств пород, типа ВВ и диаметра заряда соот ношения между диаметром и длиной могут изменяться, поэтому правильнее удлиненным называть заряд, при увеличении длины
которого |
радиус разрушения перпендикулярно |
его оси не увели |
чивается; |
в) по конструкции — с п л о ш н о й , |
т. е. не разделенный |
промежутками; р а с с р е д о т о ч е н н ы й , отдельные части которого разделены промежутками из воздуха, породы, воды и т. п.; г) по характеру действия — заряд к а м у ф л е т а , взрыв которого не проявляется на поверхности (рис. 43, а); заряд о т к о л ь н ы й , при взрыве которого происходит откол (отслаивание) породы на
поверхности и |
разрушение ее вокруг |
заряда |
(рис. 43, б); |
заряд |
р ы х л е н и я , |
вызывающий дробление |
породы |
(рис. 43, в); |
заряд |
в ы б р о с а , вызывающий дробление и выброс породы (рис. 43, г) Изменение характера действия заряда может быть достигнуто вслед
ствие уменьшения глубины заложения заряда |
постоянного веса |
|
(рис. 44, а) или при увеличении веса заряда |
(Ог |
— <?4) при постоян |
ной глубине заложения (рис. 44, б). |
|
|
Д л я расчета одиночных сосредоточенных |
зарядов разрушенный |
объем породы, называемый воронкой взрыва принимают в виде опрокинутого конуса вращения с вершиной в центре заряда.
Различают |
следующие |
элементы |
воронки взрыва: W — глубина |
|
заложения заряда, или |
л и н и я |
н а и м е н ь ш е г о |
с о п р о |
|
т и в л е н и я |
(л. н. с.) — кратчайшее расстояние от центра заряда |
до ближайшей обнаженной поверхности. Глубиной заложения для
удлиненных |
зарядов при их многорядном расположении |
является |
расстояние |
между рядами или отдельными зарядами; а в |
— у г о л |
а |
б |
|
|
|
Рис. 44. |
Изменение характер а действия заряда: |
|
|
||||
о — в результате |
уменьшения |
л. н. с. |
заряда постоянного веса; |
б — |
|
||||
|
в результате увеличения веса заряда при постоянной |
л. н. с. |
|
||||||
р а с т в о р а |
в о р о н к и |
в з р ы в а ; |
R — р а д и у с |
д е й |
|||||
с т в и я |
в з р ы в а |
з а р я д а ; |
г — р а д и у с |
в о р о н к и |
|||||
в з р ы в а ; |
|
п = r/W = tgctB |
— п о к а з а т е л ь |
д е й с т в и я |
|||||
в з р ы в а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В зависимости от показателя действия взрыва различают |
заряды |
||||||||
у м е н ь ш е н н о г о |
в ы б р о с а - |
при п < ' 1, н о р м а л ь н о г о |
|||||||
выброса при в = 1 и |
у с и л е н н о г о |
при п >• 1. |
|
|
§ 36. Физическая сущность процесса разрушения горных пород взрывом
По механизму разрушения все породы делят на три группы. Грунтовые массивы: пески, супеси, некоторые глины и суглинки,
которые разрушаются за счет кинетической энергии, приобретенной средой при расширении продуктов взрыва. Разрушения этих пород под действием волн напряжений незначительны. Экспериментальное изучение развития разрушений в сыпучем грунте проводили в ящике, заполненном слоями цветного песка, с прозрачной стенкой из пле ксигласа (рис. 45). Заряд азида свинца размещали на расстоянии 20—50 мм от прозрачной стенки. При взрыве образование и развитие