Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология и безопасность взрывных работ. Учебник
.pdf
Рис. 24.12. Результат взрыва с помощью зарядов, иницииро-
ванных с помощью ЭДЭЗ
Следует отметить, что общий уровень сейсмического воздействия от взрывов скважинных зарядов с использованием
электрических детонаторов с электронной задержкой ниже в
1,6 раза по сравнению с уровнем сейсмического воздействия от
взрывов скважинных зарядов с использованием системы неэлектрического взрывания. Точность выполнения интервалов
замедлений у ЭДЭЗ составляет, по данным завода-изготовителя
«Искра», 1 мс, что выше, чем у СИНВ, поэтому одновременного взрыва большего количества зарядов, чем расчетный взрыв
одного заряда, не происходило. В то время как при использовании СИНВ наблюдались одновременные взрывы большего количества зарядов, чем расчетный одновременный взрыв двух
зарядов. Качество дробления горной массы при применении
ЭДЭЗ лучше, чем с использованием СИНВ.
Можно сделать следующие выводы по безопасности сейс-
мических воздействий от взрывных работ с применением различных схем инициирования взрывов зарядов.
1. При применении системы СИНВ установлен факт увеличения сейсмического воздействия массового взрыва из-за
одновременного взрывания большего количества зарядов, чем
расчетное число (см. рис. 24.8). Это происходит из-за того, что
интервал замедления между скважинными зарядами выбран
меньше отклонений по точности срабатывания замедлений
(особенно скважинных). При увеличении общего числа сква-
111
жинных зарядов вероятность взрывания большего чем расчет-
tt
ное число зарядов возрастает.
По расчетам замедлений с применением методики завода «Искра» для используемых схем инициирования с помощью СИНВ
условие раздельного взрывания групп зарядов выполняется,
в то время как на практике зафиксировано одновременное взрывание большего количества зарядов, чем расчетное [3]. Производители систем СИНВ, ЭДИЛИН, Нонель и других должны при
их поставках на предприятие указывать и соблюдать допуск по
времени (интервалу) срабатывания замедлителей, чтобы обеспечить максимально возможное снижение сейсмического воздействия массовых взрывов на окружающую среду. Выбор интервалов замедлений следует осуществлять, используя конкретные
сейсмограммы взрывов.
2. Распределение частот одновременно взрываемых зарядов в расчетных схемах инициирования с помощью СИНВ связано корреляционной зависимостью с распределением частот
массовых скоростей сейсмических колебаний на сейсмограммах взрывов, причем коэффициент корреляции увеличивается
с уменьшением количества не предусмотренных одновременно
взрываемых зарядов из разных групп. Так, значение коэффициента корреляции изменяется от 0,32 при непредусмотренном взрыве 15 зарядов вместо расчетных 3 до 0,93 при непредусмотренном взрыве 6 зарядов вместо 2.
3. Интервал замедления Dt между взрывами зарядов смежных групп должен быть больше следующей величины:
l
где l
– длина заряда;
зар
– скорость детонации ВВ в заряде;
V
Д
и D2 – максимальные допуски на разброс времени сраба-
D
1
зар
D ≥ +D +D +
V
12
д
,
з
тывания детонаторов зарядов из двух смежных групп;
– время замедления, необходимое для образования до-
t
з
полнительной свободной поверхности у взрываемого заряда
от взрыва предыдущего заряда; принимается из практических рекомендаций в зависимости от физико-технических
свойств горной породы и горно-геологических условий
в районе взрыва.
112
4. Чем длиннее импульс взрыва, тем ниже частота первой
гармонической составляющей сейсмических колебаний. Как
уже отмечалось, смещение породы пропорционально времени
действия сейсмической волны, а оно тем больше, чем длиннее
общий взрывной импульс, при этом устойчивость бортов карьера ухудшается. С увеличением общего количества зарядов
число одновременных взрывов из разных групп возрастает.
При длительностях взрывного импульса 1…2 с, частота
первой гармоники сейсмических колебаний находится в диапазоне частот 0,5…1,0 Гц и близка к резонансным частотам инженерных сооружений, что может приводить к резонансным
колебаниям в них и усиливать разрушения. Это также является ограничивающим фактором при увеличении общей длительности взрывного импульса. При проектировании взрывной
сети в сложных условиях необходимо стремиться к большим
интервалам замедлений или уменьшать удельную массу зарядов, у которых замедление между взрывами минимально. Возможно применение электрических детонаторов с электронным
замедлением ЭДЭЗ. Кроме того, при увеличении длительности взрыва увеличивается суммарная энергия сейсмического
воздействия, которая проявляется в низкочастотной области
и приводит к дополнительным разрушениям, совместно с энергией, распределенной по высокочастотным гармоникам.
Из-за этих факторов нецелесообразно увеличивать общее
время массового взрыва, которое напрямую зависит от точности выполнения времени замедления в детонаторах. Поэтому
взрывы зарядов смежных групп необходимо разделять минимально возможным временным промежутком, однако не допускающим их одновременного взрывания.
5. Необходимо избегать
несимметричного обуривания взрываемых блоков, так как при взрывании это приводит к появлению низкочастотной составляющей в сейсмическом импульсе,
которая дополнительно воздействует на массив горной породы
и приводит к обрушениям.
Величина раскрытия трещин от низкочастотных колебаний выше, чем от высокочастотных колебаний, происходящих
от взрыва групп зарядов, в то время как амплитуда низкочастотной составляющей меньше амплитуды высокочастотной
113
составляющей. Таким образом, чем более несимметрично обуривается блок, тем больше при его взрыве низкочастотная составляющая сейсмических колебаний.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие
выводы.
В последнее время метод короткозамедленного взрывания
получил широкое распространение на практике, так как при его
использовании улучшается степень дробления породы, уменьшается площадь развала взорванной горной массы и снижается
сейсмическое воздействие на окружающую среду.
Взрывные работы, проводимые в промышленных масштабах на горных предприятиях и в строительстве, вызывают негативное сейсмическое воздействие на окружающую среду.
В настоящее время обеспечение экологической безопасности
при разумном промышленном развитии имеет первостепенное
значение, а культура взрывания предполагает уменьшение
вредного воздействия последствий взрыва.
Сейсмическому воздействию подвергается как инфраструктура действующего предприятия, так и находящиеся поблизости жилые, производственные и социальные объекты самого
различного назначения.
Для уменьшения сейсмического воздействия в последнее время применяют элементы инициирования, способные изменять
замедление между взрывами в широких пределах. Это системы неэлектрического инициирования взрыва: СИНВ, «Искра»,
«Коршун», электрические детонаторы с электронным замедлением, а также их зарубежные аналоги, имеющие широкие возможности по изменению интервалов замедлений между взрывами групп зарядов.
По результатам испытаний, проведенных на Олимпиадинском ГОКе, карьере «Восточный» предприятия ЗАО «Полюс»,
было установлено, что современные средства инициирования
с пиротехническими замедлителями имеют разницу между
номинальным и фактическим временем срабатывания.
В результате
этого ухудшается качество взрыва и взрыв
происходит с отклонением от расчетных параметров. Также
зачастую имеют место значительные превышения по сейсмике
из-за наложения взрывов двух и более зарядов. Все это, несо-
114
мненно, сказывается на качестве дробления горной массы и
приводит к увеличению выхода негабарита, непроработке подошвы уступа и повышению радиуса разлета кусков взорванной горной породы.
Применяемые сегодня системы инициирования имеют су-
щественные недостатки:
– отсутствует возможность прямой инструментальной проверки элементов и смонтированной взрывной сети непосредственно на месте взрывных работ;
– системы чувствительны к влаге (поэтому запрещается обрезать излишки трубки-волновода, что ведет к ее перерасходу);
– срок хранения элементов ограничен двумя годами (например, для системы «Нонель»);
– возможность повреждения трубки-волновода при опускании боевика в скважину, заряжании и забойке заряда, что в условиях обводненности и отсутствия инструментальной проверки целостности трубки чревато нарушением работы системы и
даже отказом;
– большое число промежуточных капсюлей-детонаторов в
соединительных блоках снижает надежность системы, поскольку увеличивает число ее элементов;
– наличие дополнительных (промежуточных) капсюлейдетонаторов удорожает систему по сравнению с электровзрывной сетью;
– недостаточная точность исполнения инициирования взрывов.
Проведены сейсмические измерения воздействий от взрываемых блоков, которые выявили их отклонения от расчетных
значений из-за одновременных взрывов большего количества
зарядов, чем расчетное число.
Вышеперечисленных недостатков лишены системы с применением электрических детонаторов с электронным замедлением.
Отечественный ЭДЭЗ, производимый Новосибирским механическим заводом «Искра», позволяет осуществлять инициирование групповых взрывов с заданной временной последовательностью. Время замедлений, обеспечиваемое
электронными
детонаторами, составляет 0…12 с, точность выполнения замедлений: ±1 мс.
115
Измерениями сейсмического воздействия установлено, что
превышений значений массовых скоростей по сравнению с расчетными не наблюдалось (см. рис. 24.10).
Данная система позволяет добиться существенной экономии
на обогащении полезных ископаемых вследствие более качественного дробления, меньшего выхода негабарита посредством
осуществления короткозамедленного взрывания. При использовании данных детонаторов не произойдет наложений взрыва
скважинных зарядов, что приведет к значительным улучшениям показателей по сейсмической составляющей в зоне воздействия взрыва. Данная система имеет передовое программное
обеспечение, что позволяет исключить ряд ошибок при задании
времени замедления на детонаторах, а также полностью контролировать процесс проведения взрывных работ.
Компьютерное программирование уменьшает поток бумажных носителей, позволяет оперативно изменять схемы взрывных сетей, использовать современные графические материалы.
116
25. ПАРАМЕТРЫ УДАРНЫХ ВОЛН
+
4 , .
R
ПРИ ВЗРЫВАХ В ВОЗДУХЕ И В ВОДЕ
В результате обширных исследований, проведенных М.А. Садовским, вид функции изменения давления установлен для тротила и, следовательно, для любого вида взрыва при использовании тротилового эквивалента.
Для давления воздушной ударной волны от взрыва заряда
сферической (или близкой к ней) формы, распространяющейся в свободном воздухе без взаимодействия с земной поверхностью, имеем
p
D= + +
0,084 0,27 0,7
возд
R
23
RR
МПа
, ,
где
R
=
R
– приведенное расстояние, м/кг
3
М
1/3
;
R – расстояние от центра взрыва, м;
M – масса тротилового заряда (тротиловый эквивалент), кг.
Продолжительность фазы сжатия:
возд 3
1, 5 1 0 , .
t MR
= ⋅
−
6
с
Импульс давления в фазе сжатия (МПа⋅с), отнесенный к по-
2
верхности фронта волны площадью 1 м
3
2
I
воз
M
=
МПа с/м
:
2
⋅
При взрыве заряда ВВ на поверхности грунта воздушная
ударная волна распространяется не в полной сфере, а только
в полусфере (рис. 25.1). В этом случае вдвое уменьшается объем
воздуха, захватываемого ударной волной, что приводит к увеличению давления.
Рис. 25.1. Схема полусферической ударной волны при взры-
ве заряда ВВ на плоской поверхности массивной преграды
117
В результате этого получается увеличение избыточного
RR
+
R
, ,
давления, которое наблюдается при взрыве заряда в воздухе
массой, почти вдвое большей:
9
D= + +
0,106 0,43 1,4
пов
I
пов
R
пов 3
1,7 1 0 , ;сt MR
= ⋅
3
6,3 , .
=
M
−
6
2
23
МПа с/м
МПаp
, ;
⋅
2
При взрыве в штольне сечением неограниченной длины
D= + +
0,146 0, 92 4, 4
под
SR
22 33
SR SR
МПаp
где S – площадь поперечного сечения штольни, м2.
Приведенные выше формулы выведены для диапазона изменения `R от 1 до 10…15. При R < 1 эти формулы могут дать
существенную ошибку.
В табл. 25.1 приведены значения Dp, вычисленные по формулам.
Таблица 25.1
Избыточные давления Dp воздушной ударной волны
в зависимости от приведенных расстояний `R
`R Dp
1 1,936 1,054 4 0,075 0,049
1,1 1,504 0,825 5 0,050 0,033
1,2 1,197 0,663 6 0,036 0,025
1,3 0,973 0,543 7 0,028 0,020
1,4 0,805 0,453 8 0,023 0,016
1,5 0,677 0,383 9 0,019 0,014
1,6 0,576 0,329 10 0,016 0,012
1,7 0,496 0,285 11 0,014 0,010
1,8 0,432 0,250 12 0,013 0,009
1,9 0,379 0,221 13 0,011 0,008
2 0,336 0,197 14 0,010 0,008
3 0,135 0,084 15 0,009 0,007
, МПа Dp
пов
, МПа `R Dp
возд
118
, МПа Dp
пов
возд
, МПа
Задача 25.1. Пусть заряд гексогена массой 2,5 т взрывается
23
D= ++= ++=
на поверхности земли; требуется определить давление на фронте волны на расстоянии R = 50 м. Принять теплоту взрыва гексогена равной 1300 ккал/кг.
Решение
Определяем тротиловый эквивалент данного заряда гексогена:
ММ
экв
Q
= = =
Q
тнт
1300
2500 3250 .
кг
1000
Находим приведенное расстояние:
R
3
М
R
= = =
50
3
3250
3, 4 .
Рассчитываем избыточное давление для поверхностного заряда при `R = 3,4:
0,106 0,43 1,4 0,106 0, 43 1,4
p
пов
R
= =
23
RR
0,1055 105,5 .
МПа кПа
3, 4
Задача 25.2 (обратная задача). На поверхности земли взрывается заряд аммонита общей массой 10 т, или 10
та взрыва аммонита равна теплоте взрыва тротила. Требуется
определить, на каком расстоянии от центра взрыва избыточное
давление будет равным 0,025 МПа.
Решение
Методом подстановок по табл. 25.1 находим, что давлению
= 0,025 МПа соответствует `R = 7,5; отсюда искомое рас-
DP
пов
стояние
3
3
7,5 10 000 160 .мR RM= = =
Закон подобия при взрыве может также использоваться и
для расчета ударных волн в водной среде. Однако при взрыве в воде появляется заметное пульсирование (колебательное
движение) газового пузыря из продуктов детонации после завершения их первичного расширения.
Эти фазы колебания пузыря схематически изображены на
рис. 25.2, который показывает изменение размеров пузыря от
времени.
119
3, 4 3, 4
4
кг; тепло-
Рис. 25.2. Зависимость радиуса газового пузыря от времени
Колебания газового пузыря могут продолжаться в течение
ряда циклов, в благоприятных случаях отмечалось до 10 колебаний и более.
Таким образом, в водную среду посылается не одна, а последовательно несколько ударных волн падающей интенсивности.
Основная энергия сосредоточена в первой волне, поэтому часто
при расчетах разрушающего действия ударных волн в воде используют параметры первой пульсации газового пузыря.
Как показали исследования Р. Коула, изменение избыточного давления в ударной волне при взрыве в воде тротила описывается выражением
1,13
3
53,3 , ,МПа
p
D=
М
R
где M – масса заряда, кг;
R – расстояние от центра заряда, м.
Ударная волна, распространяющаяся в водной среде, по своим параметрам и структуре существенно отличается от воздушной ударной волны:
1) при взрыве типичных бризантных ВВ начальное давление на фронте ударной волны в воде на два порядка превышает аналогичное давление на фронте воздушной ударной волны;
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]